在新能源汽车、航空航天等高端制造领域,铜、铝等高反射金属材料的加工一直是一大技术痛点。这些材料对激光的反射率高达90%以上,如同在激光与材料间筑起了一道“光之盾牌”。
在激光加工领域,高反射材料加工中的回返光问题始终是制约设备可靠性、加工品质与维护效率的核心技术瓶颈。其产生的回返光不仅会直接损伤激光器核心光学组件,更会导致设备运行稳定性下降、加工精度波动及产品不良率攀升。
这一技术难题在新能源汽车电池极耳精密焊接、航空航天轻量化构件加工等高端制造场景中尤为突出。
01 高反材料:激光加工的“硬骨头”
什么是高反材料?一般而言,电阻率较小、表面较为光滑的金属对近红外激光的吸收率较低,从而导致大量的激光被反射。
铜、铝、银等都属于典型的高反材料,它们对光纤激光(1070nm波长)的吸收率极低。
以常见的紫铜为例,室温下对红外激光的吸收率仅为5% 左右,即使加热到熔点附近,吸收率也只能达到20%左右。
这些材料凭借优异的导电性、导热性和延展性,广泛应用于新能源电车、3C电子、航空航天、医疗器械等高端制造领域。
随着新能源产业的快速发展,高反材料的加工需求日益旺盛,攻克其加工难题已成为行业亟待突破的瓶颈。
02 加工难点:反射激光的双重威胁
高反材料加工面临两大核心挑战:加工效率低与设备损伤风险高。
l 加工效率低
材料吸收率低导致加工速度慢、飞溅多、焊缝不稳定。在未穿透材料时,反射的激光会持续干扰加工过程,导致切割或焊接效果不佳。
特别是在动力电池的铜铝电极焊接中,这一问题直接影响电池的安全性能和使用寿命。
l 回返光损伤设备
当高反材料未被穿透时,可能造成较高功率的回返光返回至激光器内部,损坏激光器。
这些反射光会沿着原光路返回,首先影响输出光缆头,使其发热甚至损坏,继而可能进入激光器内部,损伤核心光学部件。
对于高功率光纤激光器产品,回返激光功率明显比低功率激光器高,损坏风险也更高。
03 技术破局:多层防护与波长创新
面对高反材料加工的挑战,行业领先企业提出了多种创新解决方案。
l 多层防护设计
主流抗高反技术多在激光输出路径上设置多级回返光剥除装置。
l 蓝光激光器技术
除了在红外激光器上做文章,蓝光激光器是解决高反材料加工难题的另一条路径。
铜材对蓝光(400-500nm波长)的吸收率远高于红外激光,使用蓝光激光器加工铜材所需功率大幅降低。
经测试,使用常规红外激光器加工铜材所需功率约为4000瓦,而蓝光激光器则仅需400-800瓦即可实现加工,同时大大增加了工艺过程窗口。
04 思创激光抗高反技术:精准破局行业痛点
在抗高反技术领域,思创激光通过自主研发突破技术壁垒,推出了新一代抗高反激光器,其STR-AM-R4000系列提供了颇具竞争力的解决方案。
l 创新光路隔离技术
思创激光采用特殊结构化光路设计,可隔离并消散99%以上背反射光,从物理层面阻断背反射光对核心部件的损伤路径,大幅降低光学器件烧毁风险。
该技术针对镜面不锈钢、铝、黄铜、紫铜等典型高反材料优化光路模型,确保不同反射特性材料加工的稳定性。
l 智能监测保护系统
STR-AM-R4000内置传感器网络,实时采集关键节点光学参数。当检测到反射光异常时,系统可在微秒级时间内自动触发保护机制,动态调节光路状态。
这一快速响应能力最大限度降低了设备意外损坏风险,保障了激光器在恶劣工况下的稳定运行。
思创激光抗高反激光器的功率动态不稳定度≤±1%,稳定性较同类产品提升2倍以上,保障了批量加工的一致性。
通过热管理优化与材料科学突破,核心部件功率年衰减率≤1%,较传统设备衰减率降低5倍,设备全生命周期维护频次下降70%。
05 应用价值:赋能关键行业升级
思创激光抗高反激光器在多行业应用中展现出显著价值。
新能源汽车领域
针对电池铜/铝电极、电机绕组等部件的焊接需求,思创激光方案有效抑制反射光干扰。
航空航天领域
解决铝合金薄壁构件、复合材料加工中的反光缺陷问题,显著改善加工质量。
电力工程领域
保障大尺寸铜材(如变压器导电排、电缆接头)焊接的熔深均匀性,同时通过光路隔离技术延长光纤组件使用寿命,降低运维成本。
工业制造领域
为新能源电池生产、金属3D打印等高反材料批量加工场景提供稳定解决方案,设备综合效率(OEE)提升至95%以上,助力产能释放与品质升级。
思创激光STR-AM-R4000抗高反激光器不仅解决了高反材料加工中的回返光损伤难题,更通过光路隔离技术和智能监测系统的创新,为高端制造领域提供了兼具性能与经济性的国产化替代方案。
随着激光技术的不断进步,高反材料这一曾经的“加工难题”正逐步转化为中国智造的核心竞争力之一。