激光焊接是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，精度高、效率高。然而，對于銅來說，由于金屬的固有特性，該工藝充滿了挑戰(zhàn)。銅在室溫下對近紅外激光的吸收率低、熱導(dǎo)率高、吸收率波動，這些都是重大障礙。在這篇博文中，我們將深入探討銅激光焊接的難點(diǎn)、這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致的缺陷。

高導(dǎo)熱、散熱快

銅具有極高的導(dǎo)熱系數(shù)，高達(dá)401W/(m*K)，這不僅有利于快速散熱，也使激光焊接工藝變得復(fù)雜。這意味著當(dāng)激光束照射到銅上時，大部分能量會因冷卻而損失，而不是用于焊接深度。例如，在1000W的輸入功率下，銅可能消耗400W，只剩下600W用于焊接，而鋼則可以保留920W。要達(dá)到相當(dāng)?shù)娜凵�，銅所需的激光功率是鋁的兩倍多，是鋼的五倍多。高導(dǎo)熱系數(shù)會導(dǎo)致一系列焊接缺陷，包括宏觀上的未熔合和外觀粗糙，以及微觀上的大熱影響區(qū)和性能下降。雖然預(yù)熱對于電弧焊等低密度焊接工藝通常是必要的，但像激光焊接這樣的高密度工藝需要更高的功率來保持穩(wěn)定性。

高反射率、低吸收率

銅對紅外激光的高反射率和低吸收率是另一個障礙。光纖激光器的廣泛使用，特別是在 1030-1080nm 波長范圍內(nèi)，導(dǎo)致室溫下只有約 3% 的入射激光被銅吸收。這種低效率需要更高功率的激光器才能實(shí)現(xiàn)有效焊接，從而加劇了焊接過程中的不穩(wěn)定性。克服這一問題的策略包括優(yōu)化激光參數(shù)和探索可能與銅更有利地相互作用的不同波長。

可變吸收率

焊接過程中，銅的吸收率變化劇烈，這進(jìn)一步增加了激光焊接的難度。室溫下，固態(tài)銅的初始吸收率約為 3%，在 1250K 時緩慢增加到 8% 左右，僅增加了 5%。然而，在 1250-1350K 的狹窄溫度范圍內(nèi)，吸收率躍升至約 15%，熱導(dǎo)率從 330 W/(mK) 急劇下降到 160 W/(mK) 左右。這種劇烈的變化導(dǎo)致熱量積累顯著增加，從而導(dǎo)致飛濺和氣孔等缺陷。

銅激光焊接存在著獨(dú)特的挑戰(zhàn)，需要專門的方法來確保高質(zhì)量的連接。高熱導(dǎo)率、高反射率和吸收率的顯著波動需要使用更高的激光功率和嚴(yán)格控制焊接參數(shù)。通過了解這些挑戰(zhàn)并實(shí)施 LASERCHINA 工程師提供的解決方案，制造商可以克服與銅激光焊接相關(guān)的障礙，并獲得可靠、高效的結(jié)果。隨著技術(shù)的進(jìn)步，激光設(shè)備和工藝的進(jìn)一步優(yōu)化將繼續(xù)提高銅焊接在各種工業(yè)應(yīng)用中的能力。

文章來源：激光焊接自動化

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