Elektrikli araçlarda kullanılan bataryaların üretim sürecinde bakır malzemelerin yüksek hızlarda ve sıçramadan kaynaklanması gerekmektedir. Genellikle 1000 nm'ye yakın dalga boylarına sahip kızılötesi lazerler kullanılır, ancak bu, bakır malzemelerin kaynaklanması için iki ana zorluğu beraberinde getirir: düşük enerji emilimi ve proses kararsızlığı. Kızılötesi lazer ışığının bakır malzemeler tarafından emilmesi sıcaklıkla birlikte artar. Yüksek güçlü bir IR lazer bakır bir yüzeye ışın verdiğinde, küçük deliklerin oluşmasından sonra bakır yüzeyin enerji emme oranı aniden artar; delikler dengesizdir ve sıçrama kolaylıkla oluşur. Aynı zamanda kızılötesi lazerin gücü büyük olacağından lazerin hasar görmesine neden olacaktır. Mavi lazerin bakır malzeme tarafından emilmesi yaklaşık %60'tır ve bu da IR lazerden çok daha verimlidir. Bakırın işlenmesi için mavi diyot lazerlerin fizibilitesi bazı literatürde rapor edilmiştir. Mavi lazerler bakır folyoları veya levhaları yüksek verimlilik ve kalitede kaynaklayabilir. Ancak mavi lazerlerin maliyeti NIR lazerlere göre çok daha yüksektir ve maksimum çıkış gücü 2000 W ile sınırlıdır. Düşük IR lazer enerji emilimi, kararsız süreç ve mavi lazerin düşük çıkış gücü gibi dezavantajlarını birleştirerek, bir öneride bulunabiliriz: mavi-IR kompozit lazer kaynak işlemi. Bu kaynak işleminde öncelikle taban malzemesinin yüzeyini emilimi yüksek mavi lazerle eritebilir, daha sonra kızılötesi lazerle erimiş havuzun derinliğini arttırabiliriz.Yang ve ark. deneylere ve sayısal simülasyonlara dayanarak 3 mm kalınlığındaki bir bakır levhanın yakın mavi-kızılötesi kompozit lazer kaynağını araştırdı; İlk olarak, bakır plaka düşük güçlü bir mavi lazerle ısıtıldı ve ardından yüksek güçlü bir kızılötesi lazer, derin küçük bir delik oluşturmak için plakanın yüksek sıcaklıktaki yüzeyini ışınladı. Fujio ve ark. mavi-kızılötesi lazer kompozit kaynak sistemi geliştirdi ve hibrit lazerin kaynak verimliliğinin kızılötesi lazere göre 1,45 kat daha yüksek olduğunu buldu.Kaneko ve ark. erimiş havuzu ve küçük delikleri genişletmek ve dahili termal konveksiyonu stabilize etmek için koaksiyel kompozit mavi-kızılötesi lazer kullandı. Kompozit mavi-kızılötesi lazer kaynağında, lazer enerjisinin emilmesi yalnızca kaynak işleminin stabilitesini değil aynı zamanda ekipmanın servis ömrünü de etkiler. Mavi lazere maruz kaldıktan sonra bakır yüzeyin sıcaklığı düşükse bakır yüzeyden yansıyan IR lazer enerjisi yüksektir ve bu durum lazer kafasına zarar verebilir.
Fujio, S ve ark. ön ısıtma kaynağı olarak mavi yarı iletken lazer ve kaynak kaynağı olarak tek modlu fiber lazer kullanan bir kompozit lazer sistemi geliştirdi. Bu kompozit lazer sistemi kullanılarak 2,5 × 3.0 × 50 mm bakır teller üzerinde kaynak testleri yapıldı. Şekil 1, (a)'nın altında 0.1, 0.2 ve 0.3 s'de yüksek hızlı bir kamera ile yakalanan saf bakırın erime ve katılaşma kinetiğini göstermektedir. kompozit lazer ve (b) tek modlu fiber lazer. Çıkış gücü 1 kW olan tek modlu bir fiber lazer için bakırın erimesi yaklaşık 0,3 saniyeden başlar. Tek modlu fiber lazerin erime kinetiği Şekil 2.1.2'de gösterilmektedir. Öte yandan çıkış gücü 1 kW olan tek modlu fiber lazer ve çıkış gücü 200 W olan mavi diyot lazere sahip hibrit lazer için bakırın erimesi 0,2 saniyeden başlar. Bu nedenle, Şekil 2'de gösterildiği gibi, bakırın erime hacmi, hibrit lazerde, tek modlu fiber lazere göre daha büyük olur.
