使用激光切割和焊接銅及銅合金
材料——銅(Cu)0.2mm板

簡介

       銅是激光焊接中最具挑戰(zhàn)性的材料，將它焊接到其它比較便宜的材料上，比如鋼，更是困難。這項(xiàng)工作的目的在于展示光纖激光器在加工這樣的新穎材料時(shí)的能力。受制于將銅焊到不銹鋼上的挑戰(zhàn)性，所以這個(gè)應(yīng)用不是很廣泛。但是太陽能電池板的焊接可以展示這種技術(shù)。

銅板 銅在電子工業(yè)中經(jīng)常被用在電路板上，或用作催化劑

配置
激光器：200W SPI水冷光纖激光器
加工頭：激光機(jī)制
焦距：50mm，用于切割和焊接的光學(xué)三件套，沒有擴(kuò)束裝置
工藝氣體：氧氣，切割時(shí)0.8MPa，焊接時(shí)低流量氬氣
配件：進(jìn)行銅焊接時(shí)可能需要一個(gè)隔離器

應(yīng)當(dāng)注意到的是，考慮到融化的焊珠會變得具有非常高的反射率，導(dǎo)致可能會把功率反射回激光器，所以當(dāng)進(jìn)行銅焊接時(shí)光隔離器是十分必要的。

實(shí)驗(yàn)過程：
使用變化的激光參數(shù)和一系列的切割速度，制造出了一系列的20mm長的直角切割。由于裝配問題，不可能精確的把切口重新焊接到材料中，所以需要制作很多直角形狀的堆焊焊縫。

圖(1)6m/min速度切割的銅的底面

圖(2)1.5mm/min焊接的銅

圖(3)低占空比脈沖焊接

圖(4)2m/min,100Hz,1.25ms焊接的寬度

結(jié)果：
圖1是6m/min速度切割的銅的底面，可以看到一些毛刺。
加工參數(shù)
激光功率：200W，190W平均功率
重復(fù)頻率：100Hz
脈沖寬度：0.8ms 圖2展示了低占空比時(shí)的焊接。
加工參數(shù)
激光功率：200W，26W平均功率
重復(fù)頻率：100Hz
脈沖寬度：1.33ms

圖3展示了低占空比時(shí)的脈沖焊接的過程。
加工參數(shù)
重復(fù)頻率：200Hz
脈沖寬度：0.12ms 圖2、3、4說明使用脈沖和連續(xù)波激光都可以進(jìn)行焊接。這些焊縫最窄可以到0.15mm，最寬可以到1mm，這取決于實(shí)際焊接中的熱流動情況。
結(jié)論
對于為什么可以使用這么寬范圍的激光參數(shù)還有為什么可以用幾乎完全一樣的激光參數(shù)來完成這么寬范圍的焊接寬度，還需要做進(jìn)一步的研究工作。