一、光纖激光器簡(jiǎn)介

光纖激光焊接是激光焊接的緊張組成部門，重要用于焊接薄壁資料和焊 接。焊接進(jìn)程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件外面，外面熱量經(jīng)由進(jìn)程熱傳導(dǎo)向內(nèi) 部分散，經(jīng)由進(jìn)程節(jié)制激光功率、焊接速率、離焦量及尺寸等焊接參數(shù)，使工件 融化，組成特定的熔池。由于其奇特的特色，已勝利地利用于大中型件焊接中。

1.1 光纖激光焊接道理

光纖激光器是指用攙雜光纖作為增益介質(zhì)、該光纖自己又起到導(dǎo)波作用的激 光器，一樣平常由增益介質(zhì)、諧振腔、泵浦源三部門組成。泵浦光入射到含有增益介 質(zhì)的諧振腔內(nèi)，泵浦波長(zhǎng)上的光子被攙雜光纖介質(zhì)接收，組成激光能級(jí)的“粒子 數(shù)反轉(zhuǎn)”，受激發(fā)射的光波經(jīng)諧振腔鏡的反應(yīng)和振蕩組成激光輸入。

其焊接道理是利用持續(xù)激光來(lái)實(shí)現(xiàn)電、光、熱能的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)焊接。其詳細(xì)事情步調(diào)是：穩(wěn)壓激光電源模塊在微處置器節(jié)制下，為光纖激光器供給恒定 電流，經(jīng)由進(jìn)程高功率激光二級(jí)管輸入牢固波長(zhǎng)的持續(xù)激光，該激光束經(jīng)由進(jìn)程操縱光纖 準(zhǔn)直聚焦在工件外面，在 PLC 或產(chǎn)業(yè) PC 機(jī)的節(jié)制下，挪動(dòng)數(shù)控事情臺(tái)，從而完 成焊接。焊接時(shí)所要的脈沖激光的功率、事情臺(tái)速率、挪動(dòng)偏向均可用單片機(jī)、 PLC 或產(chǎn)業(yè) PC 機(jī)來(lái)節(jié)制，經(jīng)由進(jìn)程對(duì)激光的功率的調(diào)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的分歧焊接效 果。

1.2 光纖激光器焊接特色

●具有高的深寬比，焊縫寬度小，熱影響地域小，變形小，焊接速率快

●焊縫平坦、雅觀，焊后無(wú)需處置或只要簡(jiǎn)略處置工序

●焊縫品質(zhì)高，無(wú)氣孔，可減少和優(yōu)化母材雜質(zhì)

●構(gòu)造焊后可細(xì)化，焊縫強(qiáng)度、韌性至多相當(dāng)于乃至跨越母材金屬

●可準(zhǔn)確節(jié)制，聚焦光點(diǎn)小，可高定位，易實(shí)現(xiàn)主動(dòng)化

●可實(shí)現(xiàn)某些異種資料間的焊接

●可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、對(duì)接焊、疊密封焊等

1.3 實(shí)用資料及行業(yè)

可利用于金屬的銜接、密封。 普遍利用于裝備電子、手機(jī)通訊、電子元件、汽車、汽車配件及工藝禮

品等行業(yè)。

 二、ZXF1000 光纖半導(dǎo)體連續(xù)激光焊接機(jī)簡(jiǎn)介

    ZXF1000光纖半導(dǎo)體連續(xù)激光焊接機(jī)采納聯(lián)品光纖激光器，共同應(yīng)用光纖傳輸，經(jīng)光 纖輸入聚焦后，對(duì)焊件結(jié)束多面或多點(diǎn)焊接，具有光束品質(zhì)好，光斑平均細(xì) 小，裝配挪動(dòng)便利等長(zhǎng)處。別的，由于激光器的熱透鏡效應(yīng)帶來(lái)的光束情勢(shì)變 化惹起的聚焦光束的焦面浮動(dòng)經(jīng)由進(jìn)程光纖傳輸后獲得有用的克制，使焊接品質(zhì)的 穩(wěn)固性，焊縫品質(zhì)顯著獲得進(jìn)步。

光纖激光器具有高功率、抱負(fù)的光束品質(zhì)、光纖傳導(dǎo)和高電光轉(zhuǎn)換效力等特 性，并且體積小、性高。

2.1 ZXF1000 光纖半導(dǎo)體連續(xù)激光焊接機(jī)體系組成

 ZXF1000光纖激光焊接體系由光纖激光器、光纖藕合體系、光纖導(dǎo)光體系、 冷卻體系等組成。

光纖激光器采納外洋入口激光器，輸入 1070nm 波長(zhǎng)的光束，光束品質(zhì)優(yōu)良。 容許持續(xù)和脈沖兩種情勢(shì)輸入激光，持續(xù)方法輸入激光值 1000W。

