激光加工已被證明最容易、最適合在金屬材料上應用，粗略統(tǒng)計在當前全球的所有激光加工應用，金屬材料加工占據(jù)了超過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，鋼鐵材料應用量無疑是最大，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用量還是很少，銅與鋁合金是許多工業(yè)產(chǎn)品最開始的基礎材料，它具備優(yōu)質(zhì)的導電率、傳熱性、抗腐蝕和耐磨性能。鋁合金具有很高強度，是實現(xiàn)輕量化的好材料，但本文重點談的是銅材料。
銅的激光切割與焊接
銅一直以來是一種身價不低的金屬材料，特別是今年以來國際大宗期貨鋼材、塑料、銅、鋁、紙板等價格紛紛上漲了不少。常見銅材料有純銅、黃銅、紫銅等多個種類，材料形狀包括棒、線、板、帶、條、管、箔等。其實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，是一個非常重要的工作。激光加工銅材料將會是一個非常有前景的選擇。
銅板、銅片與銅管三種形狀應該是最適用激光切割的，但是銅屬于高反射性材料，在古代還會用銅片做成鏡子，對激光束的吸收性較低，很多時候是低于30%，相當于有70%的激光被反射，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銅都是激光切割一大挑戰(zhàn)。
CO2激光切割機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)設計上做了隔離裝置，最早是nLight推出了抗高反材料的光纖激光器，后來國內(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)也對加工頭做了防反射光的設計，這讓光纖激光器在銅片切割應用打開了市場。如今采用3KW切割厚度10mm的銅板早已經(jīng)實現(xiàn)了。
相對于切割，銅材料的激光焊接難度更大了。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，這意味著可見波段的激光器(例如，波長為532nm的綠光激光器)用于銅焊接將產(chǎn)生顯著的優(yōu)勢，國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)最高只做到百瓦級，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用拓展了更多空間。近兩年藍光半導體激光器的出現(xiàn)于國產(chǎn)化，對銅焊接也是一個利好，藍光激光器波長大概在400-460nm，被銅材料吸收率可達70%，原來采用3KW光纖激光器焊接的銅片，如今采用藍光激光器可能1.5KW就足夠有余了。
銅材料應用廣泛 將帶動激光加工需求
銅是非常好的導電材料，因此在電力、線纜、電機、開關、印制電路板、電容器、通信器件，電信基站等有大量的應用。銅有著很好的導熱性，在熱交換器、制冷設備、家電、管道等有著廣泛的應用。另外，銅在電池行業(yè)應用很多，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。銅在電氣、電子工業(yè)中應用最廣、用量最大，占總消費量一半以上。隨著激光工藝的逐漸成熟，同時在銅材料相關部件使用激光加工，未來預估銅材料的激光加工會為激光設備帶來超過百億元的設備需求，成為激光產(chǎn)業(yè)一個新的增長點。
適用銅材加工的激光冷水機
廣州特域機電有限公司是一家專業(yè)從事激光加工應用冷卻設備的廠家，擁有19年的研發(fā)、設計、生產(chǎn)經(jīng)驗。對于銅材料，從數(shù)十瓦至百瓦級的綠光激光精密焊接，以及千瓦級的光纖激光、藍光半導體激光焊接，特域機電均擁有多種對應冷水機產(chǎn)品。
銅材料激光加工往往需要對激光器、加工頭進行同時冷卻，防止關鍵部件溫度過高出現(xiàn)損壞，特域冷水機恰恰能夠做到雙冷卻，產(chǎn)品采用雙溫雙控技術，同時能夠?qū)鋮s部件溫度實時監(jiān)控，為銅材料激光加工設備提供一個優(yōu)質(zhì)的冷卻設備選擇。
