激光焊接設(shè)備介紹

激光焊接裝備

(GDLASER-光大激光)1.激光器2.光路系統(tǒng)3.焊接機(jī)床4.常用加工系統(tǒng)激光焊接裝備一、焊接用大功率激光器氣體激光器:

CO2氣體激光器固體激光器:

Nd:YAG激光器（棒狀）（弧光燈泵浦；激光二極管泵浦）光纖激光器FiberLaser

碟形激光器DiskLaser

半導(dǎo)體陣列激光器DirectDiodeLaser

CO2氣體激光器固體激光器二、光路系統(tǒng)透射式聚焦系統(tǒng)透射聚式焦鏡成本低、入射光束易于調(diào)整、允許光束有小偏移，但易產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)，污染后不易擦洗，使用受命短，常用在激光功率較低的激光加工系統(tǒng)中，其中制造簡(jiǎn)單的平－凸透射聚焦鏡最為常用反射式聚焦鏡能承受高功率密度的激光,熱透鏡效應(yīng)少，穩(wěn)定性高，鏡片可擦洗，使用壽命長(zhǎng)，一般用于較高功率水平和苛刻環(huán)境下，其中最常用拋物面反射聚焦鏡，拋物面反射聚焦鏡是最難調(diào)整的反射鏡之一，入射光束輕微的偏移將導(dǎo)致聚焦功率密度急劇下降。2.1鏡片材料（一）反射鏡材料無氧銅（OFHC）導(dǎo)熱性好；但銅很軟不易進(jìn)行光學(xué)拋光和擦細(xì)。一般金剛石超精車加工或拋光后鍍金、鍍鉬、鍍介質(zhì)膜；銅反射鏡鍍金膜，反射率98%以上。反射鏡材料（續(xù)）鉬（MO）鉬鏡的反射率較低（<96%），但硬度高，可擦拭而不留擦痕，不粘金屬濺射物，故較宜用在易受污染的部位，如聚焦鏡。反射鏡材料（續(xù)）硅導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)高，熱膨脹系數(shù)很?。ㄣ~的15%）。熱穩(wěn)定性比銅好，鏡面更不易受熱變形。較高的硬度、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和良好的拋光性能，價(jià)格中等。但脆，不宜機(jī)械加工。反射鏡材料（續(xù)）鍺與硅一樣具有良好的拋光性。是CO2激光的透射材料。作為反射鏡材料，僅用來代替諧振腔的全反射鏡。鍍介質(zhì)膜可反射99%的激光，剩余1%的激光透過鍺基體，被光-電器件接收，以連續(xù)監(jiān)測(cè)激光器功率。（二）透射鏡材料硒化鋅（ZnSe）吸收率低，導(dǎo)熱性能差，熱膨脹系數(shù)高；可通過指示紅光，調(diào)光非常方便。如果鍍膜吸收率很低，并且能保持沒有灰塵，則ZnSe是最好的材料。但如果膜層吸收率高或環(huán)境中塵埃較多、則ZnSe易受過熱影響，變形，常用于輸出鏡。透射鏡材料（續(xù)）砷化鎵（GaAs）

吸收率高，導(dǎo)熱性能好，熱膨脹系數(shù)小，因此對(duì)抗過熱性能明顯優(yōu)于ZnSe，對(duì)可見光不透明。常用于窗口鏡、聚焦鏡。透射鏡材料（續(xù)）鍺（Ge）價(jià)格便宜，但吸收率較高，對(duì)可見光不透明，常用于尾鏡取樣。綠化鉀（KCL）吸收率很低，價(jià)格低廉，但極易潮解，須鍍防潮膜。2.2鍍膜（1）作用反射膜提高反射率（金、銀），提高壽命（鉬、鉻）增透膜防止界面反射，提高透過率。用表面光學(xué)薄膜消除光學(xué)元件的表面反射。（2）常見膜層代號(hào)30%~99.7%反射百分比AR-增透膜Anti-reflectiveHG硬金膜MO鉬膜EG-增強(qiáng)金膜EnhancedGoldES-增強(qiáng)銀膜EnhancedSilverPS-保護(hù)銀膜ProtectedSilverUC-不鍍膜Uncoated3.3鏡片選用（1）激光器諧振腔鏡片（2）透射式聚焦鏡適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)：一般功率為2kW以下。污染后不宜擦洗熱透鏡效應(yīng)嚴(yán)重不能承受高功率光束不能對(duì)中時(shí)，聚焦效果較好。透射式聚焦鏡（續(xù)）

分類及特點(diǎn)：平凸、月牙形、非球面和衍射光學(xué)系統(tǒng)。

平凸結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，加工方便，聚焦光斑較大；月牙形加工較復(fù)雜，較小球差，聚焦光斑較小。

非球面結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，加工復(fù)雜，可徹底消除球差，聚焦光斑最小。（3）反射聚焦鏡適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)：雖然吸收率與透鏡差不多（~1%），但導(dǎo)熱系數(shù)高，且通水冷卻，適用于2kW以上。鏡面穩(wěn)定，熱畸變小，破壞閾值高?？刹料?、熱穩(wěn)定性高、不會(huì)炸裂等優(yōu)點(diǎn)。反射聚焦鏡（續(xù)）

分類及特點(diǎn)球面：壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，修復(fù)方便。聚焦效果差，用于功率密度要求不高的場(chǎng)合。拋物面：價(jià)格高，修復(fù)困難，超精車加工，聚焦效果很好。但最難調(diào)整，輕微偏差導(dǎo)致聚焦效果迅速下降。積分鏡：把激光束變成能量均勻分布的矩形光斑，適用于材料的表面處理。

（4）平面反射鏡用于外光路光束傳輸和反射。（5）斜面反射鏡一般與反射聚焦鏡匹配使用。（6）屋脊反射分焦鏡實(shí)際的焊接越來越多地采用雙焦技術(shù)，即把焦斑分成兩個(gè)等效的部分，各有發(fā)揮50%的總能力。兩個(gè)靠的很近的焦點(diǎn)通常是沿著焊縫兩邊排列。能夠顯著地提高裂縫焊接時(shí)的安全性，焊接質(zhì)量高。

三、焊接機(jī)床由于激光焦點(diǎn)非常細(xì)小，一般要求拼縫間隙小于板厚的15％，因此對(duì)焊接機(jī)床，尤其是夾具提出了很高的要求。對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合，焊接機(jī)床（夾具）是整個(gè)激光焊接系統(tǒng)最重要的部分，直接決定了系統(tǒng)的好壞。1.邊部處理