激光焊接激光器類型特點和工作原理

激光焊接激光器類型特點和工作原理首先了解兩種激光器的基本特點：我們都知道，不論是CO2氣體激光器，還是YAG固相激光器產(chǎn)生的激光都是肉眼不可見的紅外光，兩種不同激光器具有不同的特點，具體如下：1）波長不同YAG固相激光器產(chǎn)生的光束主要是近紅外光，波長為1.06微米,熱導體對這種波長的光吸收率較高，大部分金屬反射率為20%~30%。只要使用標準的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0.25mm。CO2氣體激光器產(chǎn)生的光束主要為遠紅外光，波長為10.6微米,大部分金屬對這種光的反射率達到80%~90%，需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0.75-0.1mm。2）功率不同YAG固相激光器產(chǎn)生的光束功率一般能達到4000~6000W左右,現(xiàn)在最大功率已達到10000W。CO2氣體激光器產(chǎn)生的光束功率卻能輕易達到20000W甚至更大。3）發(fā)射模式不同YAG固相激光器產(chǎn)生的光束發(fā)射模式通常是脈沖式的，用于脈沖激光焊接，一般是脈沖激光焊機。

脈沖YAG激光焊機主要用于1mm厚度以內(nèi)薄壁金屬材料的點焊和縫焊，焊接過程屬于熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，再通過熱傳導向材料內(nèi)部擴散，通過控制激光脈沖的波形、寬度、峰值功率和重復頻率等參數(shù)，使工件之間形成良好的連接。CO2氣體激光器產(chǎn)生的光束發(fā)射模式通常是連續(xù)式的，用于連續(xù)激光焊接，一般是連續(xù)激光焊機。

連續(xù)CO2激光焊機大部分都是高功率激光器，功率在500瓦以上，一般1mm以上的板材都應該使用這種激光器。其焊接機理是基于小孔效應的深熔焊，深寬比大，可達到5：1以上，焊接速度快，熱變形小。4）應用場景不同脈沖YAG激光焊機在3C產(chǎn)品外殼、鋰電池、電子元器件、模具補焊等行業(yè)有著大量的應用，最大的優(yōu)點是工件整體溫升很小，熱影響范圍小，工件變形小。連續(xù)CO2激光在機械、汽車、船舶等行業(yè)有著廣泛的應用，還有一部分小功率連續(xù)激光器，功率在幾十到幾百瓦之間，在塑料焊接及激光釬焊行業(yè)使用得較多。然后說兩種激光器的工作原理1）YAG固相激光器的工作原理激光電源首先把脈沖氙燈點著，通過激光電源對氙燈脈沖放電，形成一定頻率，一定脈寬的光波，該光波經(jīng)過聚光腔輻射到Nd3+：YAG激光晶體上，激發(fā)Nd3+：YAG激光晶體發(fā)光，再經(jīng)過激光諧振腔諧振之后，發(fā)出波長為1.064微米的脈沖激光。該脈沖激光經(jīng)過擴束、反射、（或經(jīng)光纖傳輸）聚焦后打在所要焊接的物體上，然后在PLC或工業(yè)PC機的控制下，移動數(shù)控工作臺，從而完成焊接。焊接時所需要的脈沖激光的頻率、脈寬、波形、工作臺速度、移動方向均可用單片機、PLC或工業(yè)PC機來控制，通過對激光的頻率、脈寬的不同設定可調(diào)節(jié)控制脈沖激光的能量。2）CO2氣體激光器的工作原理CO2激光器工作原理，其受激發(fā)射過程比較復雜，同其他分子激光器一樣，分子有三種不相同的運動，一是分子里的電子運動，其運動決定了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動，即分子里原子盤繞其平衡位置不停地作周期性振動，并選擇于分子的振動能態(tài)；三是分子翻滾，即分子為一全體在空間接連地旋轉(zhuǎn)，抉擇了分子的翻滾能態(tài)。分子運動極端復雜，因此能級也比較復雜。CO2分子為線性對稱分子，兩個氧原子分別在碳原子的兩頭，表明原子的平衡位置。分子里的各原子始終運動著，繞其平衡位置不停振動。依據(jù)分子振動理論，CO2有三種不同振動辦法：①二個氧原子沿分子軸，向相反方向振動，即兩個氧在振動中一起抵達振動最大值和平衡值，此時分子中的碳原子靜止不動，其振動叫做對稱振動。②兩個氧原子在垂直于分子軸的方向振動，方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直于分子軸振動。因為三個原子的振動同步，又稱為變形振動。③三個原子沿對稱軸振動，其間碳原子的振動方向與兩個氧原子相反，又叫反對稱振動能。三種不相同的振動辦法確定了不同組別的能級。CO2激光器的激發(fā)過程：CO2激光器的主要工作物質(zhì)是CO2、He、N2等組成的混合氣體，激光由CO2分子發(fā)射，其它作為輔助氣體改善激光器的工作條件，提高激光