Bij de productie van batterijen die in elektrische voertuigen worden gebruikt, moeten kopermaterialen met hoge snelheid en zonder spatten worden gelast. Infraroodlasers met golflengten dichtbij 1000 nm worden doorgaans gebruikt, maar dit brengt twee belangrijke uitdagingen met zich mee voor het lassen van kopermaterialen: lage energieabsorptie en procesinstabiliteit. De absorptie van infrarood laserlicht door kopermaterialen neemt toe met de temperatuur. Wanneer een krachtige IR-laser een koperoppervlak bestraalt, neemt de energieabsorptiesnelheid van het koperoppervlak plotseling toe na de vorming van kleine gaatjes; de gaten zijn onstabiel en er kunnen gemakkelijk spatten ontstaan. Tegelijkertijd zal de laser beschadigd raken, omdat de kracht van de infraroodlaser groot zal zijn. De absorptie van de blauwe laser door het kopermateriaal bedraagt ongeveer 60%, wat veel efficiënter is dan die van de IR-laser. De haalbaarheid van blauwe diodelasers voor het verwerken van koper is in sommige literatuur gerapporteerd. Blauwe lasers kunnen koperfolies of platen met hoge efficiëntie en kwaliteit lassen. De kosten van blauwe lasers zijn echter veel hoger dan die van NIR-lasers en het maximale uitgangsvermogen is beperkt tot 2000 W. Door de nadelen van een lage IR-laserenergie-absorptie, een onstabiel proces en een laag uitgangsvermogen van blauwe lasers te combineren, kunnen we voorstellen een blauw-IR-composietlaserlasproces. Bij dit lasproces kunnen we eerst het oppervlak van het basismateriaal smelten met een blauwe laser met hoge absorptie, en vervolgens de diepte van het gesmolten bad vergroten met een infraroodlaser. Yang et al. onderzocht het nabij-blauw-infrarood composietlaserlassen van een 3 mm dikke koperen plaat op basis van experimenten en numerieke simulaties; eerst werd de koperen plaat verwarmd met een blauwe laser met laag vermogen, en vervolgens bestraalde een krachtige infraroodlaser het hoge temperatuuroppervlak van de plaat om een diep klein gaatje te vormen. Fujio et al. ontwikkelde een blauw-infraroodlasercomposietlassysteem en ontdekte dat de lasefficiëntie van de hybride laser 1,45 keer hoger was dan die van de infraroodlaser. Kaneko et al. gebruikte een coaxiale samengestelde blauw-infraroodlaser om het gesmolten zwembad en de kleine gaten te vergroten en de interne thermische convectie te stabiliseren. Bij composiet blauw-infraroodlaserlassen heeft de absorptie van laserenergie niet alleen invloed op de stabiliteit van het lasproces, maar ook op de levensduur van de apparatuur. Als de temperatuur van het koperoppervlak laag is na blootstelling aan de blauwe laser, is de door het koperoppervlak gereflecteerde IR-laserenergie hoog, wat de laserkop kan beschadigen.
Fujio, S et al. onderzocht en ontwikkelde een composiet lasersysteem met behulp van een blauwlicht-halfgeleiderlaser als voorverwarmende lichtbron en een single-mode fiberlaser als laslichtbron. Er werden lastests uitgevoerd op koperdraden van 2,5 × 3,0 × 50 mm met behulp van dit composietlasersysteem. Fig. 1 toont de smelt- en stollingskinetiek van puur koper vastgelegd met een hogesnelheidscamera op {{10}}.1, 0.2 en 0.3 s onder (a) de composietlaser en (b) de single-mode fiberlaser. Voor een single-mode fiberlaser met een uitgangsvermogen van 1 kW begint het smelten van koper vanaf ongeveer 0,3 s. De smeltkinetiek van de single-mode fiberlaser wordt getoond in figuur 2.1.2. Voor een hybride laser met een single-mode fiberlaser met een uitgangsvermogen van 1 kW en een blauwe diodelaser met een uitgangsvermogen van 200 W begint het smelten van koper daarentegen vanaf 0,2 seconde. Daarom wordt, zoals weergegeven in figuur 2, het smeltvolume van koper groter in de hybride laser dan in de single-mode vezellaser.
