高反射率材料焊接，光纤激光焊接机的解决措施有哪些？

在新能源、电力电子和消费电子制造中，铜、铝及其合金等高反射率材料的激光焊接需求日益增长。然而，这类材料对1070nm波长的近红外激光（光纤激光焊接机常用波段）吸收率低，易导致能量耦合不稳定、焊接过程飞溅严重，甚至损伤光学器件。许多用户在采购光纤激光焊接机后才发现，标准配置难以稳定焊接紫铜或纯铝。实际上，通过合理的工艺与设备优化，这些问题是可以有效缓解的。

问题根源：初始吸收率低与热积累非线性

常温下，铜对1070nm激光的吸收率不足5%，铝约为8%。激光照射初期大部分能量被反射，只有当材料表面熔化、氧化或形成小孔后，吸收率才迅速上升。这种非线性响应容易造成“延迟起焊”或瞬间能量过冲，引发爆孔、飞溅甚至焊穿。

核心解决措施一：优化激光输出模式

采用脉冲调制是应对高反射材料最常用且有效的方法。通过设置高功率峰值（如2–3倍平均功率）的短脉冲，可在材料升温前快速建立熔池，提升初始吸收效率。部分高端光纤激光焊接机支持自定义脉冲波形（如阶梯式、平台式），可精细控制熔池形成过程，显著减少飞溅。

核心解决措施二：改善材料表面状态

在不改变基材的前提下，可通过以下方式提升吸收率：

表面粗化处理：如喷砂、滚花，增加光散射；

涂覆吸光涂层：使用专用激光吸收剂（焊接后可清洗）；

预氧化处理：对铜材进行轻微氧化，形成氧化亚铜层，提高吸收率。

这些方法成本低、见效快，适合大批量生产场景。

核心解决措施三：提升光束质量与聚焦控制

高亮度（high-brightness）光纤激光器配合高质量F-theta镜头或动态聚焦系统，可将光斑缩小至30–50μm，大幅提升功率密度，有助于突破反射阈值。同时，精确控制离焦量（通常采用负离焦）能优化小孔稳定性，减少等离子体屏蔽效应。

辅助措施：气体保护与过程监控

使用高纯度惰性气体（如氩气+少量氦气）可抑制金属蒸气电离，减少等离子体对激光的干扰。此外，集成同轴CCD或光电传感器的光纤激光焊接机，可实时监测熔池状态，在异常发生时触发报警或参数微调，避免批量不良。

焊接铜、铝等高反射率材料确实对光纤激光焊接机提出了更高要求，但并非无法解决。关键在于结合设备能力与工艺手段——比如合理使用脉冲模式、优化表面状态、提升光束聚焦精度，并辅以有效的气体保护和过程监控。对于用户而言，在选型阶段应优先选择具备相关材料焊接经验的供应商，并通过实物料测试验证方案可行性。只要工艺匹配得当，光纤激光焊接机完全能够实现高反射材料的稳定、可靠焊接。