高功率二極管激光器在許多應用領域都確立了其地位，例如：焊接聚合物，淬火，激光上釉，熱傳(chuan) 導焊，表麵熔覆，和釺焊過程。由於(yu) 其模塊化的裝置設計， 多用途的二極管激光器能夠輸出幾乎各種外形的激光光束。直線或者矩形的焦點最適合於(yu) 大麵積的聚合物焊接，以及實現多束激光的設計方案。而圓形的激光則被用 來進行其他的塑料焊接，這些應用要求很高的靈活性和可靠性。

     作為(wei) 傳(chuan) 統的塑料焊接方法(比如超聲波焊接，振動焊接，或者熱工具焊接)的備 選方案，二極管激光結合振鏡掃描係統可以被用來焊接絕大多數的熱塑性塑料。使用這項技術，熱塑性塑料可以被快速而可靠的進行焊接，而且不受焊接區域的尺寸 和分布的限製。同時，還可以避免對電學元件和觸針的破壞。與(yu) 超聲波焊接相比，這裏對零件尺寸沒有限製，而且可以對“軟/硬”聚合物組合進行焊接(如圖 1)。此外，焊接火花小，而且不會(hui) 有毛刺。

圖1. 使用二極管激光器來焊接軟/硬聚
合物組合，它被用於(yu) 液體(ti) 罐裝係統。

    目前，二極管激光器提供了最先進的解決(jue) 方案，被用於(yu) 大規模生產(chan) 耐壓的集裝箱焊縫，進行電子元件封裝，生產(chan) 汽車零部件和金屬薄片。

生產(chan) 率的提高

      使用具有更高功率的二極管激光器可以用更快的加工速度來進行塑料焊接，從(cong) 而得到更高的生產(chan) 率。

      利 用二極管激光器進行塑料焊接的實驗表明，對於(yu) 特定的材料組合，顏色和材料厚度，能量的線性要求幾乎不變。激光能量加倍意味著焊接塑料零件的時間減半。這個(ge) 關(guan) 係在很大的加工參數範圍內(nei) 都適用，它僅(jin) 受到吸收特性和聚合材料熱效應的限製，即：如果線性能量太高，頂部透明的材料開始吸收能量，並且可能被破壞。另一 方麵，如果線性能量太低，在高速加工過程中，激光束與(yu) 加工區域的相互作用可能導致焊接性能不夠好。

       圖2是應用的實例，使用了波長250 nm的激光來焊接電子元件的外殼。材料是鏷（PA），厚度為(wei) 1 mm。使用激光穿透焊時，必須保證焊接的零件其中一個(ge) 對於(yu) 該激光波長來說是透明的。另一個(ge) 零件必須吸收激光能量以保證將激光輻射能變為(wei) 熱能。這樣，激光輻 射的吸收隻在邊界區域進行。兩(liang) 個(ge) 零件被壓在一起，熱能的輸入與(yu) 傳(chuan) 導使得兩(liang) 種材料都被熔化。在熔融的聚合物固化後，兩(liang) 個(ge) 零件就被連接到一起了。

圖2. 二極管激光器被用來
焊接電子元件的外殼。

      使用Laserline公司的Diosescan(如圖3)二極管激光器係統的準同步焊接加工方法被用在這個(ge) 加工過程中。掃描裝置被連接到二極管激光器的輸出處，它能夠快速且重複的將激光光束定位在工件的焊接外形，從(cong) 而能夠對焊接區域進行合適的加熱。

圖3. 結合了二極管激光器與(yu) 掃描器
的係統被用來進行準同步焊接

             將二極管激光器係統和掃描頭相結合所進行的實驗給出了激光功率和生產(chan) 率之間的關(guan) 係，這裏激光能量範圍在80到350 W。

       這 裏使用了功率為(wei) 160 W，掃描速率為(wei) 1.5 m/s的激光，在10 s內(nei) 有60個(ge) 通路經過，從(cong) 而得到該焊接形狀。可以利用更高的激光能量來降低加工時間：輸出為(wei) 350 W時，可以以3.3 m/s的焊接速度來得到給定的焊縫。與(yu) 焊接速度較低的情況相比，焊接質量幾乎不變。在這種情況下，線性能量隻改變了一點點，但是，總的焊接時間降低到小於(yu) 5 s(如圖4)。總的來說，使用更高的激光功率是可以提高生產(chan) 率的。