光纖導(dǎo)光體系尺度設(shè)置裝備擺設(shè)為 1 路光纖。

ZXF1000光纖半導(dǎo)體連續(xù)激光焊接機(jī)節(jié)制模塊高度主動(dòng)化，用戶只要關(guān)上鑰匙開(kāi)關(guān)，在 幾秒鐘內(nèi)體系主動(dòng)實(shí)現(xiàn) CPU 及內(nèi)存自檢、節(jié)制體系自檢、焊接參數(shù)挪用等一 系列舉措，具有很高的事情效力。

ZXF1000 采納先輩的激光節(jié)制體系，半導(dǎo)體泵浦不停保持在低電流狀況下工 作，老化后主動(dòng)切換到其余模塊，包管歷久輸入穩(wěn)固的激光功率。 

2.2 機(jī)能參數(shù) 

激光波長(zhǎng)

1070nm

激光輸入功率

1000W

光纖輸入數(shù)目

單支光纖

激光頻率

持續(xù)

光纖長(zhǎng)度

5m

光纖可曲折半徑

200mm

件耗電功率

2kW

輸入功率穩(wěn)固性

±2%

尺寸（W*D*H）

448 * 580 * 132mm

分量

40Kg

事情溫度規(guī)模

10-50℃

激光水冷溫度規(guī)模

21-25℃

冷卻方法

水冷

冷卻水流量

3.5L/min

冷水機(jī)尺寸（W*D*H）

520*680*1230mm

冷水機(jī)電力請(qǐng)求

380V/50Hz

激光器對(duì)準(zhǔn)定位

紅光唆使

2.3 事情情況請(qǐng)求 

1、情況溫度請(qǐng)求在 10-40℃之間。

2、溫度低于 35℃，濕度請(qǐng)求小于 90%。

3、供電顛簸：±5%，地線相國(guó)內(nèi)請(qǐng)求。電壓振幅 5%以上的地域， 應(yīng)加裝電子式主動(dòng)穩(wěn)壓、穩(wěn)流裝配。

4、裝配裝備鄰近應(yīng)無(wú)激烈電磁旌旗燈號(hào)滋擾。裝配地四周有無(wú)線電發(fā)射站

（或中繼站）。

5、地基振幅：小于 50um；振動(dòng)加速率：小于 0.05g。有大批沖壓等機(jī) 床裝備在鄰近。

6、裝備空間請(qǐng)求要包管無(wú)煙，金屬拋光研磨等粉塵嚴(yán)重的事情環(huán) 境。

7、氣壓：86-106kpa。

8、某些情況應(yīng)裝靜電地板，增強(qiáng)屏障等

三、光纖激光機(jī)和脈沖半導(dǎo)體連續(xù)激光焊接機(jī)比較

.1 光纖激光器和脈沖焊接器焊接金屬的道理差別

 脈沖激光焊接為熱傳導(dǎo)焊接 激光輻射加熱工件外面，一部門激光被反射，一部門被資料接收，光能得以

轉(zhuǎn)化為熱能，資料外面層的熱以熱傳導(dǎo)的方法繼承向資料深處通報(bào)，經(jīng)由進(jìn)程節(jié)制激 光脈沖的寬度、能量、峰值功率和反復(fù)頻率等參數(shù)，使工件融化，組成特定的熔 池，末了將兩焊件熔接在一起。

光纖激光器焊接為激光深熔焊 當(dāng)功率密度比擬大的激光束照耀到資料外面時(shí)，資料接收光能轉(zhuǎn)化為熱能，

資料被加熱融化至汽化，發(fā)生大批的金屬蒸汽，在蒸汽加入外面時(shí)發(fā)生的 力下，使融化的金屬液體向四周排斥，組成凹坑，跟著激光的繼承照耀，凹坑穿 入更深，當(dāng)激光結(jié)束照耀后，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝結(jié)后將兩焊件焊接在

—起。

這兩種焊接機(jī)理依據(jù)現(xiàn)實(shí)的資料性子和焊接要來(lái)抉擇，經(jīng)由進(jìn)程調(diào)理激光的各 焊接工藝參數(shù)獲得分歧的焊接機(jī)理。這兩種方法根本的差別在于：前者熔池表 面堅(jiān)持關(guān)閉，而后者熔池則被激光束穿透成孔。傳導(dǎo)焊對(duì)體系的擾動(dòng)較小，由于 激光束的輻射沒(méi)有穿透被焊資料，以是，在傳導(dǎo)焊進(jìn)程當(dāng)中焊縫不易被氣體侵入； 而深熔焊時(shí)，小孔的賡續(xù)關(guān)閉能招致氣孔。傳導(dǎo)焊和深熔焊方法也可以或許在統(tǒng)一焊 接進(jìn)程當(dāng)中互相轉(zhuǎn)換，由傳導(dǎo)方法向小孔方法的改變?nèi)Q于施加于工件的峰值激光 能量密度和激光脈沖持續(xù)光陰。激光脈沖能量密度的光陰依賴機(jī)可以或許使激光焊接 在激光與資料互相作用時(shí)代由一種焊接方法向另一種方法改變，即在互相作用過(guò)

程中焊縫可以或許先在傳導(dǎo)方 式下組成，然后再改變成 小孔                                                                                        方法。

