Uitdagingen en oplossingen voor koperlaserlassen

Laserlassen is een geavanceerde productietechniek die precisie en efficiëntie biedt. Als het om koper gaat, brengt dit proces echter veel uitdagingen met zich mee vanwege de inherente eigenschappen van het metaal. De lage absorptiesnelheid van koper voor nabij-infraroodlasers bij kamertemperatuur, de hoge thermische geleidbaarheid en de fluctuerende absorptiesnelheden vormen aanzienlijke obstakels. In deze blogpost gaan we dieper in op de problemen die gepaard gaan met koperlaserlassen, de defecten die voortvloeien uit deze uitdagingen, en inzichten uit LASERCHINA ingenieurs over hoe deze problemen het hoofd kunnen worden geboden.

Hoge thermische geleidbaarheid en snelle warmteafvoer

De uitzonderlijke thermische geleidbaarheid van koper, namelijk 401 W/(m*K), maakt niet alleen een snelle warmteafvoer mogelijk, maar bemoeilijkt ook het laserlasproces. Dit betekent dat wanneer een laserstraal op koper wordt toegepast, veel van de energie verloren gaat door afkoeling in plaats van bij te dragen aan de lasdiepte. Met een ingangsvermogen van 1000 W kan koper bijvoorbeeld 400 W dissiperen, waardoor er slechts 600 W overblijft voor het lassen, vergeleken met staal dat 920 W vasthoudt. Om een ​​vergelijkbare smeltdiepte te bereiken heeft koper meer dan het dubbele van het laservermogen nodig dat nodig is voor aluminium en ruim vijf keer dat van staal. Hoge thermische geleidbaarheid resulteert in een reeks lasfouten, waaronder gebrek aan smelting en ruw uiterlijk op macroniveau, en een grote door hitte beïnvloede zone met verminderde prestaties op microniveau. ingenieurs suggereren dat hoewel voorverwarmen vaak nodig is voor lasprocessen met een lage dichtheid, zoals booglassen, processen met een hoge dichtheid, zoals laserlassen, een nog hoger vermogen vereisen om de stabiliteit te behouden.

Hoge reflectiviteit en lage absorptiesnelheid

De hoge reflectiviteit van koper en de lage absorptiesnelheid voor infrarood laserlicht vormen een ander obstakel. Het wijdverbreide gebruik van fiberlasers, vooral in het golflengtebereik van 1030-1080 nm, heeft tot gevolg dat slechts ongeveer 3% van de invallende laser bij kamertemperatuur door koper wordt geabsorbeerd. Deze lage efficiëntie vereist lasers met een hoger vermogen voor effectief lassen, wat de instabiliteit tijdens het lasproces verergert. Strategieën om dit te ondervangen zijn onder meer het optimaliseren van de laserparameters en het onderzoeken van verschillende golflengten die mogelijk gunstiger met koper interageren.

Variabele absorptiesnelheid

De absorptiesnelheid van koper varieert dramatisch tijdens het lasproces, wat het laserlassen nog ingewikkelder maakt. Bij kamertemperatuur heeft vast koper een initiële absorptiesnelheid van ongeveer 3%, die langzaam toeneemt tot ongeveer 8% bij 1250K – een stijging van slechts 5%. In het smalle temperatuurbereik van 1250-1350 K stijgt de absorptiesnelheid echter naar ongeveer 15%, en neemt de thermische geleidbaarheid scherp af van 330 W/(mK) naar ongeveer 160 W/(mK). Deze drastische verandering resulteert in een aanzienlijke toename van de warmteaccumulatie, wat leidt tot defecten zoals spatten en porositeit. ingenieurs benadrukken het belang van realtime controle om deze fluctuaties te beheersen en de laskwaliteit te verbeteren.

Conclusie

Koperlaserlassen brengt specifieke uitdagingen met zich mee die een gespecialiseerde aanpak vereisen om verbindingen van hoge kwaliteit te garanderen. De hoge thermische geleidbaarheid, de hoge reflectiviteit en de aanzienlijke fluctuaties in de absorptiesnelheid maken het gebruik van een hoger laservermogen en een zorgvuldige controle van de lasparameters noodzakelijk. Door deze uitdagingen te begrijpen en de oplossingen van ingenieurs te implementeren, kunnen fabrikanten de obstakels overwinnen die gepaard gaan met koperlaserlassen en betrouwbare en efficiënte resultaten bereiken. Naarmate de technologie vordert, zullen verdere optimalisaties in laserapparatuur en -technieken de mogelijkheden van koperlassen in verschillende industriële toepassingen blijven verbeteren.