Hàn laser vật liệu đồng: Laser xanh lam so với Laser xanh lục

Hàn laser là một kỹ thuật gia công hiệu suất cao đang nổi lên. Quá trình gia công laser là kết quả của sự tương tác giữa một chùm năng lượng cụ thể và vật liệu. Vật liệu thường được phân loại thành kim loại và phi kim loại. Vật liệu kim loại bao gồm thép, sắt, đồng, nhôm và các hợp kim liên quan, trong khi vật liệu phi kim loại bao gồm thủy tinh, gỗ, nhựa, vải và vật liệu giòn. Gia công laser được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng cho đến nay, ứng dụng của nó chủ yếu nằm trong các loại vật liệu này.

Ngành công nghiệp Laser cần tăng cường nghiên cứu về tính chất vật liệu

Tại Trung Quốc, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp laser được thúc đẩy bởi nhu cầu ứng dụng lớn. Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất thiết bị laser chủ yếu tập trung vào sự tương tác giữa chùm tia laser và các thành phần cơ khí, một số còn cân nhắc đến việc tự động hóa thiết bị. Thiếu nghiên cứu về vật liệu, chẳng hạn như xác định thông số chùm tia nào phù hợp với từng loại vật liệu. Khoảng trống nghiên cứu này đồng nghĩa với việc một số công ty phát triển thiết bị mới nhưng không thể khai thác các ứng dụng mới của chúng. Nhiều công ty laser có kỹ sư quang học và cơ khí nhưng lại ít kỹ sư khoa học vật liệu, điều này cho thấy nhu cầu cấp thiết phải nghiên cứu thêm về đặc tính vật liệu.

Độ phản xạ cao của đồng thúc đẩy sự phát triển của công nghệ laser xanh lục và xanh lam

Trong vật liệu kim loại, việc gia công thép và sắt bằng laser đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tuy nhiên, việc gia công các vật liệu có độ phản xạ cao, đặc biệt là đồng và nhôm, vẫn đang được nghiên cứu. Đồng được sử dụng rộng rãi trong cáp, thiết bị gia dụng, điện tử tiêu dùng, thiết bị điện, linh kiện điện tử và pin nhờ khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tuyệt vời. Mặc dù đã nỗ lực nhiều năm, công nghệ laser vẫn gặp khó khăn trong việc gia công đồng do các đặc tính của nó.

Thứ nhất, đồng có độ phản xạ cao, với tỷ lệ phản xạ 90% đối với laser hồng ngoại 1064 nm thông thường. Thứ hai, độ dẫn nhiệt tuyệt vời của đồng khiến nhiệt tản ra nhanh chóng, gây khó khăn cho việc đạt được hiệu quả xử lý mong muốn. Thứ ba, cần sử dụng laser công suất cao hơn để xử lý, điều này có thể dẫn đến biến dạng đồng. Ngay cả khi hàn xong, các khuyết tật và mối hàn không hoàn chỉnh vẫn thường xảy ra.

Sau nhiều năm nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng laser có bước sóng ngắn hơn, chẳng hạn như laser xanh lục và xanh lam, phù hợp hơn để hàn đồng. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ laser xanh lục và xanh lam.

Việc chuyển đổi từ laser hồng ngoại sang laser xanh lá cây với bước sóng 532 nm làm giảm đáng kể độ phản xạ. Laser bước sóng 532 nm cho phép chùm tia laser liên tục kết nối với vật liệu đồng, giúp ổn định quá trình hàn. Hiệu ứng hàn trên đồng bằng laser 532 nm tương đương với hiệu ứng hàn trên thép bằng laser 1064 nm.

Tại Trung Quốc, công suất thương mại của laser xanh đã đạt 500 watt, trong khi trên phạm vi quốc tế đạt 3000 watt. Hiệu quả hàn đặc biệt rõ rệt trong các linh kiện pin lithium. Trong những năm gần đây, hàn laser xanh trên đồng, đặc biệt là trong ngành năng lượng mới, đã trở thành một xu hướng nổi bật.