Door het voorverwarmen met de blauwe diodelaser stijgt de temperatuur van het koper tot ongeveer 800 graden . De temperatuur van het koper stijgt tot ongeveer 1,5 graad F (0,5 graad F). De temperatuurstijging leidt tot een lokale toename van de optische absorptie van koper in de fiberlaser. Tegelijkertijd verkrijgt de composietlaser een groter kopersmeltvolume dan de single-mode fiberlaser. Daarom wordt geconcludeerd dat door het voorverwarmen van de blauwe diodelaser de lichtabsorptie van koper door de single-mode fiberlaser toeneemt en de lasefficiëntie toeneemt.
Wu et al. gebruikte een coaxiaal samengesteld blauw licht-infrarood laserlasproces voor kopermaterialen met een dikte van 0,5 mm, stelde een nieuw blauw licht-infrarood laser-warmtebronmodel op en simuleerde numeriek het dynamische gedrag van het gesmolten zwembad en laserenergie-absorptie door combinatie met de virtuele mesh-verfijningsmethode. Vergeleken met blauw laserlassen fluctueren de maximale smelttemperatuur en snelheid van coaxiaal composiet blauw-IR-laserlassen meer, en is de totale laserenergie-efficiëntie lager, maar er kunnen nog steeds goede lassen worden verkregen. Vergeleken met infraroodlaserlassen verbeterde en stabiliseerde de blauwe laser bij coaxiaal samengesteld blauw-IR-laserlassen de energie-efficiëntie van de infraroodlaser.
Een nieuwe simulatie met {{{{10}}}} W blauw laservermogen, 1400 W IR-laservermogen en een lassnelheid van 1,2 m/min werd opnieuw gestart vanaf het coaxiale composiet blauw-IR-laserlaskast op t=0.1 s. De nieuwe simulatie wordt getoond in figuur 3 (a). Zoals weergegeven in figuur 3(a) wordt slechts een kleine gesmolten poel gevormd. De maximale smelttemperatuur bedraagt 1798 K en de maximale smeltsnelheid bedraagt 0,11 m/s. Zoals weergegeven in figuur 3(b) zijn het geabsorbeerde IR-laservermogen en de efficiëntie respectievelijk 190,4 W en 13,60% na t=0.232 s. Het IR-laservermogen en de efficiëntie van het gelaste materiaal worden ook getoond in figuur 3 (c). Vergeleken met het IR-laserlassen werd de IR-laser-energie-efficiëntie van het coaxiale composiet blauw-IR-laserlassen met 16,99% verhoogd en de totale laser-energie-efficiëntie met 165,22%. Zoals getoond in figuur 3(c) waren de standaardafwijkingen van de IR-laserefficiënties bij coaxiaal samengesteld blauw licht-IR-laserlassen en IR-laserlassen respectievelijk 0,014% en 0,215%. Geconcludeerd kan worden dat de blauwe laser de energie-efficiëntie van de infraroodlaser bij samengesteld blauw-IR-laserlassen verbetert en stabiliseert.
Gezien de kosten van blauw licht, de beperking van het maximale vermogen en de tekortkomingen van de infraroodlaser-energie-absorptiesnelheid laag zijn en het proces onstabiel is, wordt een blauw licht-rood licht composiet laserlasproces voorgesteld. De hoge absorptiesnelheid van blauw licht om het materiaal voor te verwarmen, om een stijging van de absorptiesnelheid van rood licht te bereiken, en tegelijkertijd, vanwege de vermogensdichtheid van blauw licht in vergelijking met de fiberlaser, klein is, kan dit worden gerealiseerd om het stabiele warmtegeleidingslassen en diepsmeltlassen te combineren, om het hoogefficiënte lassen van hoge antilegeringen (aluminium, koper) te bereiken.
