工業(yè)激光器在各行業(yè)的廣泛應用已有數(shù)十年之久，現(xiàn)今國內(nèi)市場上應用最多的是波長為紅外的光纖激光器，而作為激光顯示三基色之一的藍光激光以其波長短、衍射效應小、能量高等特性，在光信息存儲、顯示技術、通信技術、激光醫(yī)療、拉曼光譜學等領域也有較為廣泛的應用。但目前市場上所存在的藍光激光器常規(guī)功率水平在數(shù)瓦到數(shù)十瓦，而諸多應用如激光焊接、激光切割、激光熔覆等都需要大功率的藍光激光，因此研究大功率的藍光激光器一直是激光行業(yè)高度關注的新型激光應用技術。在激光加工應用中，金屬的激光吸收率對于加工應用來說，具有決定性的意義。激光器的激光光源種類不同，他們的應用范圍就不同，加工對象和所達目的也不同。大量實踐數(shù)據(jù)表明，紅外激光器在許多工業(yè)運用領域表現(xiàn)出色，但在相應波段的高反金屬加工方面并不理想，而紅外波段高反材料在藍色波段下卻有更高的激光吸收率，且吸收率是紅外光的10-20倍。
銅材作為紅外波段高反材料中最重要的一員，也是工業(yè)領域最常見的金屬材料之一，因其極好的導電、導熱、耐腐蝕性及韌性等特點，被廣泛應用于各行各業(yè)。為打破銅材對紅外光吸收率極差、極易形成焊接飛濺和氣孔等加工難題，聯(lián)贏激光研發(fā)團隊經(jīng)過不斷地探索、突破，最終成功研發(fā)出國內(nèi)首款高功率千瓦級藍光激光器，革新了銅、金及其他高反材料的激光加工技術，提高了高反材料的加工效率。在短波波段（300-600nm區(qū)域），部分金屬的吸收率劇增（如下圖所示），特別是銅和金；處于短波波段的藍光激光（主波長450nm）相比于常規(guī)9XXnm波段（9XX半導體激光器）、1030-1080nm波段（常規(guī)ND：YAG激光器、光纖激光器、碟片激光器）的近紅外激光，銅和金的吸收率提高了10-20倍，吸收率的大幅度提升對于銅和金的激光加工應用具有革命性的意義。
由于銅材對紅外光的吸收率極差，因此其焊接通常需要很高的激光功率密度。在焊接過程中，極高的功率密度能夠形成匙孔焊接，但液體銅材的流動特性使形成的匙孔開口快速閉合，匙孔內(nèi)部的高壓氣體或者將匙孔開口沖開，形成焊接飛濺，或者被開口處快速冷卻的銅材禁錮在材料內(nèi)部形成氣孔。而不論是飛濺還是氣孔，都是銅材焊接的不良現(xiàn)象，影響銅材焊接的質(zhì)量。而銅材在藍光波段吸收率大幅度提升的特性，使得銅材的熱傳導無飛濺焊接成為可能。根據(jù)上述技術背景，聯(lián)贏激光潛心研發(fā)，推出了在國際上亦處于先進水平的國內(nèi)首款自主研發(fā)的高功率千瓦級藍光激光器，實測最高輸出功率高達1.1kw。藍光激光器的一個重要應用是銅材焊接， 得益于銅材在藍光波段的超高吸收率特性，銅材的無飛濺、高穩(wěn)定性、高品質(zhì)焊接是目前藍光激光器在焊接領域的最大優(yōu)勢。
聯(lián)贏藍光激光器在焊接銅材時屬于熱傳導焊接，焊接過程無飛濺，熔池穩(wěn)定，焊后焊縫平整，外觀良好，如下圖所示。當然藍光激光器仍存在它的不足，那就是目前其功率密度還較低，這也是國際和國內(nèi)藍光激光器技術水平的實際狀況，功率密度低導致焊接能力較弱（如下圖所示），現(xiàn)階段主要適用于0.5mm以下的薄銅材或銅箔焊接。藍光復合焊接技術是通過聯(lián)贏自主研發(fā)的藍光復合焊接出射頭（如下圖所示）將紅外激光及藍光激光復合在一起，使兩束激光的軸線在空間上重合（如下圖所示），紅外激光進行深熔焊接，藍光激光具備預熱緩冷的作用，并適度進行熱傳導焊接。
通過前期對藍光激光復合焊接在銅材的應用開發(fā)及產(chǎn)品實際焊接的大量驗證，實驗結果論證了藍光激光器在銅材加工方面的積極作用，且聯(lián)贏激光專利的復合焊接技術，完美地彌補了藍光激光器功率密度低的應用劣勢。利用光纖激光器高功率密度的特性，能夠快速且穩(wěn)定地形成匙孔，與此同時，再利用銅材對藍光的高吸收特性，使得銅材能夠快速地被加熱，以及減緩熔池的凝固速度，最大限度的減少銅材焊接中氣孔和飛濺的問題，使得無飛濺、高穩(wěn)定性、高品質(zhì)的厚銅材焊接成為可能。UW多波長藍光復合焊接技術適用于目前市面上絕大部分銅材焊接的應用，能大幅改善焊接質(zhì)量，提高生產(chǎn)優(yōu)率，例如下圖所示的電池極柱焊接應用。
▲藍光復合焊接電池極柱
▍UW多波長藍光復合焊接技術優(yōu)勢
● 適用于較厚金、銅材的加工；
● 高吸收率，降低設備功率，降低成本；
● 大幅降低飛濺、焊縫質(zhì)量高；
● 避免了復雜而低效的波長轉換，系統(tǒng)效率更高；
● 降低材料吸收閾值，加工能力可控性強。
藍光擺動復合焊接技術是在紅外激光和藍光激光同軸復合的基礎上，使紅外激光通過擺動電機單元，通過程序控制電機使紅外激光產(chǎn)生一定擺動直徑、擺動頻率、擺動軌跡的運動。
藍光擺動復合焊接技術同樣適用于較厚金、銅材料的加工，焊接過程結合擺動焊接及藍光復合的特點，具有以下優(yōu)勢：
藍光擺動復合焊接技術目前典型應用為電池轉接片焊接。轉接片焊接是動力電池電芯生產(chǎn)流程中極為重要的一道工序，起到連接蓋板及電芯的作用，焊縫質(zhì)量直接影響整個電芯的性能，首先焊縫為了保證過電流能力需要達到一定的面積，因此便會要求焊縫結合面達到一定的寬度。其次焊接不能殘留飛濺物，避免因particle引起電池內(nèi)部短路，影響電池安全性能。
聯(lián)贏激光率先自主研發(fā)出高功率千瓦級藍光激光器，填補了國內(nèi)此領域的空白，標志著我國藍光激光器技術發(fā)展邁上一個新的臺階，聯(lián)贏激光自主研發(fā)的多波長藍光復合焊接技術和多波長藍光擺動復合焊接技術作為現(xiàn)代先進加工技術，創(chuàng)造性解決了多個行業(yè)激光加工難題，大大提升下游客戶產(chǎn)品質(zhì)量，必將在新能源電池、消費電子、電機、馬達、變壓器等眾多領域得到廣泛應用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
未來，聯(lián)贏激光將繼續(xù)探索前行，突破更多藍光激光器技術難關，向更高功率、更高亮度方向發(fā)展，為發(fā)展中國激光事業(yè)作出貢獻！
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