左圖為熱傳導(dǎo)焊接與 激光深熔焊模仿及焊縫描寫。

3.2 相對(duì)脈沖激光器的

1、增益介質(zhì)的外面積/體積比大 光纖激光器采納光纖做增益介質(zhì)，具有很大的外面積/體積比，這使其具有

好的散熱機(jī)能，是以，縱然高功率的光纖激光器，增益介質(zhì)也不會(huì)遭到 熱侵害，一樣平常無(wú)需對(duì)增益介質(zhì)采用分外的散熱步伐，而其余品種的激光器，增益 介質(zhì)的散熱問(wèn)題是要重點(diǎn)斟酌的，是以，該特色是光纖激光器所的

2、優(yōu)良的雙波導(dǎo)限定機(jī)制 高功率光纖激光器采納雙包層有源光纖，這類雙包層光纖是一種雙波導(dǎo)結(jié)

構(gòu)，高功率的多模泵浦光被限定在直徑較大的內(nèi)包層中傳輸，為采納高功率便宜 的多模泵浦光供給了前提，旌旗燈號(hào)激光在直徑很小的具有圓對(duì)稱波導(dǎo)布局的纖芯中 發(fā)生和傳輸，在小芯徑纖芯波導(dǎo)的限定下，旌旗燈號(hào)激光可獲得抱負(fù)的光束品質(zhì)和 小的出光光斑直徑，這是全光纖激光器吸引力的緊張?zhí)厣?，雙包層光纖具有 低閾值、力、窄線寬、可調(diào)諧等。在高功率激光器中，今朝尚未一種 激光器可以或許出。優(yōu)良的光束品質(zhì)和小的出光光斑直徑在激光利用中具有

緊張的意義，可以使后續(xù)利用裝備的光學(xué)體系更簡(jiǎn)略，體積更小，事情間隔更長(zhǎng)， 激光聚焦光斑更小，事情效力更高，加工深度更深，加工品質(zhì)更好等等。

3、固有的全關(guān)閉柔性光路 全光纖激光器的光路全體由光纖和光纖元件組成，光纖和光纖元件之間采納

光纖熔接技巧銜接，全體光路關(guān)閉在光纖波導(dǎo)中。這類自然的全關(guān)閉性光路 一旦組成，無(wú)需另加斷步伐便可自成體系，實(shí)現(xiàn)與外界情況的斷。由于光纖 渺小并具有很好的柔性，光路可環(huán)繞和沿渺小的管道穿行，是以，全光纖激光器 可以或許在比擬頑劣的情況下事情，輸入光可穿過(guò)狹小的裂縫或沿渺小的管道結(jié)束遠(yuǎn)

間隔傳輸。

4、光路具有免保護(hù)特征 假如光纖和光纖元件自己能有歷久穩(wěn)固性，全體光路將歷久穩(wěn)固，無(wú)需保護(hù)。

要分外指出的是，這類免保護(hù)的特征并不是弗成保護(hù)和培修，在要的情況下， 全體光路的保護(hù)和培修異樣可以或許結(jié)束，是以，與氣體和固體等激光器要頻仍的

保護(hù)和培修比擬，全光纖激光器光路的免保護(hù)特征優(yōu)良，而與半導(dǎo)體激光器的弗成培修性比擬，全光纖激光器的可保護(hù)性和可培修性又表現(xiàn)出顯著的。 5、壽命長(zhǎng) 采納單芯結(jié)半導(dǎo)體泵浦激光器作為光纖激光器的泵浦源，全光纖激光器將具有長(zhǎng)壽命的特色，是以，持續(xù) 光纖激光器的應(yīng)用壽命都曾經(jīng)跨越十萬(wàn)小

 6、體積小分量輕 光纖激光器由于光路可環(huán)繞，光路占用空間較小，在采納單芯結(jié)半導(dǎo)體泵浦

激光器做泵浦源的情況下，泵浦激光器可疏散裝配，具有很好的散熱特征，在安 裝密度不高的情況下，采納風(fēng)冷便可，在裝配密度較高的情況下，只要大批通水 便可滿足散熱請(qǐng)求，是以，全光纖激光器的體積比異樣輸入功率的氣體和固體激 光器體系更小，分量更輕

7、輸入功率大

光纖激光器輸入功率在沖破 100W 今后，輸入功率程度飛速增加，只用了 5 年閣下的光陰，到達(dá)的輸入功率程度曾經(jīng)跨越了 YAG 固體激光器和 CO2 氣體激 光器用三十多年到達(dá)的輸入功率程度，今朝光纖激光器的實(shí)驗(yàn)室程度曾經(jīng)跨越 10 萬(wàn)瓦，5 萬(wàn)瓦的光纖曾經(jīng)商品化，可以或許預(yù)感，光纖激光器將成為歷久持續(xù)輸 出功率的激光器。

8、節(jié)水節(jié)電節(jié)本錢低落 光纖激光器具有優(yōu)良的熱機(jī)能，電光效力較高，節(jié)水節(jié)電，緊張的是可