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激光焊接机的正确选择

文章来源:博特激光人气:425发表时间:2016-07-25

一、激光焊接机的选择

  在选择激光焊接机时,一般需要考虑以下因素:

  1、光学特性:光斑大小(激光棒直径、光纤直径和类型、出射头参数)、焦面高度、景深、光斑位置、光斑入射角度;

  2、控制特性:反馈控制方式、功率波形的选择。

  激光焊接机的光学特性在打样时就可以确定,用户在最初试制产品时就可以直观的确定焊接效果,因此这里不再赘述,而是重点介绍影响激光焊接一致性的激光控制特性。

  目前在市场上销售的激光焊接机从控制特性上主要分为两大类:电流负反馈和激光功率负反馈。

  电流负反馈是控制激光泵浦氙灯电流使其每次保持氙灯电流恒定的一种控制方式。但是,激光输出功率与泵浦氙灯的电流并不是成线性正比关系,而且随着泵浦氙灯使用时间的延长,电光转换效率显著降低,就会使输出激光能量减小,从而影响焊接效果的一致性。

  激光功率负反馈是在激光腔的输出端加一个光电检测器,将检测到的激光功率与所需的激光功率进行比较,进而控制氙灯泵浦电流大小的一种控制方式。

  激光功率负反馈分为实时负反馈和非实时负反馈两种。实时负反馈就是在一个激光功率脉冲内将检测到的激光功率与所需的激光功率进行比较,进而控制氙灯泵浦电流大小的一种控制方式。非实时负反馈是将前一个脉冲检测到的激光功率波形与设定波形进行比较,然后确定下一个脉冲激光泵浦氙灯电流大小的控制方式。功率负反馈激光焊接机的组成框图如图1所示。

  


  图1 功率负反馈激光焊接机组成框图

  与电流负反馈控制相比,采用激光功率负反馈,输出激光能量的控制精度可以大大提高,尤其适合于大批量生产当中。图3是博特激光15W激光焊接机分别在电流负反馈和激光功率负反馈控制状态下激光输出能量的波动情况。

  图2 激光功率负反馈和电流负反馈时输出激光能量的

  从图2可以看出,在近似相同输出功率条件下,电流负反馈下的能量不稳定度大于8%,而激光功率负反馈下的输出能量不稳定度小于3%。而且随着激光焊接机泵浦氙灯使用时间的延长,泵浦氙灯的电光转换效率会进一步降低,电流负反馈状态下输出能量会逐渐减少,需要质量控制人员经常检测输出激光能量,从而增加生产成本。而采用激光功率负反馈时,系统在自动的比较输出激光能量的大小并实时调节补偿泵浦氙灯电流的大小,因此可以保证输出激光能量始终在一个比较稳定的范围内。

  另外,采用激光功率负反馈控制的激光焊接机很容易实现激光功率的波形控制,实际上,对于不同的材料,采用不同的激光功率波形,可以使焊接效果更加精美,有时甚至采用传统方式焊接不了的材料也可以通过改变激光功率波形而得到比较好的焊接效果。图4是光通讯行业中的蝶形激光器焊接当中分别采用方波和编程波形时的焊接效果。

  图3中A是所要焊接的蝶形激光器的示意图,图中B下部是采用B上部所示激光功率波形时所得到的焊接效果,C是采用C上部的激光功率波形焊接时得到的焊接效果。检测表明,图C中的由于焊斑下凹,其强度远远高于图B中的焊斑突起时的焊接强度。可见,选择合适的激光功率波形,对得到较好的焊接效果非常重要。

     

图3不同激光功率波形时蝶形激光器的焊接效果


  在选择激光功率波形时,一般来讲,在输出相同的激光能量的前提下,脉宽越宽,焊斑越大;激光功率波形峰值功率越高,焊斑越深。目前来没有一套完整的激光功率波形的设置方法,用户可在使用过程中逐步摸索,探寻适合自己产品的激光功率波形。

  激光焊接机的选择,对批量加工成品率影响至关重要;因此,用户在条件许可的前提下,可尽量采用激光功率实时负反馈焊接机来提高产品的优良率

此文关键词:激光焊接机