銅的可再生激光焊接工藝
激光材料加工銅的先決條件是聚焦激光輻射和銅表面之間的直接互相作用,銅表面需要吸收輻射的一部分。
激光材料加工銅的先決條件是聚焦激光輻射和銅表面之間的直接互相作用,銅表面需要吸收輻射的一部分。如圖1所示,在室溫下, 拋光銅表面只能吸收不到5%的激光輻射(當(dāng)激光波長(zhǎng)為1μm時(shí))。盡管如此,可以采取一系列措施來有效地進(jìn)行銅焊,特別是使用固體或光纖激光器。 第一個(gè)措施是涂層使用表面吸收力更強(qiáng)的金屬, 如鎳或鉻,以及對(duì)表面進(jìn)行機(jī)械準(zhǔn)備,例如,粗加工或涂漆也能增加吸收能力。然而,這兩種措施會(huì)增加生產(chǎn)成本,因?yàn)樗鼈冃枰~外的加工步驟。銅里面的化學(xué)雜質(zhì)也可以影響吸收行為,使其更難以實(shí)現(xiàn)可再生焊接工藝。從吸收曲線可以看出,縮短激光波長(zhǎng)將是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如,半導(dǎo)體激光器(0.8到1μm,紅光)或頻率翻倍的Nd:YAG激光器(532 nm,綠光)可以提供這些波長(zhǎng)的光,盡管這些激光尚未達(dá)到銅工業(yè)可行的階段。在激光輻射入射點(diǎn)的加熱快慢取決于吸收的程度,過熱的風(fēng)險(xiǎn)和飛濺形成變得不可預(yù)測(cè)。對(duì)點(diǎn)焊來說,重現(xiàn)性差的問題比縫焊更加明顯。每個(gè)激光脈沖沖擊冷銅材料會(huì)經(jīng)歷不同的初始條件。然而, 由于吸收不僅取決于波長(zhǎng)和表面特征,還取決于材料溫度(溫度升高時(shí),吸收也顯著提高)和激光輻射的強(qiáng)度,使得提高焊接工藝還有額外的空間。 |
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