激光加工是依靠光束輻射的熱能量與材料相互作用，實(shí)現(xiàn)了材料之間的瞬間氣化、***、熔融或改性等效果，達(dá)到人們所需要的工件加工要求的結(jié)果，稱之為激光制造或者激光加工。如今激光加工在我國(guó)迅速推廣開(kāi)來(lái)，并已經(jīng)滲透到上百個(gè)行業(yè)的產(chǎn)線上。

激光加工已被證明***容易、***適合在金屬材料上應(yīng)用，粗略統(tǒng)計(jì)在當(dāng)前全球的所有激光加工應(yīng)用，金屬材料加工占據(jù)了超過(guò)85%的比重。但是，目前在金屬加工上，以普通鋼鐵材料加工占據(jù)大部分，鋼鐵材料應(yīng)用量無(wú)疑是***大，特別是不銹鋼、合金鋼已經(jīng)用于生活方方面面了。然而激光在其他金屬材料，如銅、鋁以及其他有色金屬的應(yīng)用量還是很少，銅與鋁合金是許多工業(yè)產(chǎn)品***開(kāi)始的基礎(chǔ)材料，它具備優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電率、傳熱性、抗腐蝕和耐磨性能。鋁合金具有很高強(qiáng)度，是實(shí)現(xiàn)輕量化的好材料，但本文重點(diǎn)談的是銅材料。

1.銅的激光切割與焊接 

銅一直以來(lái)是一種身價(jià)不低的金屬材料，特別是今年以來(lái)國(guó)際大宗期貨鋼材、塑料、銅、鋁、紙板等價(jià)格紛紛上漲了不少。常見(jiàn)銅材料有純銅、黃銅、紫銅等多個(gè)種類，材料形狀包括棒、線、板、帶、條、管、箔等。其實(shí)銅是一種古老的金屬，現(xiàn)代出土了很多珍貴的數(shù)千年前的青銅器，因此銅材料的工藝、加工質(zhì)量提升，是一個(gè)非常重要的工作。激光加工銅材料將會(huì)是一個(gè)非常有前景的選擇。

銅板、銅片與銅管三種形狀應(yīng)該是***適用激光切割的，但是銅屬于高反射性材料，在古代還會(huì)用銅片做成鏡子，對(duì)激光束的吸收性較低，很多時(shí)候是低于30%，相當(dāng)于有70%的激光被反射，不僅造成能量損耗浪費(fèi)，而且反射光還容易造成加工頭、鏡片、激光器等部件損壞。因此在以往較長(zhǎng)一段時(shí)間銅都是激光切割一大挑戰(zhàn)。

CO2激光切割機(jī)可以較好地切割厚材料，也可以切割銅，但必須在銅片上涂一層石墨噴霧劑或氧化鎂，以防止反射而損壞設(shè)備。銅對(duì)光纖激光束吸收率很低，但廠商在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做了隔離裝置，***早是nLight推出了抗高反材料的光纖激光器，后來(lái)國(guó)內(nèi)的中科光匯、飛博等廠商都推出了抗高反的光纖激光器。一些做切割頭的企業(yè)也對(duì)加工頭做了防反射光的設(shè)計(jì)，這讓光纖激光器在銅片切割應(yīng)用打開(kāi)了市場(chǎng)。如今采用3KW切割厚度10mm的銅板早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。
相對(duì)于切割，銅材料的激光焊接難度更大了。焊接需要把基材實(shí)現(xiàn)熔融，通常會(huì)產(chǎn)生比切割功率更高或持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的光回返現(xiàn)象。銅的吸收率隨著波長(zhǎng)的減小而增加，這意味著可見(jiàn)波段的激光器(例如，波長(zhǎng)為532nm的綠光激光器)用于銅焊接將產(chǎn)生顯著的優(yōu)勢(shì)，國(guó)外較為流行采用綠光激光器焊接銅材料，但是綠光激光器受制于功率***。外國(guó)的通快已經(jīng)做到千瓦級(jí)綠光激光器，而國(guó)內(nèi)企業(yè)***高只做到百瓦級(jí)，差距明顯。

擺動(dòng)焊接頭的出現(xiàn)讓光纖激光器適用于銅材料焊接，光纖激光功率、應(yīng)用、配套的成熟為銅材料焊接提供了保證。數(shù)千瓦的光纖激光器讓銅材料焊接應(yīng)用拓展了更多空間。近兩年藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)于國(guó)產(chǎn)化，對(duì)銅焊接也是一個(gè)利好，藍(lán)光激光器波長(zhǎng)大概在400-460nm，被銅材料吸收率可達(dá)70%，原來(lái)采用3KW光纖激光器焊接的銅片，如今采用藍(lán)光激光器可能1.5KW就足夠有余了。

2.銅材料應(yīng)用廣泛，將帶動(dòng)激光加工需求

銅是非常好的導(dǎo)電材料，因此在電力、線纜、電機(jī)、開(kāi)關(guān)、印制電路板、電容器、通信器件，電信基站等有大量的應(yīng)用。銅有著很好的導(dǎo)熱性，在熱交換器、制冷設(shè)備、家電、管道等有著廣泛的應(yīng)用。另外，銅在電池行業(yè)應(yīng)用很多，特別是近幾年電池封裝、動(dòng)力電池的電芯逐漸采用了激光焊接技術(shù)。銅在電氣、電子工業(yè)中應(yīng)用***廣、用量***大，占總消費(fèi)量一半以上。隨著激光工藝的逐漸成熟，同時(shí)在銅材料相關(guān)部件使用激光加工，未來(lái)預(yù)估銅材料的激光加工會(huì)為激光設(shè)備帶來(lái)超過(guò)百億元的設(shè)備需求，成為激光產(chǎn)業(yè)一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理

免責(zé)聲明：本站部分圖片和文字來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)收集整理，僅供學(xué)習(xí)交流，版權(quán)歸原作者所有，并不代表我站觀點(diǎn)。本站將不承擔(dān)任何法律責(zé)任，如果有侵犯到您的權(quán)利，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除。