Κατά τη διαδικασία κατασκευής των μπαταριών που χρησιμοποιούνται στα 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%, η οποία 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 ένα 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. Yang et al. ερεύνησε τη συγκόλληση σύνθετου λέιζερ σχεδόν μπλε-υπέρυθρου μιας πλάκας χαλκού πάχους 3 mm με βάση πειράματα και αριθμητικές προσομοιώσεις. πρώτα, 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. ανέπτυξε ένα σύνθετο σύστημα λέιζερ χρησιμοποιώντας ένα μπλε λέιζερ ημιαγωγών ως πηγή προθέρμανσης και ένα λέιζερ ινών απλής λειτουργίας ως πηγή 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 0.1, 0.2 και 0.3 δευτερόλεπτα κάτω από το (α) 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 ό,τι 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 απλής λειτουργίας. Επομένως, συμπεραίνεται ότι με προθέρμανση του λέιζερ μπλε διόδου, αυξάνεται η απορρόφηση φωτός του χαλκού στο λέιζερ ινών μονής λειτουργίας και βελτιώνεται η απόδοση συγκόλλησης.
Οι Wu et al. ανέπτυξε ένα νέο μοντέλο πηγής θερμότητας λέιζερ μπλε φωτός-υπέρυθρου για χάλκινα υλικά με πάχος 0,5 mm χρησιμοποιώντας μια ομοαξονική διαδικασία συγκόλλησης λέιζερ σύνθετου 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 ταχύτητα συγκόλλησης 1,2 m/min ξεκίνησε ξανά από το ομοαξονική σύνθετη θήκη συγκόλλησης λέιζερ μπλε-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.
Λαμβάνοντας υπόψη το κόστος καθώς και τον περιορισμό της μέγιστης ισχύος του μπλε φωτός και τα μειονεκτήματα της χαμηλής απορρόφησης ενέργειας και της αστάθειας διεργασίας του υπέρυθρου λέιζερ, προτάθηκε μια σύνθετη διαδικασία συγκόλλησης με μπλε-κόκκινο λέιζερ. Με την προθέρμανση του υλικού με τον υψηλό ρυθμό απορρόφησης του μπλε φωτός, επιτυγχάνοντας έτσι μια αύξηση του ποσοστού απορρόφησης του κόκκινου φωτός, και ταυτόχρονα, λόγω της μικρής πυκνότητας ισχύος του μπλε φωτός σε σύγκριση με το laser ινών, είναι δυνατό να συνειδητοποιήσουμε ο συνδυασμός συγκόλλησης σταθερής αγωγιμότητας θερμότητας και συγκόλλησης βαθιάς τήξης για την επίτευξη αποτελεσματικής συγκόλλησης κραμάτων υψηλής αντιδιαβρωτικής αντοχής (Αλουμίνιο, Χαλκός).
