使用激光切割和焊接銅及銅合金
材料——銅(Cu)0.2mm板
簡介
銅是激光焊接中最具挑戰(zhàn)性的材料,將它焊接到其它比較便宜的材料上,比如鋼,更是困難。這項工作的目的在于展示光纖激光器在加工這樣的新穎材料時的能力。受制于將銅焊到不銹鋼上的挑戰(zhàn)性,所以這個應用不是很廣泛。但是太陽能電池板的焊接可以展示這種技術(shù)。
銅板 銅在電子工業(yè)中經(jīng)常被用在電路板上,或用作催化劑
配置
激光器:200W SPI水冷光纖激光器
加工頭:激光機制
焦距:50mm,用于切割和焊接的光學三件套,沒有擴束裝置
工藝氣體:氧氣,切割時0.8MPa,焊接時低流量氬氣
配件:進行銅焊接時可能需要一個隔離器
應當注意到的是,考慮到融化的焊珠會變得具有非常高的反射率,導致可能會把功率反射回激光器,所以當進行銅焊接時光隔離器是十分必要的。
實驗過程:
使用變化的激光參數(shù)和一系列的切割速度,制造出了一系列的20mm長的直角切割。由于裝配問題,不可能精確的把切口重新焊接到材料中,所以需要制作很多直角形狀的堆焊焊縫。
圖(1)6m/min速度切割的銅的底面
圖(2)1.5mm/min焊接的銅
圖(3)低占空比脈沖焊接
圖(4)2m/min,100Hz,1.25ms焊接的寬度
結(jié)果:
圖1是6m/min速度切割的銅的底面,可以看到一些毛刺。
加工參數(shù)
激光功率:200W,190W平均功率
重復頻率:100Hz
脈沖寬度:0.8ms 圖2展示了低占空比時的焊接。
加工參數(shù)
激光功率:200W,26W平均功率
重復頻率:100Hz
脈沖寬度:1.33ms
圖3展示了低占空比時的脈沖焊接的過程。
加工參數(shù)
重復頻率:200Hz
脈沖寬度:0.12ms 圖2、3、4說明使用脈沖和連續(xù)波激光都可以進行焊接。這些焊縫最窄可以到0.15mm,最寬可以到1mm,這取決于實際焊接中的熱流動情況。
結(jié)論
對于為什么可以使用這么寬范圍的激光參數(shù)還有為什么可以用幾乎完全一樣的激光參數(shù)來完成這么寬范圍的焊接寬度,還需要做進一步的研究工作。
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