圖4. 激光功率級別的提高使得
生產(chan) 率的提高成為(wei) 可能。

       要利用這一關(guan) 係必須具有靈活的高功率激光源，這樣焊接速度才能得到增加。通常，用於(yu) 焊接塑料的係統是直接或者光纖耦合的二極管激光器，這種情況下，激光束隻對焊縫進行一次加工。在同步焊接中使用了多重激光器係統，這樣幾路激光同時對一個(ge) 零件進行加工。

        多 重激光器係統和單重激光係統的優(you) 點可以被結合到類似Diosescan的係統中。在毫秒量級內(nei) ，兩(liang) 塊鏡片可將激光光束引到工作區域 (10 英寸x 10 英寸) 內(nei) 的任何一點上。焦斑尺寸以及相應的焊縫寬度可縮小到0.02英寸。這個(ge) 係統使得焊接輪廓和形狀可以有更大的靈活性，需要的話，還可以實現很大的焊接尺 寸。高達1000 W的激光功率可以實現很高的焊接速度，同時可以很快的適用於(yu) 新而複雜的焊接外形，而不需要對零件或者激光頭進行任何機械操作。

       主要的應用領域在於(yu) 輪廓焊接和準同步焊接。與(yu) 其他方法，如超聲波焊接相比，其優(you) 勢在於(yu) 零件不會(hui) 變形，以及對易碎零件焊接時無需接觸。

       即 使不使用三維掃描頭，也可以使得零件的焊縫不在同一個(ge) 平麵內(nei) 。這是利用了場的有效深度，尤其是利用長焦距的特性。即使是使用了相對短的焦距範圍 (f=163 nm) ，場深(焦斑直徑變化小於(yu) 10%範圍)仍然可以達到15 mm。這樣，不平整的，或者說波動範圍在焦平麵15 mm內(nei) 的工件可以得到一樣的結果。焦深更長的情況下，容差可以更大。對許多不平整和三維零件的實驗證實了這個(ge) 結果。

靈活，經濟，可升級

        總 的來說，二極管激光器對塑料非接觸式而快速的焊接過程為(wei) 取代傳(chuan) 統塑料焊接方法提供了一個(ge) 靈活而且無磨損的方法：振動焊接需要堅硬且昂貴的工具，熱圓盤焊接 僅(jin) 僅(jin) 適用於(yu) 大型零件。二極管激光器加工時間短，能量分布集中，這就降低了對塑料零件的破壞。在焊接過程中，工件上高度靈敏的電路並不會(hui) 被破壞。通過合理的 選擇材料和顏色可以避免或控製連接處的焊接飛濺。大量材料和顏色的不同組合都可以被焊接而得到所需的連接強度。

       二極管激光器的特點在於(yu) 其效率和簡潔的設計。它們(men) 的高效率帶來了低投資和低成本。二極管激光器的正常運轉時間很長的特性已經在很多大規模應用中得到證實。最近的發展，例如，快門時間變短，堆棧管理更合理，它們(men) 進一步提高了激光的正常工作時間(已超過99%)。

        帶掃描頭的二極管激光器已經被成功的應用於(yu) 自動化大規模生產(chan) ，包括傳(chuan) 感器外殼、集裝箱、電子元件、儲(chu) 液箱和液壓零件等。在醫療設備工業(ye) ，它們(men) 被用來焊接金屬薄膜和液體(ti) 容器。

       在 激光功率更高的情況下，生產(chan) 率得到了提高。這對於(yu) 焊縫很長的應用情況尤為(wei) 實用。比如，在焊縫長度加倍的情況下，隻要激光功率加倍就能夠以同樣的加工時間完 成焊接。由於(yu) 模塊化的設計，二極管激光器的功率容易進行調整，以完成新的任務或實現新的功能。由於(yu) 這項性能，在提高生產(chan) 率的同時，不需要對整個(ge) 設備進行大 調整#p#分頁標題#e#