光纖激光器主要用於(yu) 為(wei) 了保證穩定性對焊點要求很高的厚度較薄材料的搭焊中。光纖激光器采用焦距為(wei) 150mm的鏡頭可以產(chan) 生直徑小於(yu) 25微米的光點,這樣給加工帶來了足夠的操作空間。光纖激光器采用搭焊焊接可以以較高的速度獲得熔深達到0.01in甚至高於(yu) 0.01in的焊縫;200W單模式光纖激光器在高達50in/s速度下可以獲得0.004in的熔深。
相比較來說,脈衝(chong) Nd:YAG激光器除了薄箔片焊接外在這個(ge) 區間可以滿足所有的應用。該激光器的光點尺寸、脈衝(chong) 寬度以及峰值功率範圍都較大,因此在經過調節和優(you) 化後幾乎可以滿足各種焊接需求。
◆ 0.01~0.03in焊縫熔深
上麵所說的脈衝(chong) Nd:YAG激光器和光纖激光器的應用分類在這裏依然有效,但是範圍較窄。脈衝(chong) Nd:YAG激光器用於(yu) 大多數的點焊加工,而采用約500W功率且光點直徑為(wei) 0.01微米的光纖激光器可以用於(yu) 低容差的對接焊和角焊中。脈衝(chong) Nd:YAG激光器的性價(jia) 比相對較高,500W和25W功率的激光器可以在不同焊接速度下帶來不同的焊縫熔深;峰值功率可以保證熔深性能而平均功率可以保證縫焊的焊接速度。
功率在500~800W之間的二極管激光器可以焊接容差較大的部件,速度一般要比光纖和碟式激光器慢,但是較大的容差可以彌補這一不足。
◆ 焊縫熔深大於(yu) 0.03in
所有的激光器都適用於(yu) 此範圍。脈衝(chong) Nd:YAG激光器可以達到的熔深約為(wei) 0.05in,而其他類型的激光器可以達到0.25in,有些甚至超過0.5in。一般來說,該範圍內(nei) 脈衝(chong) Nd:YAG激光器所適用的焊接部件都比較小,如采用縫焊的壓力傳(chuan) 感器等元件。除此之外,在速度和熔深方麵,汽車行業(ye) 基本涵蓋了幾乎所有的應用範圍,光纖、CO2、碟式和二極管激光器都可以選擇使用。
尋求平衡
這些激光源最主要的區別是光束質量、亮度和波長。光束質量指的是激光的可聚焦性,亮度指被聚焦光束內(nei) 的功率密度。舉(ju) 例來說,CO2激光器和光纖激光器的光束質量差不多,這樣如果其他參數都一樣的話,它們(men) 可以聚焦成為(wei) 直徑相同的光點。光纖激光源的波長是CO2光源波長的十分之一,因此光纖激光源可以產(chan) 生的光點直徑就是CO2光源的十分之一;而光纖激光源的光束質量和亮度則更好。
在激光焊接中,熔深和速度是與(yu) 光束質量和亮度成正比的,而焊接穩定性和容差與(yu) 光束質量和亮度卻沒有那麽(me) 直接的關(guan) 係。因此,焊接性能和質量以及工藝窗口的寬度之間必須尋求一種平衡。需要知道的是,為(wei) 了滿足實際需求,可以將光束的質量調低,但是無法將較差的光束變好。
在0.25in熔深時,以上幾種激光器的焊接速度非常接近;光纖和碟式要比CO2速度快,而二極管要慢於(yu) CO2。采用較高功率激光器進行焊接通常需要兩(liang) 班倒的方式,這意味著選擇哪一種激光器還與(yu) 采購激光器的成本有關(guan) 。雖然CO2激光器擁有大量的用戶,而且他們(men) 對這種技術也非常熟悉,不過與(yu) 光纖、碟式和二極管激光器相比,CO2激光器單次焊接的成本要高很多。#p#分頁標題#e#
激光焊接在熔深需求超過0.25in的焊接應用中與(yu) 等離子和弧焊相比要更有優(you) 勢,可以大大減少熱變形。熱變形的減少可以維持部件的幾何形狀,這樣就不必再對部件幾何外形進行重新處理。部件配合在這種厚度下可能會(hui) 帶來問題,可以采用填絲(si) 或將激光焊與(yu) 等離子焊及弧焊相結合的工藝流程。
結論
激光焊接的激光源有很多種,每一種都有其特性,適用於(yu) 不同的需求。用戶要充分了解哪一種激光源最能滿足他們(men) 的焊接需求,這點非常重要。如果需要焊接係統的話,最好的辦法就是與(yu) 係統供應商合作,他們(men) 可以決(jue) 定最佳的激光器。
此外,還可以與(yu) 不同的激光器製造商接觸,將焊接樣品寄給他們(men) ,通過這種途徑來決(jue) 定最佳的解決(jue) 方案。在選擇激光器的時候,記住焊接需要在熔深、速度、穩定性、生產(chan) 部件容納性以及容差方麵做到均衡。
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