Mavi diyot lazerle yapılan ön ısıtma nedeniyle bakırın sıcaklığı yaklaşık 800 dereceye yükselir. Bakırın sıcaklığı yaklaşık 1,5 derece F'ye (0,5 derece F) yükselir. Sıcaklıktaki artış, bakırın fiber lazere optik emiliminde yerel bir artışa yol açar. Aynı zamanda kompozit lazer, tek modlu fiber lazere göre daha büyük bir bakır erime hacmi elde eder. Dolayısıyla mavi diyot lazerin ön ısıtılmasıyla bakırın tek modlu fiber lazere ışık emiliminin arttığı ve kaynak verimliliğinin arttığı sonucuna varılmıştır.
Wu ve diğerleri. Koaksiyel kompozit mavi ışık-kızılötesi lazer kaynak işlemi kullanarak 0,5 mm kalınlığındaki bakır malzemeler için yeni bir mavi ışık-kızılötesi lazer ısı kaynağı modeli geliştirdi ve erimiş havuzun dinamik davranışını sayısal olarak simüle etti ve sanal ağ iyileştirme yöntemiyle birleştirerek lazer enerjisi emilimi. Mavi lazer kaynağıyla karşılaştırıldığında, koaksiyel kompozit mavi-IR lazer kaynağının maksimum erime sıcaklığı ve hızı daha fazla dalgalanır ve toplam lazer enerji verimliliği daha düşüktür, ancak yine de iyi kaynaklar elde edilebilir. Kızılötesi lazer kaynağıyla karşılaştırıldığında, koaksiyel kompozit mavi-IR lazer kaynağında mavi lazer, kızılötesi lazerin enerji verimliliğini geliştirdi ve stabilize etti.
{{{{10}}}} W mavi lazer gücü, 1400 W IR lazer gücü ve 1,2 m/dak kaynak hızına sahip yeni bir simülasyon, t=0,1 s'de koaksiyel kompozit mavi-IR lazer kaynak kutusu. Yeni simülasyon Şekil 3(a)'da gösterilmektedir. Şekil 3(a)'da gösterildiği gibi sadece küçük bir erimiş havuz oluşur. Maksimum erime sıcaklığı 1798 K ve maksimum erime hızı 0,11 m/s'dir. Şekil 3(b)'de gösterildiği gibi, emilen IR lazer gücü ve verimliliği, t=0,232 s'den sonra sırasıyla 190,4 W ve %13,60'tır. Kaynaklı malzemenin IR lazer gücü ve verimliliği de Şekil 3(c)'de gösterilmektedir. IR lazer kaynağıyla karşılaştırıldığında, koaksiyel kompozit mavi-IR lazer kaynağının IR lazer enerji verimliliği %16,99, toplam lazer enerji verimliliği ise %165,22 arttı. Şekil 3(c)'de gösterildiği gibi, koaksiyel kompozit mavi ışık-IR lazer kaynağında ve IR lazer kaynağında IR lazer verimliliklerinin standart sapmaları sırasıyla %0,014 ve %0,215 idi. Mavi lazerin, kompozit mavi-IR lazer kaynağında kızılötesi lazerin enerji verimliliğini iyileştirdiği ve stabilize ettiği sonucuna varılabilir.
Maliyetin yanı sıra mavi ışığın maksimum güç sınırlaması ve kızılötesi lazerin düşük enerji emilimi ve işlem kararsızlığının dezavantajları göz önüne alındığında, kompozit bir mavi-kırmızı lazer kaynak işlemi önerildi. Mavi ışığın yüksek absorpsiyon oranıyla malzemeyi önceden ısıtarak kırmızı ışığın absorpsiyon oranında bir artış elde etmek ve aynı zamanda mavi ışığın güç yoğunluğunun fiber lazere kıyasla küçük olması nedeniyle, aşağıdakileri gerçekleştirmek mümkündür: Yüksek antikorozif alaşımların (Alüminyum, Bakır) verimli şekilde kaynaklanmasını sağlamak için stabil ısı iletimli kaynak ve derin eritme kaynağının kombinasyonu.
