銅材料雷射焊接：藍色雷射 VS 綠色雷射

雷射焊接是一種新興的高效加工技術。 雷射加工過程是特定能量束與材料相互作用的結果。 材料一般分為金屬和非金屬。 金屬材料包括鋼、鐵、銅、鋁及其相關合金，非金屬材料包括玻璃、木材、塑膠、織物和脆性材料。 雷射製造應用於許多行業，但到目前為止，它的應用主要在這些材料類別中。

雷射產業需加強材料特性研究

在中國，雷射產業的快速發展是由龐大的應用需求所驅動的。 然而，大多數雷射設備製造商主要關注雷射光束和機械部件之間的相互作用，有些則考慮設備自動化。 缺乏對材料的研究，例如確定哪些光束參數適合不同的材料。 這種研究上的差距意味著一些公司開發了新設備，但無法探索其新的應用。 許多雷射公司擁有光學和機械工程師，但材料科學工程師卻很少，這凸顯了對材料特性進行更多研究的迫切需求。

銅的高反射率推動綠藍雷射技術的發展

在金屬材料中，鋼鐵的雷射加工已經得到了充分的探索。 然而，加工高反射率材料，特別是銅和鋁，仍在探索中。 銅因其優異的導熱性和導電性而被廣泛應用於電纜、家用電器、消費性電子產品、電氣設備、電子元件和電池。 儘管經過多年的努力，但由於銅的特性，雷射技術仍難以加工銅。

首先，銅具有較高的反射率，對於常見的1064nm紅外線激光，其反射率可達90%。 其次，銅的優良導熱性導致熱量很快散發，難以達到理想的加工效果。 第三，加工時需要更高功率的激光，這會導致銅變形。 即使焊接完成，缺陷和焊接不完整也很常見。

經過多年的探索，人們發現波長較短的激光，例如綠光、藍光等雷射更適合焊接銅。 這推動了綠色和藍色雷射技術的發展。

從紅外線雷射轉換為波長為 532 nm 的綠色雷射可顯著降低反射率。 532nm波長的雷射可以將雷射光束連續耦合到銅材料上，從而穩定焊接過程。 532nm雷射對銅的焊接效果與1064nm雷射對鋼的焊接效果相當。

國內綠光雷射商用功率已達500瓦，國際上已達3000瓦。 在鋰電池組件中焊接效果特別顯著。 近年來，銅的綠色雷射焊接，特別是在新能源產業，成為一大亮點。

目前，中國一家公司已成功研發出輸出功率達1000瓦的全光纖耦合綠光雷射器，大大拓展了銅焊接的潛在應用領域。 該產品在市場上很受歡迎。

近三年來，新的藍色雷射技術引起了業界的關注。 藍色雷射的波長約為 450 nm，介於紫外線和綠色雷射之間。 藍色雷射在銅上的吸收率比綠色雷射好，使反射率降低到35%以下。

藍光焊接既可用於熱傳導焊接，又可用於深熔焊接，實現 “無飛濺焊接” 並減少焊接孔隙率。 除了提高品質之外，藍光雷射焊接銅還具有顯著的速度優勢，比紅外線雷射焊接速度至少快五倍。 3000瓦紅外線雷射達到的效果，500瓦藍色雷射就能達到，大幅節省能源和電力。

開發藍色雷射的雷射製造商

藍色雷射的主要製造商包括 Laserline、Nuburu、United Winners、BWT 和 Han's Laser。 目前，藍光雷射採用光纖耦合半導體技術路線，能量密度略為落後。 因此有的公司開發了雙光束複合焊接，以達到更好的銅焊接效果。 雙光束焊接是同時使用藍色雷射光束和紅外線雷射光束對銅進行焊接，精心調整兩個光束點的相對位置，以解決高反射率問題，同時確保足夠的能量密度。

在應用或開發雷射技術時，了解材料特性至關重要。 無論使用藍色還是綠色雷射，都可以增強銅對雷射的吸收，儘管高功率藍色和綠色雷射目前價格昂貴。 相信隨著加工技術的成熟，以及藍光或綠光雷射的運作成本的適當下降，市場需求將會真正大幅增加。

藍光和綠光雷射的高效冷卻

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