激光焊接中四種激光器對(duì)比分析

激光焊接中四種激光器對(duì)比分析瀏覽：454|更新：2013-05-0501:07|標(biāo)簽：焊接

在選擇激光焊接光源的時(shí)候要充分考慮焊接材料、接頭幾何形狀、速度等因素。隨著激光焊接在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，如何正確選擇激光源是制造商需要面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。目前市場(chǎng)上可選擇的激光源有光纖、脈沖Nd:YAG、二極管、碟片還有CO2激光源（CWNd:YAG激光源基本上已經(jīng)被光纖和碟式激光器取代了，因此本文沒(méi)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、系統(tǒng)集成要求等，當(dāng)然還要考慮預(yù)算。每一種激光源都有其特性，可以滿足不同的焊接要求，當(dāng)然在某些情況下也有可替代性?！鬋O2激光器CO2氣體激光器，波長(zhǎng)為10604nm，功率1~20千瓦，是一種非常成熟的激光器，而且是自上個(gè)世紀(jì)八十年以來(lái)一直是大功率加工的最主要激光源?！艄饫w激光器這種高效的二極管泵浦激光器其實(shí)是一種小芯徑硅基光纖。激光源出現(xiàn)在光纖內(nèi)，因此不用進(jìn)行校正，而且將小芯徑光纖映射到聚焦鏡上時(shí)，焦點(diǎn)尺寸最小可以達(dá)到10微米。這種緊湊型的激光器通常以兩種配置出現(xiàn)：低功率焊接（小于300W）的單一模式；以及用于大功率焊接的多模式?！舳O管激光器單發(fā)光面器件功率的提高，新冷卻通道技術(shù)的出現(xiàn)，加上可以將光束聚焦為直徑小于1000微米光纖的微光學(xué)元件技術(shù)的發(fā)展，都推進(jìn)了二極管作為焊接激光器的出現(xiàn)?！舻郊す馄鞅馄降腨d:YAG晶體薄盤(pán)置于CW激光器的中心——碟式激光器這種設(shè)計(jì)是為了避免出現(xiàn)棒狀激光器的固有問(wèn)題，而采用了0.01in厚的圓盤(pán)，另一面用冷卻裝置支撐。采用這種設(shè)計(jì)進(jìn)行冷卻可以使激光器功率達(dá)到10kW，同時(shí)可以保證光束質(zhì)量?！裘}沖Nd:YAG激光器這種激光器采用單一的Nd:YAG激光棒，通過(guò)閃光燈激勵(lì)產(chǎn)生焊接所使用的高峰值和低平均功率。比如，一個(gè)相對(duì)較低的功率，35W平均功率可以產(chǎn)生6kW的高峰值功率。這種高峰值功率和窄脈寬的結(jié)合不僅保證了材料焊接的質(zhì)量，還為能量輸入提供了有效的控制。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：小于0.01in、0.01~0.03in和大于0.03in。一般來(lái)說(shuō)，可以選擇多個(gè)激光源來(lái)完成焊接，但是出于對(duì)性能和預(yù)算的考慮，往往只能選擇一到兩個(gè)光源。當(dāng)然，最后的決定可能還會(huì)受其他很多因素影響，比如樣品質(zhì)量、地理因素、售后服務(wù)、系統(tǒng)集成商的偏好等，當(dāng)然可能還會(huì)受人緣關(guān)系影響?！粜∮?.01in焊縫熔深可以產(chǎn)生的光點(diǎn)直徑就是CO2光源的十分之一；而光纖激光源的光束質(zhì)量和亮度則更好。在激光焊接中，熔深和速度是與光束質(zhì)量和亮度成正比的，而焊接穩(wěn)定性和容差與光束質(zhì)量和亮度卻沒(méi)有那么直接的關(guān)系。因此，焊接性能和質(zhì)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，為了滿足實(shí)際需求，可以將光束的質(zhì)量調(diào)低，但是無(wú)法將較差的光束變好。在0.25in熔深時(shí)，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，而二極管要慢于CO2。采用較高功率激光器進(jìn)行焊接通常需要兩班倒的方式，這意味著選擇哪一種激光器還與采購(gòu)激光器的成本有關(guān)。雖然CO2激光器擁有大量的用戶，而且他們對(duì)這種技術(shù)也非常熟悉，不過(guò)與光纖、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。激光焊接在熔深需求超過(guò)0.25in的焊接應(yīng)用中與等離子和弧焊相比要更有優(yōu)勢(shì)，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(duì)部件幾何外形進(jìn)行重新處理。部件配合在這種厚度下可能會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，可以采用填絲或?qū)⒓す夂概c等離子焊及弧焊相結(jié)合的工藝流程。結(jié)論激光焊接的激光源有很多種，每一種都有其特性，適用于不同的需求。用戶要充分了解哪一種激光源最能滿足他們的焊接需求，這點(diǎn)非常重要。如果需要焊接系統(tǒng)的話，最好的辦法就是與系統(tǒng)供應(yīng)商合作，他們可以決定最佳的激光器。此外，還可