Das Kupferschweißen mit Laserschweißmaschinen war historisch gesehen eine der schwierigsten Anwendungen für Lasertechnologie, da Kupfer bei Wellenlängen im nahen Infrarotbereich eine extrem hohe Reflexion aufweist und zudem eine außergewöhnlich hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Wenn ein Faserlaserschweißgerät mit der Standardwellenlänge von 1070 nm auf eine Kupferoberfläche bei Raumtemperatur trifft, wird bis zu 95 Prozent der einfallenden Energie reflektiert, sodass nicht genügend Energie verbleibt, um das Schmelzen und die Schlüssellochbildung einzuleiten. Moderne Faserlaserschweißmaschinen überwinden diese Einschränkung durch mehrere technologische Ansätze, darunter Hochleistungsstrahlen mit über 2.000 Watt, die die anfängliche Reflexion dadurch überwinden, dass sie die Kupferoberfläche rasch auf ihren Schmelzpunkt erwärmen – ab diesem Punkt steigt die Absorption deutlich an. Schwingungsmuster des Laserstrahls mit Amplituden von 1 bis 2 mm und Frequenzen von 100 bis 300 Hz haben sich beim Kupferschweißen als besonders effektiv erwiesen, da die Abtastbewegung die Schweißzone vorwärmt und eine temporäre Absorptionsschicht erzeugt, die die Energiekopplung verbessert. Für das Schweißen elektrischer Sammelschienen, bei dem die Kupferdicke 2 mm überschreitet, werden Faserlaserschweißmaschinen mit einer Leistung von 3.000 Watt oder mehr empfohlen, um bei einem einzigen Durchlauf eine vollständige Durchschweißung zu erreichen. Die Fähigkeit, Kupfer-Sammelschienen mit Batteriezellen oder innerhalb von Stromverteilungsmodulen zu verschweißen, ist entscheidend für die Montage von Batterien für Elektrofahrzeuge, wobei ein niedriger elektrischer Widerstand für eine effiziente Energieübertragung unerlässlich ist. Das Schweißen von Kupfer-Anschlussblechen („tabs“) bei der Montage von Lithium-Ionen-Batterien erfordert Faserlaserschweißmaschinen mit Impulsdauern unter 10 Millisekunden und Impulsenergien von 10 bis 30 Joule, wodurch Schweißpunkte mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm und Eindringtiefen von 0,3 bis 0,5 mm entstehen. Die schmale thermisch beeinflusste Zone, die typisch für das Faserlaserschweißen ist, verhindert thermische Schäden an Komponenten der Batteriezellen während des Anschlussblechschweißens und erhält so die Sicherheit und Lebensdauer der Zellen. Für Kupferschweißanwendungen, bei denen Zusatzwerkstoff erforderlich ist, können automatische Drahtzuführsysteme Kupfer- oder Kupferlegierungs-Zusatzdraht mit programmierbaren Geschwindigkeiten zuführen, die synchron zur Vorschubgeschwindigkeit und zur Leistungsabgabe gesteuert werden. Die neueste Generation von Faserlasern ist gegen Strahlreflexion geschützt und ermöglicht so eine zuverlässige Bearbeitung hochreflektiver Materialien, ohne das Risiko einer Beschädigung der Laseroptik. Die Vorreinigung vor dem Schweißen ist bei Kupfer noch kritischer als bei den meisten anderen Metallen, da Oberflächenoxide und Verunreinigungen die Energieabsorption weiter verringern und zu inkonsistenten Schweißtiefe führen können. Mechanisches Bürsten oder chemisches Ätzen der Kupfer-Werkstücke vor dem Schweißen verbessert die Prozessstabilität und reduziert die Spritzerbildung. Bei Kupferdicken unter 1 mm verhindern niedrigere Leistungseinstellungen und höhere Vorschubgeschwindigkeiten eine Wärmestauung, die zu Verzug oder Durchschmelzen des Materials führen könnte. Unsere Laserschweißmaschinen sind mit Einrichtungen zur Rückstrahlabsorption ausgestattet, die die optischen Komponenten beim Schweißen reflektiver Materialien wie Kupfer und Messing schützen. Kontaktieren Sie unsere Kupferschweißspezialisten, um Maschinenkonfigurationen zu besprechen, die optimal auf Ihre spezifischen Anforderungen hinsichtlich Kupferlegierung und -dicke abgestimmt sind.