Στην κατασκευή μπαταριών που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα, τα υλικά χαλκού πρέπει να συγκολλούνται σε υψηλές ταχύτητες και χωρίς πιτσίλισμα. Συνήθως χρησιμοποιούνται υπέρυθρα λέιζερ με μήκη κύματος κοντά στα 1000 nm, ωστόσο, αυτό παρουσιάζει δύο κύριες προκλήσεις για τη συγκόλληση υλικών χαλκού: χαμηλή απορρόφηση ενέργειας και αστάθεια διεργασίας. Η απορρόφηση του υπέρυθρου φωτός λέιζερ από τα υλικά χαλκού αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Όταν ένα λέιζερ IR υψηλής ισχύος ακτινοβολεί μια επιφάνεια χαλκού, ο ρυθμός απορρόφησης ενέργειας της επιφάνειας του χαλκού αυξάνεται ξαφνικά μετά το σχηματισμό μικρών οπών. οι τρύπες είναι ασταθείς και σχηματίζεται εύκολα πιτσίλισμα. Ταυτόχρονα, επειδή η ισχύς του υπέρυθρου λέιζερ θα είναι μεγάλη, θα κάνει το λέιζερ να καταστραφεί. Η απορρόφηση του μπλε λέιζερ από το χάλκινο υλικό είναι περίπου 60%, που είναι πολύ πιο αποτελεσματική από αυτή του λέιζερ υπερύθρων. Η σκοπιμότητα των λέιζερ μπλε διόδου για την επεξεργασία του χαλκού έχει αναφερθεί σε κάποια βιβλιογραφία. Τα μπλε λέιζερ μπορούν να συγκολλήσουν φύλλα ή φύλλα χαλκού με υψηλή απόδοση και ποιότητα. Ωστόσο, το κόστος των μπλε λέιζερ είναι πολύ υψηλότερο από αυτό των λέιζερ NIR και η μέγιστη ισχύς εξόδου περιορίζεται στα 2000 W. Συνδυάζοντας τα μειονεκτήματα της χαμηλής απορρόφησης ενέργειας λέιζερ IR, της ασταθούς διαδικασίας και της χαμηλής ισχύος εξόδου του μπλε λέιζερ, μπορούμε να προτείνουμε μια διαδικασία συγκόλλησης σύνθετου λέιζερ μπλε-IR. Σε αυτή τη διαδικασία συγκόλλησης, μπορούμε πρώτα να λιώσουμε την επιφάνεια του υλικού βάσης με ένα μπλε λέιζερ υψηλής απορρόφησης και στη συνέχεια να αυξήσουμε το βάθος της λιωμένης λίμνης με ένα υπέρυθρο λέιζερ. Οι Yang et al. ερεύνησε τη συγκόλληση σύνθετου λέιζερ σχεδόν μπλε-υπέρυθρου μιας πλάκας χαλκού πάχους 3 mm με βάση πειράματα και αριθμητικές προσομοιώσεις. Αρχικά, η χάλκινη πλάκα θερμάνθηκε με ένα μπλε λέιζερ χαμηλής ισχύος και στη συνέχεια ένα υπέρυθρο λέιζερ υψηλής ισχύος ακτινοβολούσε την επιφάνεια της πλάκας σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσει μια βαθιά μικρή τρύπα. Fujio et al. ανέπτυξε ένα σύνθετο σύστημα συγκόλλησης λέιζερ μπλε-υπέρυθρου και διαπίστωσε ότι η απόδοση συγκόλλησης του υβριδικού λέιζερ ήταν 1,45 φορές υψηλότερη από αυτή του υπέρυθρου λέιζερ. Kaneko et al. χρησιμοποίησε ένα ομοαξονικό σύνθετο μπλε-υπέρυθρο λέιζερ για να μεγεθύνει τη λιωμένη πισίνα και τις μικρές οπές και να σταθεροποιήσει την εσωτερική θερμική μεταφορά. Στη συγκόλληση με σύνθετο μπλε-υπέρυθρο λέιζερ, η απορρόφηση της ενέργειας λέιζερ επηρεάζει όχι μόνο τη σταθερότητα της διαδικασίας συγκόλλησης αλλά και τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Εάν η θερμοκρασία της επιφάνειας του χαλκού είναι χαμηλή μετά την έκθεση στο μπλε λέιζερ, η ενέργεια λέιζερ υπερύθρων που ανακλάται από την επιφάνεια του χαλκού είναι υψηλή, γεγονός που μπορεί να βλάψει την κεφαλή του λέιζερ.
