激光是属于一种新兴的高效加工工艺，激光要实现加工其实是特定光束能量与材料的相互作用导致的结果，材料方面我们一般大体分为金属与非金属材料，金属材料则包括钢、铁、铜、铝以及相关合金，而非金属材料则有玻璃、木、塑料、布革、易脆材料等。激光制造应用到很多产业，但是按材料加工应用区分，目前为止主要还是围绕这些材料范围。

激光行业对材料属性的研究需加强

 近几年，一部分激光产品单价快速下降，比如打标机、金属平面切割机与手持焊接机等，让一些人认为激光制造的技术含量降低了。其实不然，激光仍然是一项拥有较高技术门槛的工艺，是对光、机、电的理解与结合，只是以上几个细分应用早已发展成熟了，而门槛低的激光设备产品容易同质化，导致价格战，所以才有人认为这些设备没有技术含量了。中国的激光产业发展较快，是因为有大量的应用需求，而这种测试、试错的机会使激光新技术得以尝试，在一些国家即使有新技术突破，但是可能连试用的场景与机会都没有了。

 人们经常讨论激光制造的新增长点。事实上，根据目前的观察，国内绝大部分的激光器、激光设备厂商都是围绕光束与机械做工作，好一点的就是思考设备自动化的问题。但是对材料的研究是较为欠缺的，什么样的光束参数适用什么样的材料，这个工作做得不够，导致一些企业做出了新的激光器与激光设备，不知道应该用来做什么。我们发现在很多激光企业，拥有光学、机械工程师，但是甚少有材料专业工程师，对材料特性的研究亟待加强。

铜材的高反射率推动绿光与蓝光出现

 在金属材料中，钢铁类的激光加工早已探索成熟，而在高反材料的加工仍在探索中，特别是铜、铝材料。铜材料具有非常好的导热性、导电性，因此广泛应用于线缆、家电、消费电子、电气设备、电子元件 、电池等领域。多年来，激光技术努力尝试在铜材方面加工，但受限于铜材的性质而无法打开应用场景。

 首先就是高反射，对于最常见的1064nm红外激光，铜材的反射率高达90%;其次是铜的良好导热性，一旦局部加热后热量迅速扩散，不容易聚热达到加工效果;三是不得不选择更高功率激光进行加工，导致铜材容易变形;即使加工焊接完成，也很容易出现缺陷与漏焊。

激光波长为1064nm与532nm反射率的对比

 经过多年的探索，人们得知采用更短波长的激光绿光与蓝光用于焊接铜材料，更为合适，为此推动了绿光与蓝光激光器的发展。蓝光与绿光的铜材焊接发展

 放弃红外激光采用波长为532 nm焊接铜时，其反射率就大大减小了。采用532 nm波长的激光使得激光光束持续耦合到铜材料上，并且稳定了焊接过程。表格表示的是采用1064 nm和532 nm激光对铜材料进行焊接反射率对比。采用532 nm激光时在铜材料上的焊接效果，可与1064 nm激光在钢材料上的焊接结果相媲美。

 国内绿光激光器成熟商用功率已达到500瓦，而国外在这一方面已达到3000瓦，在锂电的电机电芯等部件方面焊接效果尤为显著，近两年绿光激光器的铜材焊接尤其是在新能源行业的推进成为一个应用亮点。

 目前国内某企业采用全光纤绿光激光器路线，已成功攻关1000瓦功率输出，极大地拓展了在铜材焊接的应用可能性，产品广受市场欢迎。

过去三年，新型的蓝光激光器一度引起行业关注。蓝光激光器的波长大约在450nm，介于紫外与绿光之间，但是蓝光激光作用在铜材上的吸收率比绿光还好，反射率可降至35%以下。

 蓝光焊接可以用在热传导焊和深熔焊两种方式下，且都可实现“无飞溅焊接”，减少漏焊孔隙。除了质量上的提升，蓝光焊接铜金属还具有明显的速度优势，至少比红外激光焊接快5倍。原来使用3000瓦红外光才能完成的效果，采用蓝光500瓦即可实现同样的加工，极大地节约了能量与电力的浪费。

发展蓝光激光器在外国

 有Laserline、Nuburu等企业，国内则有联赢、凯普林、大族天成、广东粤港澳大湾区硬科技创新研究院等。蓝光目前是采用光纤耦合半导体技术路线，在能量密度上相对差了一点，因此为了实现更好的铜焊接效果，有些企业开发了双光束复合焊接。双光束方式是指采用蓝光激光束和红外激光束同时对铜材料进行拼焊，并且合理设置两束光斑的相对位置，既能解决高反射问题又能实现足够的能量密度。

用于冷却蓝光绿光激光设备的特域CWUP-60

 应用激光或者开发激光工艺时，对材料的属性了解非常重要。无论是采用蓝光或是绿光，都可以提高铜材对激光的吸收率，但是高功率蓝光和绿光激光器目前的成本比较高。相信在加工工艺逐渐成熟，蓝光或绿光激光器的使用成本适当下调后，市场应用才会真正迎来放量需求。

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