在選擇激光焊接光源的時候要充分考慮焊接材料、接頭幾何形狀、速度等因素。
隨著激光焊接在製造業(ye) 中的廣泛應用,如何正確選擇激光源是製造商需要麵臨(lin) 的一個(ge) 現實問題。目前市場上可選擇的激光源有光纖、脈衝(chong) Nd:YAG、二極管、碟片還有CO2激光源(CW Nd:YAG激光源基本上已經被光纖和碟式激光器取代了,因此本文沒有述及)。選擇那一種激光源要充分考慮到各種因素,如焊接的材料、接頭幾何形狀、焊接速度、形位公差、係統集成要求等,當然還要考慮預算。每一種激光源都有其特性,可以滿足不同的焊接要求,當然在某些情況下也有可替代性。
◆ CO2激光器 CO2氣體(ti) 激光器,波長為(wei) 10604nm,功率1~20千瓦,是一種非常成熟的激光器,而且是自上個(ge) 世紀八十年以來一直是大功率加工的最主要激光源。
◆ 光纖激光器 這種高效的二極管泵浦激光器其實是一種小芯徑矽基光纖。激光源出現在光纖內(nei) ,因此不用進行校正,而且將小芯徑光纖映射到聚焦鏡上時,焦點尺寸最小可以達到10微米。這種緊湊型的激光器通常以兩(liang) 種配置出現:低功率焊接(小於(yu) 300W)的單一模式;以及用於(yu) 大功率焊接的多模式。
◆ 二極管激光器 單發光麵器件功率的提高,新冷卻通道技術的出現,加上可以將光束聚焦為(wei) 直徑小於(yu) 1000微米光纖的微光學元件技術的發展,都推進了二極管作為(wei) 焊接激光器的出現。
◆ 碟式激光器 扁平的Yd:YAG晶體(ti) 薄盤置於(yu) CW激光器的中心——碟式激光器這種設計是為(wei) 了避免出現棒狀激光器的固有問題,而采用了0.01in厚的圓盤,另一麵用冷卻裝置支撐。采用這種設計進行冷卻可以使激光器功率達到10kW,同時可以保證光束質量。
◆ 脈衝(chong) Nd:YAG激光器 這種激光器采用單一的Nd:YAG激光棒,通過閃光燈激勵產(chan) 生焊接所使用的高峰值和低平均功率。比如,一個(ge) 相對較低的功率,35W平均功率可以產(chan) 生6kW的高峰值功率。這種高峰值功率和窄脈寬的結合不僅(jin) 保證了材料焊接的質量,還為(wei) 能量輸入提供了有效的控製。
按熔深大小選擇激光器
激光器的選擇按照熔深大小可分為(wei) :小於(yu) 0.01in、0.01~0.03in和大於(yu) 0.03in。一般來說,可以選擇多個(ge) 激光源來完成焊接,但是出於(yu) 對性能和預算的考慮,往往隻能選擇一到兩(liang) 個(ge) 光源。當然,最後的決(jue) 定可能還會(hui) 受其他很多因素影響,比如樣品質量、地理因素、售後服務、係統集成商的偏好等,當然可能還會(hui) 受人緣關(guan) 係影響。
◆ 小於(yu) 0.01in焊縫熔深
主要采用脈衝(chong) Nd:YAG激光器,其次是光纖激光器。在考慮部件裝配、接頭形狀、材料和鍍層等情況下,需要對整個(ge) 焊接過程有更好的控製,脈衝(chong) Nd:YAG激光器則是最佳的選擇。采用高峰值功率可以產(chan) 生光點尺寸大於(yu) 1000微米的焊接光束,在選擇焊點尺寸時具有較大的靈活性,從(cong) 而使焊接本身的工藝窗口最大化,同時保證在生產(chan) 環境中必要的容差。#p#分頁標題#e#
光纖激光器是該分類中唯一一種連續波激光,因為(wei) 光纖激光器可以使光束聚焦後的光點尺寸小於(yu) 25微米,這樣就可以獲得焊接所需要的高功率密度。為(wei) 了保證在微加工領域的價(jia) 格競爭(zheng) 力,光纖激光器功率一般不超過200W,這樣也就限製了其最大的光點尺寸,無法提供足夠的功率密度,一般焊點尺寸不超過75微米。這是光纖激光器一個(ge) 最大的限製,這樣在實際生產(chan) 中,按配合公差和疊加公差來調節接頭/部件時,往往無法保證±15毫米的誤差範圍。
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