在激光加工領(lǐng)域，波長(zhǎng)與材料的適配性對(duì)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(zhǎng)在1μm左右的紅外光源為主，但面對(duì)多樣化材料的高質(zhì)量加工需求以及越來(lái)越多的個(gè)性化場(chǎng)景時(shí)，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(jìn)的激光技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)。

以在電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的銅來(lái)說(shuō)，隨著消費(fèi)升級(jí)的提高，生產(chǎn)制造中對(duì)銅的高可靠性焊接和連接要求也越來(lái)越高。但由于銅的導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)高，幾乎是純鐵的5倍，純鋁的1.7倍，銅對(duì)紅外激光吸收率低，單純采用紅外激光進(jìn)行直線焊接，具有不穩(wěn)定的工藝窗口和最大的熔深波動(dòng)，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(dòng)等問(wèn)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(shí)，針對(duì)不同材質(zhì)的應(yīng)用場(chǎng)景，寶辰鑫不斷豐富激光源產(chǎn)品方案矩陣，開(kāi)發(fā)了半導(dǎo)體、藍(lán)光、綠光、藍(lán)光紅外復(fù)合、2μm波長(zhǎng)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(lán)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(lái)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(duì)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(dòng)大，容易引發(fā)焊縫成形差、飛濺多、熱裂紋等一系列問(wèn)題。

寶辰鑫針對(duì)高反材料焊接難題，推出藍(lán)光半導(dǎo)體光源方案BD 500-1500M，最高功率可達(dá)4000W。其450nm左右的短波長(zhǎng)特性可以將對(duì)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(guò)程中的飛濺、氣孔等缺陷，實(shí)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(lán)光半導(dǎo)體焊接方案

同時(shí)，藍(lán)光激光的高吸收率特性還具有多重工藝優(yōu)勢(shì)。與紅外激光相比，藍(lán)光激光器可以更低功率實(shí)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(duì)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(shì)。

在使用寶辰鑫藍(lán)光光源方案對(duì)Au99.9黃金進(jìn)行焊接時(shí)，經(jīng)驗(yàn)證顯示，焊接過(guò)程穩(wěn)定，焊點(diǎn)表面無(wú)焊穿、虛焊、焊洞、炸火，無(wú)凸起余高，焊縫平滑、無(wú)發(fā)黑及明顯氧化現(xiàn)象，焊點(diǎn)成型良好。

綠光連續(xù)焊接

成就精密加工新利器

除了藍(lán)光激光外，綠光激光方案同樣對(duì)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(zhǎng)范圍530-534nm，銅對(duì)于激光的吸收率可達(dá)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(jìn)而實(shí)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(shí)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(shí)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(hù)需求，可輕松集成到現(xiàn)有生產(chǎn)線中，并與其他自動(dòng)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(chǎng)景。

△綠光3D打印樣品

藍(lán)光紅外復(fù)合焊接

實(shí)現(xiàn)1+1>2加工效果

此外，為應(yīng)對(duì)更多復(fù)雜工藝場(chǎng)景以及更高質(zhì)量需求的應(yīng)用，寶辰鑫還進(jìn)一步拓展了復(fù)合光源焊接方案，推出了藍(lán)光紅外復(fù)合HMB 3000/1500M。

寶辰鑫藍(lán)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(zhǎng)紅外光與450nm波長(zhǎng)藍(lán)光，充分利用藍(lán)光對(duì)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(shí)現(xiàn)1+1＞2的工藝效果。

在焊接過(guò)程中，外環(huán)藍(lán)光大光斑吸收率高（藍(lán)光可提升對(duì)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(jìn)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(shí)，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(guò)程中的飛濺與空洞。

在寶辰鑫工藝實(shí)驗(yàn)室對(duì)該方案進(jìn)行紫銅焊接驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊縫表面成型良好，對(duì)比單紅光作用于紫銅表面時(shí)，成型效果與熔深更佳。

△單紅光與藍(lán)光-紅外復(fù)合對(duì)紫銅焊接成型的效果對(duì)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。