Fujio, S et αϊ. διερεύνησε και ανέπτυξε ένα σύνθετο σύστημα λέιζερ χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ ημιαγωγού μπλε φωτός ως πηγή φωτός προθέρμανσης και ένα λέιζερ ινών μονής λειτουργίας ως πηγή φωτός συγκόλλησης. Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές συγκόλλησης σε σύρματα χαλκού 2,5 × 3,0 × 50 mm χρησιμοποιώντας αυτό το σύνθετο σύστημα λέιζερ. Το σχήμα 1 δείχνει την κινητική τήξης και στερεοποίησης του καθαρού χαλκού που καταγράφηκε με κάμερα υψηλής ταχύτητας στα {{10}}.1, 0.2 και 0.3 δευτερόλεπτα κάτω από (α) το σύνθετο λέιζερ και (β) το λέιζερ ινών μονής λειτουργίας. Για ένα λέιζερ ινών μονής λειτουργίας με ισχύ εξόδου 1 kW, η τήξη του χαλκού ξεκινά από περίπου 0,3 s. Η κινητική τήξης του λέιζερ ινών μονής λειτουργίας φαίνεται στο Σχ. 2.1.2. Από την άλλη πλευρά, για ένα υβριδικό λέιζερ με λέιζερ ινών μονής λειτουργίας με ισχύ εξόδου 1 kW και λέιζερ μπλε διόδου με ισχύ εξόδου 200 W, η τήξη του χαλκού ξεκινά από 0,2 δευτερόλεπτα. Επομένως, όπως φαίνεται στο Σχ. 2, ο όγκος τήξης του χαλκού γίνεται μεγαλύτερος στο υβριδικό λέιζερ από ότι στο λέιζερ ινών μονής λειτουργίας.
Λόγω της προθέρμανσης με το λέιζερ μπλε διόδου, η θερμοκρασία του χαλκού αυξάνεται περίπου στους 800 βαθμούς . Η θερμοκρασία του χαλκού αυξάνεται σε περίπου 1,5 βαθμούς F (0,5 βαθμούς F). Η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε τοπική αύξηση της οπτικής απορρόφησης του χαλκού στο λέιζερ ινών. Ταυτόχρονα, το σύνθετο λέιζερ αποκτά μεγαλύτερο όγκο τήξης χαλκού από το λέιζερ ινών μονής λειτουργίας. Επομένως, συνάγεται το συμπέρασμα ότι με την προθέρμανση του λέιζερ μπλε διόδου, η απορρόφηση φωτός του χαλκού στο λέιζερ ινών μονής λειτουργίας αυξάνεται και η απόδοση συγκόλλησης αυξάνεται.
