激光焊接的脉冲频率

1、5/3/2022激光焊接激光焊接的脉冲频率的脉冲频率课程名称：激光焊接工艺实践课程名称：激光焊接工艺实践承担单位：浙江工贸职业技术学院承担单位：浙江工贸职业技术学院5/3/2022教学目标教学目标 在激光焊接工艺，特别是热导型焊接过程中，了解激在激光焊接工艺，特别是热导型焊接过程中，了解激光脉冲频率对焊接工艺的影响，明确频率、脉冲宽度和峰光脉冲频率对焊接工艺的影响，明确频率、脉冲宽度和峰值功率之间的关系。值功率之间的关系。5/3/20222.脉冲频率对激光焊接的影响脉冲频率对激光焊接的影响 在激光热导模式焊接中，激光器发出的重复频率激光脉冲，每个激光脉在激光热导模式焊接中，激光器发出的重复频率

2、激光脉冲，每个激光脉冲形成一个熔斑，焊件与激光光束相对移动速度决定了熔斑的重叠率，一系冲形成一个熔斑，焊件与激光光束相对移动速度决定了熔斑的重叠率，一系列的熔斑形成鱼鳞纹似的焊缝。为了实现激光密封焊接，对于激光光斑的重列的熔斑形成鱼鳞纹似的焊缝。为了实现激光密封焊接，对于激光光斑的重复频率有一定要求，由于每个熔斑断面形状为半球形，为了达到一定厚度的复频率有一定要求，由于每个熔斑断面形状为半球形，为了达到一定厚度的熔深，只有在高重复频率下才能达到密封焊接，一般要求重叠率在熔深，只有在高重复频率下才能达到密封焊接，一般要求重叠率在70%以上。以上。图图1给出就是激光脉冲焊接的焊缝。给出就是激光脉冲

3、焊接的焊缝。图1 激光脉冲焊接接头5/3/2022 激光脉冲频率是指激光器在一秒内能打出多少个脉冲的能力，单位是激光脉冲频率是指激光器在一秒内能打出多少个脉冲的能力，单位是赫兹（赫兹（Hz）。在激光功率恒定的情况下，频率越高，每个激光脉冲输出的）。在激光功率恒定的情况下，频率越高，每个激光脉冲输出的能量就越小。因此要在保证激光能量足够熔化金属的情况下，考虑加工的能量就越小。因此要在保证激光能量足够熔化金属的情况下，考虑加工的速度，才能确定激光的输出频率。例如，在激光修补模具的场合，速度，才能确定激光的输出频率。例如，在激光修补模具的场合，15Hz左右的频率已经能满足焊接需要，过高的频率会导致激

4、光的脉冲能量过低，左右的频率已经能满足焊接需要，过高的频率会导致激光的脉冲能量过低，从而造成焊接的失败。从而造成焊接的失败。 激光焊接频率在一些对焊接效率有要求的时候，会有很大的作用，尤激光焊接频率在一些对焊接效率有要求的时候，会有很大的作用，尤其是在一些精密部件的激光焊接上面，配合振镜加上扫描系统的时候，频其是在一些精密部件的激光焊接上面，配合振镜加上扫描系统的时候，频率的作用将会更大，如何调整到合适的频率，是需要焊接技术人员根据具率的作用将会更大，如何调整到合适的频率，是需要焊接技术人员根据具体工艺要求来解决的一个技术问题。体工艺要求来解决的一个技术问题。2.1 激光脉冲频率对焊接的影响激

5、光脉冲频率对焊接的影响5/3/20222.2 激光脉冲频率、脉宽和峰值功率的关系对激光焊接的关系激光脉冲频率、脉宽和峰值功率的关系对激光焊接的关系 一般在激光焊接机上面，电流越大激光能量就越强，脉宽跟能量也是有关系一般在激光焊接机上面，电流越大激光能量就越强，脉宽跟能量也是有关系的，脉宽大平均功率就会越大，脉宽窄时峰值功率会变高；频率越高的时候，单的，脉宽大平均功率就会越大，脉宽窄时峰值功率会变高；频率越高的时候，单位时间内一个地方的激光点数就会越多，但单个激光能量会下降。图位时间内一个地方的激光点数就会越多，但单个激光能量会下降。图2给出的是给出的是国内某公司推出的脉冲光纤激光器（如图国内某

6、公司推出的脉冲光纤激光器（如图3所示）的激光脉冲频率、脉宽和峰值所示）的激光脉冲频率、脉宽和峰值功率的关系，当脉冲宽度功率的关系，当脉冲宽度0.5ns时，单脉冲的峰值功率达到了时，单脉冲的峰值功率达到了35KW。图2 激光脉冲宽度、频率和峰值功率的关系5/3/2022图3 国内某公司推出的皮秒脉冲光纤激光器5/3/2022图4 激光器的峰值功率和脉冲频率、宽度图4给出的是该激光器能够控制的输出脉冲宽度、频率和峰值功率。5/3/2022 就激光焊接而言，所需要的焊接激光功率和激光脉冲频率之间，应该就激光焊接而言，所需要的焊接激光功率和激光脉冲频率之间，应该根据实际情况进行设备的选择。在频率的调整

7、上，主要是看客户的焊接根据实际情况进行设备的选择。在频率的调整上，主要是看客户的焊接要求，如果利用一台基本的硬光路为要求，如果利用一台基本的硬光路为500W的激光焊接机可以达到在低的激光焊接机可以达到在低频率下的客户所有的焊接要求，就可以考虑用频率下的客户所有的焊接要求，就可以考虑用350W的设备来进行高频的设备来进行高频率的焊接，这样一来设备的成本价格就会少一些，客户也会更加倾向于率的焊接，这样一来设备的成本价格就会少一些，客户也会更加倾向于这一选择。这一选择。 5/3/20223. 3. 小结小结 激光脉冲焊接工艺中的是脉冲频率对材料焊接工艺具有重要影响，特激光脉冲焊接工艺中的是脉冲频率对材料焊接工艺具有重要影响，特别是对有密封要求的焊接工况或对焊接效率有较高要求的情况下，在激光别是对有密封要求的焊接工况或对焊接效率有较高要求的情况下，在激光功率恒定的情况下，频率越高，单脉冲的峰值功率越低。功率恒定的情况下，频率越高，单脉冲的峰值功率越低。5/3/20224. 4. 作业思考题作业思考题）若激光器功率恒定时，说明激光脉冲频率和脉冲峰值功）