Hiện nay, một công ty Trung Quốc đã phát triển thành công laser xanh kết nối hoàn toàn bằng sợi quang với công suất đầu ra 1000 watt, mở rộng đáng kể tiềm năng ứng dụng cho hàn đồng. Sản phẩm được thị trường đón nhận nồng nhiệt.

Trong ba năm qua, công nghệ laser xanh mới đã thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp. Laser xanh, với bước sóng khoảng 450 nm, nằm giữa tia cực tím và tia xanh lá cây. Khả năng hấp thụ laser xanh trên đồng tốt hơn laser xanh lá cây, giúp giảm độ phản xạ xuống dưới 35%.

Hàn laser xanh có thể được sử dụng cho cả hàn dẫn nhiệt và hàn xuyên sâu, đạt được "mối hàn không bắn tóe" và giảm độ xốp mối hàn. Bên cạnh việc cải thiện chất lượng, hàn laser xanh trên đồng còn mang lại lợi thế đáng kể về tốc độ, nhanh hơn ít nhất năm lần so với hàn laser hồng ngoại. Hiệu quả đạt được với laser hồng ngoại 3000 watt có thể đạt được với laser xanh 500 watt, giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng và điện năng.

Các nhà sản xuất laser phát triển tia laser xanh

Các nhà sản xuất laser xanh hàng đầu bao gồm Laserline, Nuburu, United Winners, BWT và Han's Laser. Hiện nay, laser xanh sử dụng công nghệ bán dẫn ghép sợi quang, vốn chậm hơn một chút về mật độ năng lượng. Do đó, một số công ty đã phát triển công nghệ hàn composite chùm tia kép để đạt được hiệu quả hàn đồng tốt hơn. Hàn chùm tia kép sử dụng đồng thời chùm tia laser xanh và chùm tia laser hồng ngoại để hàn đồng, với vị trí tương đối của hai điểm chùm tia được điều chỉnh cẩn thận để giải quyết các vấn đề về độ phản xạ cao đồng thời đảm bảo mật độ năng lượng đủ.

Việc hiểu rõ các đặc tính vật liệu là rất quan trọng khi ứng dụng hoặc phát triển công nghệ laser. Dù sử dụng laser xanh lam hay xanh lục, cả hai đều có thể tăng cường khả năng hấp thụ laser của đồng, mặc dù laser xanh lam và xanh lục công suất cao hiện nay khá tốn kém. Người ta tin rằng khi các kỹ thuật xử lý hoàn thiện và chi phí vận hành của laser xanh lam hoặc xanh lục giảm xuống đáng kể, nhu cầu thị trường sẽ thực sự tăng vọt.

Làm mát hiệu quả cho tia laser xanh lam và xanh lục

Laser xanh lam và xanh lục tạo ra nhiệt lượng đáng kể trong quá trình vận hành, đòi hỏi các giải pháp làm mát mạnh mẽ. TEYU Chiller, nhà sản xuất máy làm lạnh hàng đầu với 22 năm kinh nghiệm, cung cấp các giải pháp làm mát phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp và laser. Máy làm lạnh nước dòng CWFL của chúng tôi được thiết kế đặc biệt để cung cấp khả năng làm mát chính xác và hiệu quả cho các hệ thống laser sợi quang, bao gồm cả những hệ thống được sử dụng trong quy trình laser xanh lam và xanh lục. Hiểu được nhu cầu làm mát độc đáo của thiết bị laser, chúng tôi cung cấp các máy làm lạnh mạnh mẽ và đáng tin cậy để nâng cao năng suất và bảo vệ thiết bị.

TEYU Chiller luôn cam kết dẫn đầu công nghệ làm mát bằng laser. Chúng tôi liên tục theo dõi các xu hướng và cải tiến trong ngành về laser xanh lam và xanh lục, thúc đẩy những tiến bộ công nghệ để thúc đẩy năng suất mới và đẩy nhanh quá trình sản xuất các máy làm lạnh tiên tiến, đáp ứng các yêu cầu làm mát không ngừng thay đổi của ngành công nghiệp laser.