在電動汽車中使用的電池的製造過程中，銅材料需要進行高速焊接，且無飛濺。通常使用波長接近1000 nm的紅外激光器，然而這對於(yu) 焊接銅材料具有兩(liang) 個(ge) 主要挑戰：低能量吸收率以及工藝的不穩定性。銅材料對紅外激光的吸收率會(hui) 隨溫度升高而增加。當高功率紅外激光照射銅表麵時，小孔形成後，銅表麵的能量吸收率突然增大；小孔不穩定，容易形成飛濺物。同時由於(yu) 紅外激光器的功率會(hui) 很大，會(hui) 使得激光器受到損害。銅材料對藍色激光的吸收率約為(wei) 60% ，比IR激光的吸收效率高得多。一些文獻中報告了藍色二極管激光器用於(yu) 加工銅的可行性。藍光激光可以高效、高質量地焊接銅箔或銅板。然而，藍色激光器的成本比近紅外激光器的成本高很多，並且最大輸出功率限於(yu) 2000 W。結合紅外激光能量吸收率低、工藝不穩定和藍光激光輸出功率低的缺點，我們(men) 可以提出一種藍光-紅外複合激光焊接工藝。在該焊接工藝中，我們(men) 可以先用吸收率高的藍色激光熔化母材表麵，再用紅外激光增加熔池深度。Yang等人基於(yu) 實驗和數值模擬研究了3 mm厚銅板的近藍-紅外複合激光焊接；首先用低功率藍光激光加熱銅板，然後高功率紅外激光照射銅板的高溫表麵，形成深小孔。Fujio等人開發了一種藍光-紅外激光複合焊接係統，發現了混合激光的焊接效率比紅外激光的焊接效率高1.45倍。Kaneko等人使用同軸複合藍-紅外激光器擴大了熔池和小孔，穩定了內(nei) 部的熱對流。在藍-紅外激光複合焊接中，激光能量的吸收不僅(jin) 會(hui) 影響焊接過程的穩定性，還會(hui) 影響設備的使用壽命。如果在藍色激光照射之後銅表麵的溫度低，則由銅表麵反射的IR激光能量高，這可能損壞激光頭。

      Fujio, S等人研究開發了一套以藍光半導體(ti) 激光器為(wei) 預熱光源，單模光纖激光器為(wei) 焊接光源的複合激光係統。利用該複合激光係統對2.5×3.0×50 mm的銅線進行了焊接試驗。圖1顯示了用高速攝像機在0.1、0.2和0.3秒時捕獲的純銅在(a)複合激光器和(b)單模光纖激光器下的熔化和凝固動力學。在單模光纖激光器的輸出功率為(wei) 1 kW的情況下，銅的熔化從(cong) 大約0.3秒開始。另一方麵，對於(yu) 輸出功率為(wei) 1 kW的單模光纖激光器和輸出功率為(wei) 200 W的藍色二極管激光器的混合激光器，銅的熔化從(cong) 0.2秒開始。因此，如圖2所示，在複合激光器中，銅的熔化體(ti) 積變得比單模光纖激光器大。

因為(wei) 使用藍色二極管激光器預熱，銅的溫度升高至約800 ℃。溫度上升會(hui) 導致銅對光纖激光器的光吸收率局部上升。同時複合激光器比單模光纖激光器獲得了更大的銅熔化體(ti) 積。因此，認為(wei) 通過藍色二極管激光器的預熱，銅對單模光纖激光器的光吸收率提高，焊接效率提高。

圖1. 銅樣在0、0.1、0.2和0.3秒條件下的熔化和凝固動力學(a)1 kw單模光纖激光器+200 w藍色激光器，(b)1 kw單模光纖激光器

圖2. 輻射後的銅樣品

      Wu等人針對厚度為(wei) 0.5 mm的銅材料，采用同軸複合式藍光-紅外激光焊接工藝，建立了一種新的藍光-紅外激光熱源模型，並結合虛擬網格細化方法，對熔池動態行為(wei) 和激光能量吸收進行了數值模擬。與(yu) 藍光激光焊接相比，同軸複合藍光-紅外激光焊接的最高熔化溫度和速度波動較大，激光總能量效率較低，但仍能獲得良好的焊縫。與(yu) 紅外激光焊接相比，在同軸複合藍光-紅外激光焊接中，藍光激光提高並穩定了紅外激光的能量效率。

      在t=0.1 s時，從(cong) 同軸複合藍-紅外激光焊接情況重新開始具有0 W的藍激光功率、1400 W的紅外激光功率和1.2 m/min的焊接速度的新模擬。如圖3(a)所示，僅(jin) 形成小的熔池。最高熔化溫度為(wei) 1798 K，最大熔化速度為(wei) 0.11 m/s。如圖3(b)所示，在t=0.232 s之後，吸收的紅外激光功率和效率分別為(wei) 190.4 W和13.60%。與(yu) 紅外激光焊接相比，同軸複合藍光-紅外激光焊接的紅外激光能量效率提高了16.99%，激光總能量效率提高了165.22%。如圖3(c)所示，同軸複合藍光-紅外激光焊接和紅外激光焊接中的紅外激光效率的標準偏差分別為(wei) 0.014%和0.215%。可以得出結論，在複合藍-紅外激光焊接中，藍激光提高並穩定了紅外激光的能量效率。

圖3. 激光焊接的數值結果