激光焊接激光器类型特点和工作原理

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CO2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0.25mm。CO2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0.75-0.1mm。2）功率不同YAG固相激光器产生的光束功率一般能达到4000~6000W左右,现在最大功率已达到10000W。CO2气体激光器产生的光束功率却能轻易达到20000W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。CO2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CO2激光焊机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3C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固相激光器的工作原理激光电源首先把脉冲氙灯点着，通过激光电源对氙灯脉冲放电，形成一定频率，一定脉宽的光波，该光波经过聚光腔辐射到Nd3+：YAG激光晶体上，激发Nd3+：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，同其他分子激光器一样，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。CO2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，CO2有三种不同振动办法：①二个氧原子沿分子轴，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。②两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。③三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。CO2激光器的激发过程：CO2激光器的主要工作物质是CO2、He、N2等组成的混合气体，激光由CO2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