Οι Wu et al. χρησιμοποίησε μια ομοαξονική διαδικασία συγκόλλησης λέιζερ σύνθετου μπλε φωτός-υπέρυθρου για υλικά χαλκού με πάχος 0,5 mm, καθιέρωσε ένα νέο μοντέλο πηγής θερμότητας λέιζερ μπλε φωτός-υπέρυθρου και προσομοίωσε αριθμητικά τη δυναμική συμπεριφορά της λιωμένης λίμνης και απορρόφηση ενέργειας λέιζερ σε συνδυασμό με τη μέθοδο βελτίωσης του εικονικού πλέγματος. Σε σύγκριση με τη συγκόλληση με μπλε λέιζερ, η μέγιστη θερμοκρασία τήξης και η ταχύτητα της ομοαξονικής σύνθετης συγκόλλησης λέιζερ μπλε-IR κυμαίνονται περισσότερο και η συνολική ενεργειακή απόδοση λέιζερ είναι χαμηλότερη, αλλά μπορούν ακόμα να επιτευχθούν καλές συγκολλήσεις. Σε σύγκριση με τη συγκόλληση με υπέρυθρο λέιζερ, στην ομοαξονική σύνθετη συγκόλληση λέιζερ μπλε-IR, το μπλε λέιζερ βελτίωσε και σταθεροποίησε την ενεργειακή απόδοση του υπέρυθρου λέιζερ.
Μια νέα προσομοίωση με {{{{10}}}} W ισχύς μπλε λέιζερ, 1400 W ισχύος λέιζερ υπερύθρων και 1,2 m/min ταχύτητα συγκόλλησης ξεκίνησε ξανά από το ομοαξονικό σύνθετο υλικό Θήκη συγκόλλησης λέιζερ blue-IR στο t=0.1 s. Η νέα προσομοίωση φαίνεται στο Σχ. 3(α). Όπως φαίνεται στο Σχ. 3(α), σχηματίζεται μόνο μια μικρή λιωμένη δεξαμενή. Η μέγιστη θερμοκρασία τήξης είναι 1798 K και η μέγιστη ταχύτητα τήξης είναι 0,11 m/s. Όπως φαίνεται στην Εικ. 3(b), η απορροφούμενη ισχύς και η απόδοση λέιζερ υπερύθρων είναι 190,4 W και 13,60%, αντίστοιχα, μετά από t=0,232 s. Η ισχύς λέιζερ υπερύθρων και η απόδοση του συγκολλημένου υλικού φαίνονται επίσης στο Σχ. 3(γ). Σε σύγκριση με τη συγκόλληση με λέιζερ υπερύθρων, η ενεργειακή απόδοση λέιζερ IR της ομοαξονικής σύνθετης συγκόλλησης λέιζερ μπλε-IR αυξήθηκε κατά 16,99% και η συνολική ενεργειακή απόδοση λέιζερ αυξήθηκε κατά 165,22%. Όπως φαίνεται στο Σχ. 3(c), οι τυπικές αποκλίσεις των αποδόσεων του λέιζερ υπερύθρων στη συγκόλληση λέιζερ ομοαξονικού σύνθετου μπλε φωτός-IR και στη συγκόλληση λέιζερ υπερύθρων ήταν 0,014% και 0,215%, αντίστοιχα. Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το μπλε λέιζερ βελτιώνει και σταθεροποιεί την ενεργειακή απόδοση του υπέρυθρου λέιζερ στη συγκόλληση σύνθετου λέιζερ μπλε-IR.
Δεδομένου του κόστους του μπλε φωτός καθώς και του περιορισμού της μέγιστης ισχύος και των ελλείψεων του ρυθμού απορρόφησης ενέργειας υπέρυθρου λέιζερ είναι χαμηλός και η διαδικασία είναι ασταθής, προτείνεται μια διαδικασία συγκόλλησης με σύνθετο μπλε φως-κόκκινο φως. Ο υψηλός ρυθμός απορρόφησης του μπλε φωτός για την προθέρμανση του υλικού, για την επίτευξη αύξησης του ρυθμού απορρόφησης του κόκκινου φωτός και ταυτόχρονα, λόγω της πυκνότητας ισχύος του μπλε φωτός σε σύγκριση με το λέιζερ ινών είναι μικρή, μπορεί να πραγματοποιηθεί για να συνδυάσετε τη συγκόλληση σταθερής αγωγιμότητας θερμότητας και τη συγκόλληση βαθιάς τήξης, για να επιτύχετε τη συγκόλληση υψηλής απόδοσης υψηλών αντικραμάτων (Αλουμίνιο, Χαλκός).
