大型激光加工十分適用金屬材料應(yīng)用。據(jù)粗略統(tǒng)計在當前全球的所有激光加工應(yīng)用中,大多數(shù)是金屬材料加工。以普通鋼鐵材料為主要加工材料,其中鋼鐵材料應(yīng)用占比較大,特別是不銹鋼、合金鋼已經(jīng)用于生活的方方面面。
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)用還是偏少。銅和鋁合金是許多工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)材料,具備優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電率、傳熱性、抗腐蝕和耐磨性能。另外,鋁合金具有很高強度,也是實現(xiàn)工件輕量化的好材料。但是,銅作為一種高反射性材料,在激光應(yīng)用中卻得不到有效利用。激光加工廠家鑫聚以銅件為對象,淺析其在激光加工中的應(yīng)用。
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,對激光束的吸收性較低。不僅造成能量損耗浪費,而且反射光還容易造成加工頭、鏡片、激光器等部件損壞。因此在以往較長一段時間內(nèi),銅都是激光切割的一大挑戰(zhàn)。
二氧化碳激光切割機可切割厚的材料,也可切割銅,但必須在銅片上涂有噴霧劑或氧化鎂,以防止反射損傷設(shè)備。銅對光纖激光束吸收率很低,但廠商在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計上做了隔離裝置。一些做激光切割頭的企業(yè)也對加工頭做了防反射光設(shè)計,這讓光纖激光器在銅片切割應(yīng)用打開了市場。
相對于大型激光切割,銅材料的激光焊接難度就更大了。焊接需要把基材實現(xiàn)熔融,通常會產(chǎn)生比切割功率更高或持續(xù)時間更長的光回返現(xiàn)象。銅的吸收率隨著波長的減小而增加,這意味著可見波段激光用于銅焊會產(chǎn)生顯著的優(yōu)勢。綠光激光焊接銅材料在國外受歡迎,但綠光激光受功率限制。外國的通快已經(jīng)做到千瓦級綠光激光器,而國內(nèi)企業(yè)只能做到百瓦級,差距明顯。
擺動焊接頭的出現(xiàn)讓光纖激光器適用于銅材料焊接,光纖激光功率、應(yīng)用、成熟的配套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,國產(chǎn)藍光半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn),對銅件焊接是一大利好。
另外,銅在電池行業(yè)應(yīng)用很多,特別是近幾年電池封裝、動力電池的電芯逐漸采用了激光焊接技術(shù)。銅在電氣和電子氣和電子工業(yè),占總消費的一半以上。隨著激光工藝的逐漸成熟,同時在銅材料相關(guān)部件使用激光加工,未來預(yù)估銅材料的激光加工會為激光設(shè)備帶來超過百億元的設(shè)備需求,成為激光產(chǎn)業(yè)一個新的增長點。