激光焊接原理*激光焊接技术发展*光纤激光器的技术

    激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。激光指在能量相应于两个能级能量差的光子作用下，诱导在高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。其产生的基本条件包括泵浦源、激活介质和谐振腔等。激光具有方向性好、单色性好、相干性好和光脉冲可以极窄的特点。
爱恩斯坦于1917年就已经提出了受激发射的基础理论，但真正具有应用价值的激光器的出现却迟后了几十年。1960年第一台红宝石激光器出现，1983年1kw co2气体激光器首次上市，1990年出现了10 kw co2气体激光器，1993年1kwnd:yag固体激光器首次上市，1994年2kw nd:yag固体激光器上市，1995年3kwnd:yag固体激光器上市，同年出现30kwco2气体激光器。近年来，不断有不同类型的大功率激光器的上市。目前在焊接领域能实用的co2气体激光器的最大功率约为30kw，固体激光器约为10 kw。 
     昆山科德优激光设备有限公司，是一家专业致力于工业激光设备的研发、生产和销售，并为广大用户提供整套激光应用解决方案的高新技术企业。
     科德优激光拥有自主创新研发能力，可批量和定制的制造体系，产品涵盖激光切割，激光打标，激光焊接等系列的多种机型，应用领域涉及手机、电脑、钣金加工、金属加工、电子、印刷、包装、皮革、服装、工业面料、广告、工艺、家具、装饰、医疗器械等众多行业，秉承“引领科技，品德至上，优质服务”的经营理念，科德优激光以强有力的技术力量和品牌战略，赢得广大客户的信赖和支持。
1 焊接激光器
由于激光具有非常好的优点，上世纪70年代，激光技术就已经开始在焊接领域应用，目前在焊接方法领域的研究比例中，激光焊接约占20％，仅次于气体保护焊。焊接用激光器要求功率密度高（104-1015w/cm2）、功率密度分布呈基模态、光束质量好。常用的焊接激光器主要包括如下几种：co2气体激光器、nd:yag激光器、光纤激光器、碟形yag激光器和半导体阵列激光器等。表1为几种焊接激光器性能参数的比较。
     激光电弧联合焊接法
激光焊接具有焊缝深宽比大、热影响区窄、焊接速度快、焊接线能量低、焊接变形小、聚焦后的光斑直径小（0.2~0.6mm）和能量密度高（106w/cm2）的特点，但是对焊接接头装配精度和间隙要求高，焊缝易出现气孔、裂缝和咬边等缺陷，设备投资大，能量转换效率低。而常规的熔化极电弧焊虽然焊接速度慢、焊接线能量大、熔深小、热影响区大、焊接变形大，但是设备投资小，对间隙不敏感，能填充金属。因此，近年来激光焊接的发展趋势之一就是采用激光＋电弧的联合焊接方法，将激光和电弧两种热源的优点集中起来，弥补单热源焊接工艺的不足。图2为激光和电弧复合热源的焊接示意图。图3为三种焊接条件下的焊缝熔深的对比，上面那帧图像为电弧焊的熔深、中间为激光焊的熔深、下面为激光＋电弧复合热源的熔深，从中可以看出，复合热源的焊缝具有很好的焊缝熔深和深宽比。
   综上几点，激光-电弧复合热源焊通过两种方法的优势互补, 达到了1+1>2的效果。主要优点如下：
(1) 焊接能量集中，焊接速度快，熔深大，比激光焊和电弧焊都好；
(2) 电弧过程稳定，即使是在小电流条件下如15a的情况下也能稳定焊接；
(3) 焊缝成型美观，变形小，焊后矫正量小，比激光焊好；
(4) 单位线能量低，焊接变形小，与激光焊相当；
(5) 对接头间隙不敏感，比激光焊好很多；
(6) 可以通过焊丝改善焊缝的性能，比激光焊好；
(7) 大扩大了激光在工业中的应用范围，促进了焊接自动化程度。
   激光焊接在工业中的应用情况
随着大功率激光器的出现，激光焊接在机械、汽车、造船、航空航天、钢铁、海洋工程、零件表面修复等工业领域获得了日益广泛的应用。目前欧美及日本的一些造船厂已经采用激光焊接技术，具有典型代表意义的是德国的meyer造船厂已经全部采用激光电弧联合焊接方法进行轮船的焊接。下面以一组图片展示激光焊接在工业中的应用情况

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