铜材料激光焊接：蓝色激光 VS 绿色激光

激光焊接是一种新兴的高效加工技术。 激光加工过程是特定能量束与材料相互作用的结果。 材料一般分为金属和非金属。 金属材料包括钢、铁、铜、铝及其相关合金，非金属材料包括玻璃、木材、塑料、织物和脆性材料。 激光制造应用于许多行业，但到目前为止，它的应用主要在这些材料类别中。

激光行业需加强材料特性研究

在中国，激光产业的快速发展是由巨大的应用需求驱动的。 然而，大多数激光设备制造商主要关注激光束和机械部件之间的相互作用，有些则考虑设备自动化。 缺乏对材料的研究，例如确定哪些光束参数适合不同的材料。 这种研究上的差距意味着一些公司开发了新设备，但无法探索其新的应用。 许多激光公司拥有光学和机械工程师，但材料科学工程师却很少，这凸显了对材料特性进行更多研究的迫切需求。

铜的高反射率推动绿蓝激光技术的发展

在金属材料中，钢铁的激光加工已经得到了充分的探索。 然而，加工高反射率材料，特别是铜和铝，仍在探索中。 铜因其优异的导热性和导电性而被广泛应用于电缆、家用电器、消费电子产品、电气设备、电子元件和电池。 尽管经过多年的努力，但由于铜的特性，激光技术仍难以加工铜。

首先，铜具有较高的反射率，对于常见的1064nm红外激光，其反射率可达90%。 其次，铜的优良导热性导致热量很快散发，难以达到理想的加工效果。 第三，加工时需要更高功率的激光，这会导致铜变形。 即使焊接完成，缺陷和焊缝不完整也很常见。

经过多年的探索，人们发现波长较短的激光，例如绿光、蓝光等激光更适合焊接铜。 这推动了绿色和蓝色激光技术的发展。

从红外激光器转换为波长为 532 nm 的绿色激光器可显著降低反射率。 532nm波长的激光器可以将激光束连续耦合到铜材料上，从而稳定焊接过程。 532nm激光对铜的焊接效果与1064nm激光对钢的焊接效果相当。

国内绿光激光器商用功率已达到500瓦，国际上已达到3000瓦。 在锂电池组件中焊接效果尤为显著。 近年来，铜的绿色激光焊接，特别是在新能源行业，成为一大亮点。

目前，中国一家公司已成功研制出输出功率达1000瓦的全光纤耦合绿光激光器，大大拓展了铜焊接的潜在应用领域。 该产品在市场上很受欢迎。

近三年来，新的蓝色激光技术引起了业界的关注。 蓝色激光的波长约为 450 nm，介于紫外线和绿色激光之间。 蓝色激光在铜上的吸收率比绿色激光好，使反射率降低到35%以下。

蓝光焊接既可以用于热传导焊接，又可以用于深熔焊接，实现 “无飞溅焊接” 并减少焊接孔隙率。 除了提高质量之外，蓝光激光焊接铜还具有显著的速度优势，比红外激光焊接速度至少快五倍。 3000瓦红外激光达到的效果，500瓦蓝色激光就能达到，大大节省能源和电力。

开发蓝色激光器的激光器制造商

蓝色激光器的主要制造商包括 Laserline、Nuburu、United Winners、BWT 和 Han's Laser。 目前，蓝光激光器采用光纤耦合半导体技术路线，能量密度略有滞后。 因此有的公司开发了双光束复合焊接，以达到更好的铜焊接效果。 双光束焊接是同时使用蓝色激光束和红外激光束对铜进行焊接，精心调整两个光束点的相对位置，以解决高反射率问题，同时确保足够的能量密度。

在应用或开发激光技术时，了解材料特性至关重要。 无论使用蓝色还是绿色激光，都可以增强铜对激光的吸收，尽管高功率蓝色和绿色激光目前价格昂贵。 相信随着加工技术的成熟，以及蓝光或绿光激光器的运行成本的适当下降，市场需求将会真正大增。

蓝光和绿光激光器的高效冷却

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