藍光激光的應用案例

隨著450 nm波長的多千瓦藍光激光系統(tǒng)的可用性，進一步擴大了銅組件的應用范圍。在過去的幾年里，對儲能的需求不斷增加，加上車輛電氣化，增加了對銅焊接解決方案的需求。下面介紹藍光激光的應用案例。

激光加工具有無接觸加工的優(yōu)點，并在時間和空間上高度控制能量沉積，這對于電池等溫度敏感元件尤為重要。由于常規(guī)使用的近紅外激光波長為1μm，銅的吸收率較低，因此激光光斑尺寸必須高度聚焦，以實現(xiàn)瞬間形成匙孔，并通過匙孔中的多次反射增加吸收。對于銅的近紅外激光焊接，不可能采用無匙孔的熱傳導方式焊接，而采用有匙孔的深熔方式時，由于近紅外激光吸收對匙孔的幾何形狀和穩(wěn)定性的依賴，導致了飛濺的發(fā)生。波長為450 nm的二極管激光器解決了近紅外激光器的吸收受限和工藝穩(wěn)定性問題。

通過熱傳導模式焊接到匙孔焊接模式之間的焊接區(qū)域的可訪問性，例如在圓柱形電池單元上的新應用是可能的。為了最大限度地減少銅（電氣標簽）和鍍鎳鋼（圓柱形電池）之間的混合，并實現(xiàn)高接合寬度，接合過程中使用了熱傳導模式焊接。銅以單道次和圓形幾何形狀熔化，形成約800μm的接合寬度。橫截面顯示銅和鋼之間沒有明顯的混合。由于缺少鎖孔，焊接過程的低熔池動態(tài)導致液態(tài)銅擴散到電解槽的鎳涂層。這創(chuàng)造了一個強大的機械結合和高電互連面積，同時最大限度地減少了銅和鋼之間的金屬間化合物。

藍光半導體激光器和振鏡掃描系統(tǒng)用于動力電池制造，藍光有著寬大的工藝窗口，可以處理電池制造的每個階段，能焊接更厚和多種材料，如銅、金和幾毫米厚的不銹鋼，它是制造棱柱形電池，電池外殼以及電池組和電池集成的理想選擇。

高功率和高亮度還增加了焊接過程的靈活性，從而有可能擴展加工材料范圍，例如，黃銅中的銅和鋅具有明顯不同的熱性能，這對高品質的焊接提出了挑戰(zhàn)，但藍色工業(yè)激光很容易處理，現(xiàn)在可以焊接家電生產中常用的黃銅材料，初步研究表明，藍色激光將能有效地解決焊接異種金屬的難題，因為每種材料具有獨特的熱學，光學和力學性能，所以異種金屬焊接是一個挑戰(zhàn)，異種金屬的焊接通常會導致形成金屬間化合物，即不同合金的區(qū)域，損害了接頭的力學性能和電氣性能以及一致性。而最新一代的藍光半導體激光器的工藝參數范圍廣，可以焊接異種材料，且缺陷最少。雖然黃銅中的銅和鋅具有明顯不同的熱性能，這對高品質的焊接提出了挑戰(zhàn)，但對藍光半導體激光而言，則很容易處理。

用100W藍光激光器搭接焊接銅箔的結果，在3張銅箔以30μm厚度堆疊的狀態(tài)下，以約10mm/s的速度從頂部表面用激光掃描銅箔。由于芯徑為100μm的光纖輸出以1∶ 1的投影比集中，因此樣品表面的激光光斑直徑也為100μm，獲得了良好的焊接質量，抑制了熱量對碎屑和周圍環(huán)境的影響。

在短短幾年時間里，藍色激光器已經展示出前所未有的能力，可以快速生產出高質量的銅接頭。它還展示了鋁、不銹鋼、金和其他金屬的相同性能。

以上就是藍光激光的應用案例，在上市僅幾年后，藍色激光器已經在消費電子、電池制造和電動汽車制造中應用中展示了其應用價值。它的靈活性和性能使其非常適合各種領域。隨著藍色激光的能力不斷擴大，它可能會在航空航天、研究設施、醫(yī)療保健和其他領域得到應用。

審核編輯 黃昊宇