藍色激光焊接的優勢來源于材料對450nm波長吸收的物理特性。這些固有的物理特性提高了藍光的焊接效率。不足的地方是功率低,目前所知道的世界上最高功率的藍色激光器是1500W。需要解決研發高功率藍色激光器的關鍵技術,例如制造可靠的藍色氮化鎵(GN)二極管和精密工程準直和組合光學。 下面來看看藍光激光焊接技術的工藝應用。
藍光的波長約為450 nm,銅金屬對藍光的吸收率可達65%。高吸收率大大增加了工藝過程窗口,可通過參數控制對焊接效果進行細微調整。藍光焊接可以用在傳導焊和匙孔焊兩種方式下,均可實現“無飛濺焊接”。除了質量上的提升,藍光焊接銅金屬還具有明顯的速度優勢,比紅外激光焊接快5倍。
藍光激光焊接的技術應用除銅外,其它金屬采用藍光焊接也有這樣的優點。另外,藍光激光在焊接不同類金屬的難題上,也證明了其優勢。許多電子應用需要將銅和不銹鋼,以及銅和鋁連接起來。不同金屬吸收光輻射的方式不同,熔化溫度也不同。
對藍光波長的高吸收率可對焊接參數進行調整。焊接不同金屬的一個常見問題是金屬間化合物的合金部分,該區域經常表現出較弱的機械和電學特性。而藍光激光焊接可最大限度地減少金屬間化合物的形成,比紅外焊接多了一個質量優勢。
高功率和高亮度還增加了焊接過程的靈活性,從而有可能擴展加工材料范圍。例如,黃銅中的銅和鋅具有明顯不同的熱性能,這對高品質的焊接提出了挑戰,但藍色工業激光很容易處理,現在可以焊接家電生產中常用的黃銅材料。初步研究表明,藍色激光將能有效地解決焊接異種金屬的難題。因為每種材料具有獨特的熱學、光學和力學性能,所以異種金屬焊接是一個挑戰。
異種金屬的焊接通常會導致形成金屬間化合物,即不同合金的區域,損害了接頭的力學性能和電氣性能以及一致性。而最新一代的藍光半導體激光器的工藝參數范圍廣,可以焊接異種材料,且缺陷最少。雖然黃銅中的銅和鋅具有明顯不同的熱性能,這對高品質的焊接提出了挑戰,但對藍光半導體激光而言,則很容易處理。
以上就是藍光激光焊接技術的工藝應用,相對于紅外激光,藍光半導體激光器對銅材料加工擁有更大優勢。只要未來應用工藝成熟,藍光激光加工的需求量會非常可觀。新型激光器技術的突破往往會帶來新的材料加工應用,藍光激光器也會是一個很好的應用市場突破。
審核編輯 黃宇
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