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

Hàn laser là một kỹ thuật xử lý hiệu suất cao mới nổi. Quá trình gia công bằng laser là kết quả của sự tương tác giữa 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. Sản xuất bằng laser được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng cho đến nay, ứng dụng của nó chủ yếu chỉ giới hạn trong các loại vật liệu này.

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

Ở 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 xem xét 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 các vật liệu khác nhau. Khoảng cách trong nghiên cứu này có nghĩa là một số công ty phát triển thiết bị mới nhưng không thể khám phá các ứng dụng mới của nó. Nhiều công ty laser có kỹ sư quang học và cơ khí nhưng lại có ít kỹ sư khoa học vật liệu, điều này cho thấy nhu cầu cấp thiết phải nghiên cứu nhiều hơn về tính chất 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, quá trình gia công thép và sắt bằng laser đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tuy nhiên, việc xử lý 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, đồ điện tử tiêu dùng, thiết bị điện, linh kiện điện tử và pin do có 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 xử lý đồng do tính chất của nó.

Đầu tiên, đồng có khả năng phản xạ cao, với tỷ lệ phản xạ 90% đối với tia laser hồng ngoại 1064 nm thông thường. Thứ hai, khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời của đồng khiến nhiệt tản ra nhanh chóng, khiến việc đạt được hiệu quả xử lý mong muốn trở nên khó khăn. Thứ ba, cần sử dụng tia laser công suất cao hơn để xử lý, điều này có thể dẫn đến biến dạng đồng. Ngay cả khi quá trình hàn đã hoàn tất, vẫn thường xảy ra lỗi và mối hàn chưa hoàn thiện.

Sau nhiều năm nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng tia laser có bước sóng ngắn hơn, chẳng hạn như tia laser xanh lá cây 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 từ tia laser hồng ngoại sang tia laser xanh có bước sóng 532 nm làm giảm đáng kể khả năng phản xạ. Tia laser có bước sóng 532 nm cho phép liên tục ghép chùm tia laser vào vật liệu đồng, ổn định quá trình hàn. Hiệu ứng hàn trên đồng bằng tia laser 532 nm tương đương với hiệu ứng hàn trên thép bằng tia laser 1064 nm.

Ở Trung Quốc, công suất thương mại của tia laser xanh đã đạt tới 500 watt, trong khi trên thế giới, con số này đã đạt tới 3000 watt. Hiệu ứng hàn đặc biệt quan trọng trong các thành phần của pin lithium. Trong những năm gần đây, hàn đồng bằng tia laser xanh, đặc biệt là trong ngành năng lượng mới, đã trở thành điểm nhấn.

Hiện nay, một công ty Trung Quốc đã phát triển thành công tia laser xanh kết nối hoàn toàn bằng sợi quang với công suất đầu ra là 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. Tia laser màu xanh lam, có bước sóng khoảng 450 nm, nằm giữa tia laser cực tím và tia laser màu xanh lá cây. Sự hấp thụ tia laser xanh trên đồng tốt hơn tia 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 thâm nhập sâu, đạt được “hàn không bắn tóe” và giảm độ xốp của mối hàn. Bên cạnh việc cải thiện chất lượng, hàn đồng bằng tia laser xanh còn mang lại lợi thế đáng kể về tốc độ, nhanh hơn ít nhất năm lần so với hàn bằng tia laser hồng ngoại. Hiệu quả đạt được bằng tia laser hồng ngoại 3000 watt có thể đạt được bằng tia 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 tia laser xanh hàng đầu bao gồm Laserline, Nuburu, United Winners, BWT và Han's Laser. Hiện nay, tia laser xanh sử dụng công nghệ bán dẫn kết hợp sợi quang, có mật độ năng lượng chậm hơn một chút. 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 bao gồm việc sử dụng đồng thời chùm tia laser xanh và chùm tia laser hồng ngoại để hàn đồng, với vị trí tương đối được điều chỉnh cẩn thận của hai điểm chùm tia để giải quyết các vấn đề về phản xạ cao đồng thời đảm bảo mật độ năng lượng đủ.

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

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

Tia laser xanh lam và xanh lục tạo ra lượng nhiệt đáng kể trong quá trình hoạt động, đòi hỏi phải có giải pháp làm mát mạnh mẽ. TEYU Chiller, một công ty hàng đầu nhà sản xuất máy làm lạnh  với 22 năm kinh nghiệm, cung cấp các giải pháp làm mát phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp và laser. Dòng CWFL của chúng tôi máy làm lạnh nước  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. Bằng cách hiểu được nhu cầu làm mát độc đáo của thiết bị laser, chúng tôi cung cấp máy làm lạnh mạnh mẽ và đáng tin cậy để nâng cao năng suất và bảo vệ thiết bị 

TEYU Chiller vẫn cam kết đi đầu trong công nghệ làm mát bằng laser. Chúng tôi liên tục theo dõi các xu hướng và đổi mới trong ngành về tia 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 máy làm lạnh cải tiến nhằm đáp ứng các yêu cầu làm mát ngày càng thay đổi của ngành công nghiệp laser.