激光焊接设备介绍

激光焊接装备

(GDLASER-光大激光)1.激光器2.光路系统3.焊接机床4.常用加工系统激光焊接装备一、焊接用大功率激光器气体激光器:

CO2气体激光器固体激光器:

Nd:YAG激光器（棒状）（弧光灯泵浦；激光二极管泵浦）光纤激光器FiberLaser

碟形激光器DiskLaser

半导体阵列激光器DirectDiodeLaser

CO2气体激光器固体激光器二、光路系统透射式聚焦系统透射聚式焦镜成本低、入射光束易于调整、允许光束有小偏移，但易产生热透镜效应，污染后不易擦洗，使用受命短，常用在激光功率较低的激光加工系统中，其中制造简单的平－凸透射聚焦镜最为常用反射式聚焦镜能承受高功率密度的激光,热透镜效应少，稳定性高，镜片可擦洗，使用寿命长，一般用于较高功率水平和苛刻环境下，其中最常用抛物面反射聚焦镜，抛物面反射聚焦镜是最难调整的反射镜之一，入射光束轻微的偏移将导致聚焦功率密度急剧下降。2.1镜片材料（一）反射镜材料无氧铜（OFHC）导热性好；但铜很软不易进行光学抛光和擦细。一般金刚石超精车加工或抛光后镀金、镀钼、镀介质膜；铜反射镜镀金膜，反射率98%以上。反射镜材料（续）钼（MO）钼镜的反射率较低（<96%），但硬度高，可擦拭而不留擦痕，不粘金属溅射物，故较宜用在易受污染的部位，如聚焦镜。反射镜材料（续）硅导热系数相当高，热膨胀系数很小（铜的15%）。热稳定性比铜好，镜面更不易受热变形。较高的硬度、稳定的化学性质和良好的抛光性能，价格中等。但脆，不宜机械加工。反射镜材料（续）锗与硅一样具有良好的抛光性。是CO2激光的透射材料。作为反射镜材料，仅用来代替谐振腔的全反射镜。镀介质膜可反射99%的激光，剩余1%的激光透过锗基体，被光-电器件接收，以连续监测激光器功率。（二）透射镜材料硒化锌（ZnSe）吸收率低，导热性能差，热膨胀系数高；可通过指示红光，调光非常方便。如果镀膜吸收率很低，并且能保持没有灰尘，则ZnSe是最好的材料。但如果膜层吸收率高或环境中尘埃较多、则ZnSe易受过热影响，变形，常用于输出镜。透射镜材料（续）砷化镓（GaAs）

吸收率高，导热性能好，热膨胀系数小，因此对抗过热性能明显优于ZnSe，对可见光不透明。常用于窗口镜、聚焦镜。透射镜材料（续）锗（Ge）价格便宜，但吸收率较高，对可见光不透明，常用于尾镜取样。绿化钾（KCL）吸收率很低，价格低廉，但极易潮解，须镀防潮膜。2.2镀膜（1）作用反射膜提高反射率（金、银），提高寿命（钼、铬）增透膜防止界面反射，提高透过率。用表面光学薄膜消除光学元件的表面反射。（2）常见膜层代号30%~99.7%反射百分比AR-增透膜Anti-reflectiveHG硬金膜MO钼膜EG-增强金膜EnhancedGoldES-增强银膜EnhancedSilverPS-保护银膜ProtectedSilverUC-不镀膜Uncoated3.3镜片选用（1）激光器谐振腔镜片（2）透射式聚焦镜适用范围及优缺点：一般功率为2kW以下。污染后不宜擦洗热透镜效应严重不能承受高功率光束不能对中时，聚焦效果较好。透射式聚焦镜（续）

分类及特点：平凸、月牙形、非球面和衍射光学系统。

平凸结构最简单，加工方便，聚焦光斑较大；月牙形加工较复杂，较小球差，聚焦光斑较小。

非球面结构最为复杂，加工复杂，可彻底消除球差，聚焦光斑最小。（3）反射聚焦镜适用范围及优缺点：虽然吸收率与透镜差不多（~1%），但导热系数高，且通水冷却，适用于2kW以上。镜面稳定，热畸变小，破坏阈值高。可擦洗、热稳定性高、不会炸裂等优点。反射聚焦镜（续）

分类及特点球面：寿命长，价格低，修复方便。聚焦效果差，用于功率密度要求不高的场合。抛物面：价格高，修复困难，超精车加工，聚焦效果很好。但最难调整，轻微偏差导致聚焦效果迅速下降。积分镜：把激光束变成能量均匀分布的矩形光斑，适用于材料的表面处理。

（4）平面反射镜用于外光路光束传输和反射。（5）斜面反射镜一般与反射聚焦镜匹配使用。（6）屋脊反射分焦镜实际的焊接越来越多地采用双焦技术，即把焦斑分成两个等效的部分，各有发挥50%的总能力。两个靠的很近的焦点通常是沿着焊缝两边排列。能够显著地提高裂缝焊接时的安全性，焊接质量高。

三、焊接机床由于激光焦点非常细小，一般要求拼缝间隙小于板厚的15％，因此对焊接机床，尤其是夹具提出了很高的要求。对于某些应用场合，焊接机床（夹具）是整个激光焊接系统最重要的部分，直接决定了系统的好坏。1.边部处理