Під час виробництва акумуляторів, що використовуються в електромобілях, мідні матеріали потрібно зварювати на високих швидкостях і без бризок. Зазвичай використовуються інфрачервоні лазери з довжиною хвилі, близькою до 1000 нм, однак це створює дві основні проблеми для зварювання мідних матеріалів: низьке поглинання енергії та нестабільність процесу. Поглинання інфрачервоного лазерного світла мідними матеріалами збільшується з температурою. Коли потужний ІЧ-лазер опромінює мідну поверхню, швидкість поглинання енергії мідною поверхнею раптово збільшується після утворення невеликих отворів; отвори нестійкі, і легко утворюються бризки. У той же час, оскільки потужність інфрачервоного лазера буде великою, це призведе до пошкодження лазера. Поглинання синього лазера мідним матеріалом становить близько 60%, що набагато ефективніше, ніж у ІЧ-лазера. У деяких літературних джерелах повідомлялося про доцільність застосування лазерів із синіми діодами для обробки міді. Сині лазери можуть зварювати мідну фольгу або листи з високою ефективністю та якістю. Однак вартість блакитних лазерів набагато вища, ніж у лазерів з ближнім інфрачервоним випромінюванням, а максимальна вихідна потужність обмежена 2000 Вт. Поєднуючи такі недоліки, як низьке поглинання енергії ІЧ-лазера, нестабільний процес і низька вихідна потужність синього лазера, ми можемо запропонувати синьо-ІЧ-композитний процес лазерного зварювання. У цьому процесі зварювання ми можемо спочатку розплавити поверхню основного матеріалу синім лазером із високим поглинанням, а потім збільшити глибину розплавленої ванни інфрачервоним лазером. Ян та ін. досліджував композитне лазерне зварювання мідної пластини товщиною 3 мм у ближньому синьому інфрачервоному діапазоні на основі експериментів та чисельного моделювання; спочатку мідну пластину нагрівали синім лазером малої потужності, а потім інфрачервоний лазер високої потужності опромінював високотемпературну поверхню пластини, утворюючи глибокий маленький отвір. Фудзіо та ін. розробили систему композитного зварювання синьо-інфрачервоним лазером і виявили, що ефективність зварювання гібридного лазера в 1,45 рази вища, ніж у інфрачервоного лазера. Канеко та ін. використовували коаксіальний композитний блакитно-інфрачервоний лазер для збільшення розплавленої ванни та малих отворів і стабілізації внутрішньої теплової конвекції. У композитному інфрачервоному синьому лазерному зварюванні поглинання лазерної енергії впливає не тільки на стабільність процесу зварювання, але й на термін служби обладнання. Якщо після впливу синього лазера температура поверхні міді низька, енергія ІЧ-лазера, відбита від поверхні міді, буде високою, що може пошкодити головку лазера.
Fujio, S та ін. досліджував і розробив композитну лазерну систему з використанням напівпровідникового лазера синього світла як джерела світла для попереднього нагрівання та одномодового волоконного лазера як джерела світла для зварювання. Зварювальні випробування проводилися на мідних дротах 2,5 × 3.0 × 50 мм з використанням цієї композитної лазерної системи. На рис. 1 показано кінетику плавлення та затвердіння чистої міді, зняту високошвидкісною камерою при {{10}}.1, 0.2 і 0.3 с під (а) композитним лазером і (б) одномодовим волоконним лазером. Для одномодового волоконного лазера з вихідною потужністю 1 кВт плавлення міді починається приблизно з 0,3 с. Кінетика плавлення одномодового волоконного лазера наведена на рис. 2.1.2. З іншого боку, для гібридного лазера з одномодовим волоконним лазером з вихідною потужністю 1 кВт і синім діодним лазером з вихідною потужністю 200 Вт плавлення міді починається з 0,2 секунди. Тому, як показано на рис. 2, об’єм плавлення міді стає більшим у гібридному лазері, ніж у одномодовому волоконному лазері.
Завдяки попередньому нагріванню синім діодним лазером температура міді підвищується приблизно до 800 градусів. Температура міді підвищується приблизно до 1,5 градуса F (0,5 градуса F). Підвищення температури призводить до локального збільшення оптичного поглинання міді у волоконному лазері. У той же час композитний лазер забезпечує більший об’єм плавлення міді, ніж одномодовий волоконний лазер. Таким чином, зроблено висновок, що при попередньому нагріванні синього діодного лазера, поглинання світла міді в одномодовому волоконному лазері збільшується, а ефективність зварювання збільшується.
Ву та ін. використовував коаксіальний композитний процес зварювання синім інфрачервоним лазером для мідних матеріалів товщиною 0,5 мм, створив нову модель теплового джерела синього світла інфрачервоного лазера та чисельно змоделював динамічну поведінку розплавленої ванни та лазерне поглинання енергії шляхом поєднання з методом віртуальної сітки. Порівняно зі зварюванням синім лазером, максимальна температура плавлення та швидкість коаксіального композитного зварювання синім ІЧ-лазером коливаються більше, а загальна енергоефективність лазера нижча, але хороші зварні шви все одно можна отримати. Порівняно з інфрачервоним лазерним зварюванням, у коаксіальному композитному синьому інфрачервоному лазерному зварюванні синій лазер покращив і стабілізував енергетичну ефективність інфрачервоного лазера.
Нове моделювання з потужністю блакитного лазера {{{{10}}}} Вт, потужністю ІЧ-лазера 1400 Вт і швидкістю зварювання 1,2 м/хв було перезапущено з коаксіального композиту синій ІЧ лазерний зварювальний корпус при t=0.1 с. Нове моделювання показано на рис. 3(a). Як показано на рис. 3(a), утворюється лише невелика купа розплаву. Максимальна температура плавлення 1798 К, максимальна швидкість плавлення 0,11 м/с. Як показано на рис. 3(b), поглинена потужність ІЧ-лазера та ефективність становлять 190,4 Вт і 13,60%, відповідно, після t=0.232 с. Потужність ІЧ-лазера та ефективність звареного матеріалу також показані на рис. 3(c). Порівняно з ІЧ-лазерним зварюванням, ІЧ-лазерна енергетична ефективність коаксіального композитного синього ІЧ-лазерного зварювання була збільшена на 16,99%, а загальна лазерна енергетична ефективність зросла на 165,22%. Як показано на рис. 3(c), стандартні відхилення ефективності ІЧ-лазера при коаксіальному композитному зварюванні синім світлом-ІЧ-лазером і ІЧ-лазерному зварюванні становили 0,014% і 0,215% відповідно. Можна зробити висновок, що синій лазер покращує і стабілізує енергоефективність інфрачервоного лазера при композитному лазерному зварюванні блакитним ІЧ.
Враховуючи вартість синього світла, а також обмеження максимальної потужності та недоліки інфрачервоного лазера: швидкість поглинання енергії низька, а процес нестабільний, пропонується процес композитного лазерного зварювання синього світло-червоного світла. Висока швидкість поглинання синього світла для попереднього нагрівання матеріалу, щоб досягти підвищення швидкості поглинання червоного світла, і в той же час, через невелику щільність потужності синього світла порівняно з волоконним лазером, це можна реалізувати для поєднання стабільного теплопровідного зварювання та зварювання глибоким плавленням, щоб досягти високоефективного зварювання антисплавів (алюміній, мідь).
