光纖激光技術(shù)用于銅焊接的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)
消費(fèi)電子和汽車行業(yè)是工業(yè)加工和產(chǎn)品制造中越來(lái)越多地使用銅的重要推動(dòng)力。
隨著電池新技術(shù)的發(fā)展以及電池容量變得更高，對(duì)相應(yīng)連接技術(shù)的需求也逐漸增加。雖然軟焊仍然是用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中低功率應(yīng)用的主要技術(shù)，但在高傳輸電流，或是在接頭高荷載和動(dòng)態(tài)荷載應(yīng)力的情況下，則必須應(yīng)用焊接技術(shù)。
過去，由于材料的物理性能，激光技術(shù)在焊接銅和銅合金時(shí)會(huì)受到限制。 如今，高功率和高亮度的光纖激光器的出現(xiàn)一一克服了這些限制，通過新型和合適的加工技術(shù)，可以在高效的焊接工藝中打造出穩(wěn)定、無(wú)缺陷的接頭。
激光焊接銅的挑戰(zhàn)與材料的兩個(gè)主要物理性質(zhì)有關(guān)：對(duì)大多數(shù)高功率工業(yè)激光的低吸收率以及工藝過程中的高導(dǎo)熱性。我們知道銅的吸收率隨著波長(zhǎng)的減小而增加，這意味著可見波段的激光器用于銅焊接將產(chǎn)生顯著的優(yōu)勢(shì)。
紅外激光器在處理固體材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生吸收性問題。如果材料通過深熔焊發(fā)生了熔化甚至蒸發(fā)，其吸收率則會(huì)顯著增加。固體銅的吸收率小于4％，而銅蒸汽（匙孔深熔焊）的吸收率則高于60％。該吸收問題可以通過非常高的功率密度來(lái)克服，這大大加快了銅的熔化和蒸發(fā)速度，并因此增加其吸收性。
銅焊接工藝的另一個(gè)問題是低速焊接時(shí)的不穩(wěn)定性。通常，小于5m/min的焊接速度會(huì)面臨焊接不穩(wěn)定的問題，例如飛濺、氣孔和不規(guī)則焊縫表面。隨著焊接速度的加快，這種不穩(wěn)定性逐漸消失，焊接工藝趨向穩(wěn)定。在5-15m/min的焊速范圍，質(zhì)量達(dá)到可接受的水平。焊速高于15m/min的話，產(chǎn)生的焊縫基本沒有缺陷。這意味著最佳的焊接參數(shù)介于傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（例如機(jī)器人）所能達(dá)到的極限范圍內(nèi)。此外，焊縫深度隨著焊接速度的增加而減小，而焊縫也變得非常窄。
這必須用更高的激光功率來(lái)實(shí)現(xiàn)，帶來(lái)更高的系統(tǒng)資金投入。新的工藝研究已表明，這完全可以避免的，工藝穩(wěn)定性不僅可以通過提高焊接方向的速度，也可以通過光束導(dǎo)向鏡片的動(dòng)態(tài)位置變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種所謂的擺動(dòng)技術(shù)使其能夠在相對(duì)較低的焊速下形成穩(wěn)定的焊點(diǎn)，并且顯著降低焊縫深度。
