激光焊接激光器类型特点和工作原理.docx

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1、激光焊接激光器类型特点和工作原 理首先了解两种激光器的基本特点: 我们都知道，不论是C02气体激光器，还是YAG固相激光器产生的 激光都是肉眼不可见的红外光，两种不同激光器具有不同的特点，具体 如下:1）波长不同YAG固相激光器产生的光束主要是近红外光，波长为1. 06微米，热导体对这种波长的光吸收率较高，大部分金属反射率为20% 30%。只要使用标准的光镜就能使近红外波段的光束聚焦为直径0. 25 mmoCO2气体激光器产生的光束主要为远红外光，波长为10. 6微米，大部 分金属对这种光的反射率达到80% 90% ,需要特别的光镜把光束聚 焦成直径为0. 75 - 0.1 mmo2）功率不同

2、YAG固相激光器产生的光束功率一般能达到4 000 6 000W左右，现在最大功率已达到10 000WoCO2气体激光器产生的光束功率却能轻易达到20 000W甚至更大。3）发射模式不同YAG固相激光器产生的光束发射模式通常是脉冲式的,用于脉冲激光 焊接，一般是脉冲激光焊机。脉冲YAG激光焊机主要用于1mm厚度以内薄壁金属材料的点焊和缝 焊，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，再通过热传导 向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频 率等参数，使工件之间形成良好的连接。C02气体激光器产生的光束发射模式通常是连续式的，用于连续激光 焊接，一般是连续激光焊机。连续C

3、02激光焊机大部分都是高功率激光器,功率在500瓦以上,- 般1mm以上的板材都应该使用这种激光器。其焊接机理是基于小孔效 应的深熔焊，深宽比大，可达到5 : 1以上，焊接速度快，热变形小。4）应用场景不同脉冲YAG激光焊机在3 C产品外壳、锂电池、电子元器件、模具补焊 等行业有着大量的应用，最大的优点是工件整体温升很小，热影响范围 小，工件变形小。连续CO2激光在机械、汽车、船舶等行业有着广泛的应用，还有一部 分小功率连续激光器，功率在几十到几百瓦之间，在塑料焊接及激光钎 焊行业使用得较多。然后说两种激光器的工作原理1) YAG相激光器的工作原理激光电源首先把脉冲筑灯点着，通过激光电源对银灯

4、脉冲放电，形成一 定频率，一定脉宽的光波，该光波经过聚光腔辐射到Nd 3+ : YAG激 光晶体上，激发Nd 3+ : YAG激光晶体发光，再经过激光谐振腔谐振 之后，发出波长为1.064微米的脉冲激光。该脉冲激光经过扩束、反射、（或经光纤传输）聚焦后打在所要焊接的 物体上，然后在PLC或工业PC机的控制下，移动数控工作台，从而完 成焊接。焊接时所需要的脉冲激光的频率、脉宽、波形、工作台速度、移动方向 均可用单片机、PLC或工业PC机来控制，通过对激光的频率、脉宽的 不同设定可调节控制脉冲激光的能量。2 ） CO2气体激光器的工作原理CO2激光器工作原理，其受激发射过程比较复杂，同其他分子激光

5、器样，分子有三种不相同的运动，一是分子里的电子运动，其运动决定 了分子的电子能态；二是分子里的原子振动，即分子里原子盘绕其平衡 位置不停地作周期性振动，并选择于分子的振动能态；三是分子翻滚, 即分子为一全体在空间接连地旋转，抉择了分子的翻滚能态。分子运动 极端复杂，因此能级也比较复杂。C02分子为线性对称分子，两个氧原子分别在碳原子的两头，表明原子的平衡位置。分子里的各原子始终运动着，绕其平衡位置不停振动。依据分子振动理论，C02有三种不同振动办法：二个氧原子沿分子 轴，向相反方向振动，即两个氧在振动中一起抵达振动最大值和平衡值, 此时分子中的碳原子静止不动，其振动叫做对称振动。两个氧原子在 垂直于分子轴的方向振动，方向相同，而碳原子则向相反的方向垂直于 分子轴振动。因为三个原子的振动同步，又称为变形振动。三个原子 沿对称轴振动，其间碳原子的振动方向与两个氧原子相反，又叫反对称 振动能。三种不相同的振动办法确定了不同组别的能级。C02激光器的激发过程：C02激光器的主要工作物质是C02、He、N2等组成的混合气体，激光由C02分子发射，其它作为辅助气体改善 激光器的工作条件，提高激光器输出功率水平和使用寿命。总体来说，C02气体激光器和YAG固相激光器是目前市场上用于焊 接领域最重要的两种激光器，了解其基本原理和使用特点为以后工作和 应用中提供一定的参考。