Vid tillverkning av batterier som används i elfordon måste kopparmaterial svetsas med höga hastigheter och utan stänk. Infraröda lasrar med våglängder nära 1000 nm används vanligtvis, men detta innebär två huvudutmaningar för svetsning av kopparmaterial: låg energiabsorption och processinstabilitet. Absorptionen av infrarött laserljus av kopparmaterial ökar med temperaturen. När en högeffekts IR-laser bestrålar en kopparyta, ökar energiabsorptionshastigheten för kopparytan plötsligt efter bildandet av små hål; hålen är instabila och stänk bildas lätt. Samtidigt, eftersom kraften hos den infraröda lasern kommer att vara stor, kommer den att göra lasern skadad. Absorptionen av den blå lasern av kopparmaterialet är cirka 60 %, vilket är mycket effektivare än IR-laserns. Genomförbarheten av blå diodlasrar för bearbetning av koppar har rapporterats i viss litteratur. Blå lasrar kan svetsa kopparfolier eller ark med hög effektivitet och kvalitet. Kostnaden för blå lasrar är dock mycket högre än för NIR-lasrar och den maximala uteffekten är begränsad till 2000 W. Genom att kombinera nackdelarna med låg IR-laserenergiabsorption, instabil process och låg uteffekt från blå laser, kan vi föreslå en blå-IR-kompositlasersvetsprocess. I denna svetsprocess kan vi först smälta basmaterialets yta med en blå laser med hög absorption och sedan öka djupet på den smälta poolen med en infraröd laser. Yang et al. undersökte den nästan blå-infraröda kompositlasersvetsningen av en 3 mm tjock kopparplatta baserat på experiment och numeriska simuleringar; först värmdes kopparplattan upp med en blå laser med låg effekt, och sedan bestrålade en högeffekts infraröd laser plattans högtemperaturyta för att bilda ett djupt litet hål. Fujio et al. utvecklat ett blå-infrarött laserkompositsvetssystem och fann att svetseffektiviteten för hybridlasern var 1,45 gånger högre än den för den infraröda lasern. Kaneko et al. använde en koaxiell sammansatt blå-infraröd laser för att förstora den smälta poolen och små hål och stabilisera den interna termiska konvektionen. Vid sammansatt blå-infraröd lasersvetsning påverkar absorptionen av laserenergi inte bara stabiliteten i svetsprocessen utan även utrustningens livslängd. Om temperaturen på kopparytan är låg efter exponering för den blå lasern är IR-laserenergin som reflekteras från kopparytan hög, vilket kan skada laserhuvudet.
Fujio, S et al. undersökt och utvecklat ett kompositlasersystem som använder en blåljus-halvledarlaser som förvärmningsljuskälla och en single-mode fiberlaser som svetsljuskälla. Svetstester utfördes på 2,5 × 3,0 × 50 mm koppartrådar med detta sammansatta lasersystem. Fig. 1 visar smältnings- och stelningskinetiken för ren koppar fångad med en höghastighetskamera vid {{10}}.1, 0.2 och 0.3 s under (a) kompositlasern och (b) enkelmodsfiberlasern. För en singelmodsfiberlaser med en uteffekt på 1 kW börjar smältningen av koppar från cirka 0,3 s. Smältkinetiken för singelmodsfiberlasern visas i fig. 2.1.2. Å andra sidan, för en hybridlaser med en singelmodsfiberlaser med en uteffekt på 1 kW och en blå diodlaser med en uteffekt på 200 W, börjar smältningen av koppar från 0,2 sekunder. Såsom visas i fig. 2 blir därför kopparsmältningsvolymen större i hybridlasern än i singelmodsfiberlasern.
På grund av förvärmningen med den blå diodlasern stiger koppartemperaturen till cirka 800 grader. Temperaturen på kopparn ökar till cirka 1,5 grader F (0,5 grader F). Temperaturökningen leder till en lokal ökning av den optiska absorptionen av koppar i fiberlasern. Samtidigt får kompositlasern en större kopparsmältningsvolym än singelmodsfiberlasern. Därför dras slutsatsen att genom att förvärma den blå diodlasern ökar ljusabsorptionen av koppar till singelmodsfiberlasern och svetseffektiviteten ökar.
Wu et al. använde en koaxiell sammansatt blått ljus-infraröd lasersvetsningsprocess för kopparmaterial med en tjocklek på 0,5 mm, etablerade en ny blåljusinfraröd laservärmekälla och simulerade numeriskt det dynamiska beteendet hos den smälta poolen och laserenergiabsorption genom att kombinera med den virtuella mesh-förfiningsmetoden. Jämfört med blå lasersvetsning fluktuerar den maximala smälttemperaturen och hastigheten för koaxiell sammansatt blå-IR-lasersvetsning mer, och den totala laserenergieffektiviteten är lägre, men bra svetsar kan fortfarande erhållas. Jämfört med infraröd lasersvetsning, i koaxial komposit blå-IR lasersvetsning, förbättrade och stabiliserade den blå lasern energieffektiviteten hos den infraröda lasern.
En ny simulering med {{{{10}}}} W blå lasereffekt, 1400 W IR-lasereffekt och 1,2 m/min svetshastighet startade om från koaxialkompositen blå-IR-lasersvetsning vid t=0,1 s. Den nya simuleringen visas i fig. 3(a). Såsom visas i fig. 3(a) bildas endast en liten smält pool. Den maximala smälttemperaturen är 1798 K och den maximala smälthastigheten är 0,11 m/s. Som visas i fig. 3(b) är den absorberade IR-lasereffekten och effektiviteten 190,4 W respektive 13,60 % efter t=0.232 s. IR-lasereffekten och effektiviteten hos det svetsade materialet visas också i fig. 3(c). Jämfört med IR-lasersvetsningen ökade IR-laserenergieffektiviteten för koaxialkomposit blå-IR-lasersvetsningen med 16,99 % och den totala laserenergieffektiviteten ökades med 165,22 %. Såsom visas i fig. 3(c) var standardavvikelserna för IR-lasereffektiviteterna vid koaxiell sammansatt blått ljus-IR-lasersvetsning och IR-lasersvetsning 0,014 % respektive 0,215 %. Man kan dra slutsatsen att den blå lasern förbättrar och stabiliserar energieffektiviteten hos den infraröda lasern vid sammansatt blå-IR-lasersvetsning.
Med tanke på kostnaden för blått ljus samt begränsningen av den maximala effekten och bristerna i absorptionshastigheten för infraröd laserenergi är låg och processen är instabil, föreslås en lasersvetsprocess för blått ljus-rött ljus. Den höga absorptionshastigheten för blått ljus för att förvärma materialet, för att uppnå en ökning av absorptionshastigheten för rött ljus, och samtidigt, på grund av att kraftdensiteten hos blått ljus jämfört med fiberlasern är liten, kan det realiseras att kombinera stabil värmeledningssvetsning och djupsmältande svetsning, för att uppnå högeffektiv svetsning av höga antilegeringar (aluminium, koppar).
