銅マイクロスレーブに及ぼす1064nmと532nmのレーザ波長の影響

さまざまな産業の銅を使用すると、さまざまな製品の機能要件が高まっており、レーザー溶接は優れた接続方法となっています。しかしながら、銅材の反射率および高い熱伝導率のために、レーザーを用いた銅溶接が困難になる。低融点と高い熱伝導率の組み合わせは、高エネルギー利用のために良好な溶接品質を得ることができる。この研究は、異なる波長における異なる材料の吸収速度の変動、ならびに異なるレーザ波長間のプラズモン吸収の大きな違いによるものであることを示した。 2つの異なるレーザが溶接に使用されるとき、同じプロセスパラメータの下で、異なる形状の溶接断面を得ることができる。

青色レーザの高い吸収率

ブルーレーザーは、400nmから480nmの間の波長のビームを放射します。近赤外線（NIR）レーザー1000nmの波長で動作します。銅材料は、より長いレーザー波長よりも高いレーザー波長を吸収します。1064nm。銅表面上の青色レーザの吸収率は約65％であり、一方近赤外線レーザーの吸収率は約5％である。レーザ材料処理の電力レベルでは、青色レーザは半導体スタックからなり、そのビームは数百マイクロメートルの直径を有する光ファイバを透過する。ファイバオシレータから得られた近赤外レーザは、青色レーザと比較して、より低いビームパラメータ積（BPP）とより小さいビームウエストを有する。

NIRレーザーはより高い出力電力レベルを持っています

青色レーザーと比較して、1064nmの赤外線レーザーはより高い出力電力レベルを達成し、高い光反射率の高い銅のような金属材料を処理するためには、高い強度が不可欠です。青色レーザーの吸収率が高いにもかかわらず、厚い銅板を溶接するためには高いレーザー出力が必要です。さらに、青色レーザの場合、特定のプロセスに必要な総電力を達成するために多くのより低い電力源の出力を組み合わせる必要があるかもしれない。これらの欠点は、近赤外レーザーと比較して処理するのに青いレーザーをより高価にする。したがって、銅加工はNIRレーザーに高い要求を課し、NIRレーザーに関連する課題を克服するために技術を開発する必要があります。

1064nm近赤外レーザーと532nmグリーンレーザーの組み合わせ

研究者らは、波長532nm、波長1064nmのレーザーで緑色のレーザーを使用しました。 1064nmレーザーは、非線形光学系（NLO）結晶および高調波セパレータを使用して周波数2倍になり、緑色のレーザー光を発生させる。結果は、1064nmのNd：YAGレーザーを銅のマイクロ溶接に使用されるとき、ピンホールが現れ、近赤外波長レーザーの吸収率が急激に増加し、深い浸透が生じることがわかった。小孔溶接と熱伝導溶接との間には遷移溶接条件が必要である。転移条件下では、プロセスを安定化させることができ、その結果、気孔率のない表面品質および大きな浸透深さが生じる。同時に、近赤外レーザは手頃な価格のコストで高い平均電力を達成することができる。近赤外線レーザーとグリーンレーザーを組み合わせることで、銅レーザー溶接プロセスの経済的な実行可能性が可能になります。 2つの波長が組み合わされ、緑色のレーザーを使用してピンホール形成を開始すると、プロセス効率を向上させることができ、高品質の溶接部を達成することができます。