在激光加工領(lǐng)域，波長與材料的適配性對加工效率與質(zhì)量有決定性影響。當(dāng)前，金屬領(lǐng)域的加工多以波長在1μm左右的紅外光源為主，但面對多樣化材料的高質(zhì)量加工需求以及越來越多的個性化場景時，如銅、鋁、金、塑料等材料的焊接，需要更為匹配的波段和更先進的激光技術(shù)來應(yīng)對。
以在電子產(chǎn)品、電動汽車等制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的銅來說，隨著消費升級的提高，生產(chǎn)制造中對銅的高可靠性焊接和連接要求也越來越高。但由于銅的導(dǎo)熱系數(shù)過高，幾乎是純鐵的5倍，純鋁的1.7倍，銅對紅外激光吸收率低，單純采用紅外激光進行直線焊接，具有不穩(wěn)定的工藝窗口和最大的熔深波動，易出現(xiàn)焊接飛濺、熔融金屬噴濺、氣孔和熔透深度大幅波動等問題。
創(chuàng)鑫激光旗下子公司寶辰鑫作為激光解決方案專家，已沉淀了基于紅外光源的連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)、脈沖、環(huán)形光斑等多光源技術(shù)。同時，針對不同材質(zhì)的應(yīng)用場景，寶辰鑫不斷豐富激光源產(chǎn)品方案矩陣，開發(fā)了半導(dǎo)體、藍光、綠光、藍光紅外復(fù)合、2μm波長等多光源焊接方案，可以為制造業(yè)的高質(zhì)量加工需求提供關(guān)鍵支撐。
藍光半導(dǎo)體焊接
挑戰(zhàn)高反加工“硬骨頭”
銅、金等高反射金屬材料的焊接，歷來是金屬加工領(lǐng)域富有挑戰(zhàn)性的“硬骨頭”。由于紅外激光被材料表面大量反射（銅對紅外光吸收率僅為5%左右），不僅能量利用率低，而且吸收波動大，容易引發(fā)焊縫成形差、飛濺多、熱裂紋等一系列問題。
寶辰鑫針對高反材料焊接難題，推出藍光半導(dǎo)體光源方案BD 500-1500M，最高功率可達4000W。其450nm左右的短波長特性可以將對銅材料的吸收率從紅外激光的約5%躍升至50%以上，有效減少了焊接過程中的飛濺、氣孔等缺陷，實現(xiàn)高反材料加工質(zhì)量、效率和工藝良率的質(zhì)的飛躍。
△寶辰鑫藍光半導(dǎo)體焊接方案
同時，藍光激光的高吸收率特性還具有多重工藝優(yōu)勢。與紅外激光相比，藍光激光器可以更低功率實現(xiàn)同等熔深，熱影響區(qū)也更小，特別適合薄銅箔、微細(xì)銅線等對熱敏感材料的精密加工，而且還降低了設(shè)備能耗，更具成本優(yōu)勢。
在使用寶辰鑫藍光光源方案對Au99.9黃金進行焊接時，經(jīng)驗證顯示，焊接過程穩(wěn)定，焊點表面無焊穿、虛焊、焊洞、炸火，無凸起余高，焊縫平滑、無發(fā)黑及明顯氧化現(xiàn)象，焊點成型良好。
綠光連續(xù)焊接
成就精密加工新利器
除了藍光激光外，綠光激光方案同樣對銅等高反射材料有更高的吸收率，成為加工此類材料的優(yōu)選方案。
寶辰鑫綠光連續(xù)焊接方案核心搭載綠光BFSC 100-500M，波長范圍530-534nm，銅對于激光的吸收率可達40%，是紅外光吸收率的 8 倍左右，且能量耦合效率更高，可以顯著降低銅深熔焊接的閾值功率，焊縫表面的熔噴量和飛濺數(shù)量少，進而實現(xiàn)高品質(zhì)、高效率、低能耗的精密焊接。
△寶辰鑫綠光連續(xù)焊接方案
綠光連續(xù)焊接方案還具有更低的束散角和更小的聚焦光斑，能實現(xiàn)精細(xì)的加工需求；采用空間輸出，有利于保證優(yōu)異的光束質(zhì)量，輸出光源的亮度更好；短時功率穩(wěn)定性±1.5%，可保證較高的加工質(zhì)量和一致性；結(jié)構(gòu)緊湊，適配接口豐富，軟硬件功能豐富全面，低維護需求，可輕松集成到現(xiàn)有生產(chǎn)線中，并與其他自動化設(shè)備協(xié)同工作，提高生產(chǎn)效率。
寶辰鑫綠光連續(xù)光源方案非常適用于新能源汽車、3C、微電子等領(lǐng)域中純銅、銅合金、鋁合金等高反金屬材料的切割和焊接，以及高反金屬材料的3D打印等場景。
△綠光3D打印樣品
藍光紅外復(fù)合焊接
實現(xiàn)1+1>2加工效果
此外，為應(yīng)對更多復(fù)雜工藝場景以及更高質(zhì)量需求的應(yīng)用，寶辰鑫還進一步拓展了復(fù)合光源焊接方案，推出了藍光紅外復(fù)合HMB 3000/1500M。
寶辰鑫藍光紅外復(fù)合方案HMB 3000/1500M，采用內(nèi)外環(huán)雙光束輸出，復(fù)合了1080nm波長紅外光與450nm波長藍光，充分利用藍光對高反材料的高吸收率特性和紅外激光的高功率深熔能力，實現(xiàn)1+1＞2的工藝效果。
在焊接過程中，外環(huán)藍光大光斑吸收率高（藍光可提升對銅等紅外高反金屬吸收率）、能量密度低，用于焊縫外圍預(yù)熱和緩冷；內(nèi)環(huán)光束紅外小光斑能量密度高，進行深熔焊接，二者相輔相成，共同提升焊接質(zhì)量和效率。同時，這種空間能量分布，提升了匙孔穩(wěn)定性，有效抑制了焊接過程中的飛濺與空洞。
在寶辰鑫工藝實驗室對該方案進行紫銅焊接驗證時，發(fā)現(xiàn)焊縫表面成型良好，對比單紅光作用于紫銅表面時，成型效果與熔深更佳。
△單紅光與藍光-紅外復(fù)合對紫銅焊接成型的效果對比
隨著激光設(shè)備及焊接技術(shù)的飛速發(fā)展，焊接銅材所面臨的難題將逐步迎刃而解。深耕激光領(lǐng)域20多年的創(chuàng)鑫激光也將持續(xù)專注激光技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新，為制造業(yè)中的更多高端加工需求提供有力的產(chǎn)品和技術(shù)支持。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
