铜的可再生激光焊接工艺

覆盖两种波长 

将532nm波长的激光脉冲覆盖到1μm波长的激光脉冲上能显著改善铜焊中经常遇到的重现性差的问题。如果两个激光束使用相同的上色补偿透镜进行聚焦，它通常会导致铜表面从焊接位置的中心到边缘加热。这是由于绿光波长更好的吸收特性，从而提高铜的温度，最终提高两个波长的吸收能力。当吸收率增加后，表面特征的差异就没那么大的影响。例如，如果一个激光束由15%绿光和85%红光组成，两种波长的不同初始吸收能力也考虑在内，大约相同能量的绿色和红外辐射会被吸收（在室温下）。图2显示在300μm厚的铜片上进行纯红外焊接（约1 MW/cm2）、纯绿光焊接（约1 MW/cm2）以及两种波长的组合焊接的结果。理论上， 两种波长的光斑尺寸大约都是200μm。当使用纯红外脉冲时，没有观察到熔化的铜表面，当使用纯绿色脉冲时，可以看到一些熔化，而将两种脉冲进行覆盖时，会导致焊缝池明显增大。

工艺细节 

选择一个适当的红外脉冲形式可以让相对的绿光部分（比如转换效率）进行调整。图3显示了一个典型的红外脉冲形式和由此产生的绿色转换。激光脉冲可以分成三个阶段，后面将更详细地描述。在激光脉冲的开始阶段（0.5到1 ms），将有意设置脉冲强度以确保频率翻倍的红外辐射的比例最高。红外和绿色辐射的组合将加热铜表面，直到红光的吸收能力足够高，铜表面开始熔化。在熔化阶段，典型的脉冲功率值在0.5和2.0kW之间，具体数据取决于铜片的厚度。一旦铜开始熔化，脉冲功率急剧减少。尽管这意味着接下来只能转换很少的绿光，但在熔化阶段，红光的吸收足够高。从这一点开始，将只继续使用红光进行焊接（绿色分量可以忽略不计）。焊接阶段的持续时间取决于焊接点的范围和深度。当脉冲结束时，使用定义的时间恒定量来降低功率，从而对焊接的冷却阶段产生积极影响，也就是其冶金和力学性能（例如硬度）。