Laserschweißen Kupfer
Das Laserschweißen von Kupfer wird durch die Entwicklung eines neuen blauen Diodenlasers revolutioniert. Der blaue Laserstrahl ermöglicht qualitativ hochwertige Bearbeitungen von Kupfer und anderen Buntmetallen in industriellen Prozessen.
Kupfer-Laserschweißen – Das Verfahren
Mit dem blauen Laser wird erstmals das kontrollierte Wärmeleitungsschweißen von Kupfer und anderen Buntmetallen mit geringer Materialstärke möglich. Materialdicken von weniger als einem Millimeter sind nun kein Problem mehr. Wurden dünne Folien mit einem infraroten Laser bisher eher durchtrennt als gefügt, kann mittels des blauen Lasers das Material nun gezielt und kontrolliert bearbeitet werden. Mithilfe des blauen Laserstrahls wird das gewünschte Material entlang der Fügestellen aufgeschmolzen. Die so verflüssigten Werkstoffe fließen ineinander und bilden beim Erkalten die Schweißnaht. Durch dieses Verfahren ergeben sich besonders glatte Nähte, die eine hervorragende Qualität und dadurch eine hohe Stabilität aufweisen. Grundsätzlich ist das Verfahren das gleiche wie bei einem infraroten Laser – abgesehen von der verwendeten Wellenlänge.
Laserschweißen von Kupferstiften mit blauem Diodenlaser
Laserschweißen von zwei Kupfer-Kontakten (ca. 0,5x1,5mm²) mit 450nm Wellenlänge und einer Pulszeit von 100ms für elektrische Anwendungen.
Durch Wärmeleitungsschweißen mit dem blauen Diodenlaser entsteht ein sehr stabiles, homogenes Schmelzbad ohne Verdampfung. Die dominierende Oberflächenspannung des flüssigen Kupfers überbrückt Lücken zwischen den Stiften, was zu einer homogenen Verbindung führt.
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Exzellente Ergebnisse
Erste Tests zeigen, dass es vor allem bei der Bearbeitung von Kupfer die Struktur der Oberfläche keinen Einfluss auf das Schweißverfahren hat. Egal ob das Kupfer vorab fein gebürstet, oxidiert oder geätzt wurde – die positiven Eigenschaften der Naht bleiben erhalten.
Kupfer Wärmeleitungsschweißen mit 450nm Wellenlänge
Blindnaht schweißen auf reinen Kupferblech (0,5 mm Dicke) mit dem Laserline LDMblue 500-60.
Durch Wärmeleitungsschweißen mit 450 nm Wellenlänge und einem Fokusdurchmesser von 600µm ensteht ein hochstabiles Schmelzbad ohne Spritzerbildung im Schweißprozess.
Laser: LDMblue 500-60
Kupferblech: 0,5mm
Fokusdurchmesser: Ø0.6mm
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Über das Schweißen von Kupferbauteilen
In unserer Serie „Diodenlaser in ihrer Anwendung“ stellen wir regelmäßig die wichtigsten diodenlaserbasierten Applikationen vor. Besonders ein Anwendungsfeld sollte dabei nicht vergessen werden: das Kupferschweißen.
Doch warum ist diese spezielle Applikation so wichtig? Kupfer ist einer der bedeutendsten Werkstoffe in der elektrischen Signalübertragung und deshalb Schlüsselkomponente vieler moderner Technologien. Ob in Batteriezellen mobiler Endgeräte, in Induktionsspulen oder den Akkus von Elektroautos – Kupfersegmente sind heute überall zu finden. Häufig sind die Bauteile dabei Hochstrom, hohen Betriebstemperaturen und starken Vibrationen ausgesetzt. Das hat maßgeblichen Einfluss auf den Fertigungsprozess: Werden die Bauteile aus mehreren Teilstücken zusammengefügt, müssen die Fügenähte hochstabil sein und dürfen keine zusätzlichen Widerstände im Signalfluss und damit eine erhöhte Temperatur im Bauteil erzeugen. Da Lötverbindungen oft die nötige Hitzebeständigkeit fehlt, sind mittels Diodenlaser erzeugte Schweißnähte hier die beste Option.
