準連續(xù)光纖激光器焊接穩(wěn)定性效果分析及簡單介紹
2023-09-16 10:42:34
準連續(xù)光纖激光器焊接穩(wěn)定性效果分析及簡單介紹
激光焊接領(lǐng)域，目前我們使用最多的是脈沖激光器、連續(xù)激光器、準連續(xù)激光器，這3大類激光器的特點主要是：
1.脈沖激光器基于YAG激光器原理，單脈沖能量高，耗電大，需要定期更換氙燈等耗材，必須配備冷水機，但是，此類激光器是個非常成熟的激光器，單機成本相對較低，也是目前金屬焊接類使用最廣的一款激光器；因為基于YAG激光器原理，整體行業(yè)內(nèi)受制于技術(shù)條件的限制，目前無法將激光器功率做到非常大，常規(guī)的一般在500瓦功率范圍之內(nèi)，國內(nèi)最高的也就是1000瓦的激光功率；電光轉(zhuǎn)換效率不高（13%左右）；
我們可以這樣理解：脈沖激光器相當于用錘子往墻上砸圖釘，需要一錘一錘砸下去，每砸一下就是一個脈沖，當然，當錘子很重的時候，我們就拿不動了，也就是達到了激光器的極限。
上圖為——脈沖激光器焊縫
2.連續(xù)激光器基于YLP光纖激光器原理，因為可以連續(xù)不停的恒定功率出光（當激光器出光點足夠快和多的時候，就連成了一條線），輸出激光器的能量是恒定的，激光器的穩(wěn)定性非常好，光斑模式也非常好，電光轉(zhuǎn)換效率也非常高（30%左右），而基于光纖激光器的原理，行業(yè)內(nèi)有單模激光器和多模激光器的區(qū)分，單模激光器的光束質(zhì)量非常好，因為是一束光的模式，可以把激光搞到足夠細，非常適合精細加工領(lǐng)域的應用，而多模激光器就是幾個單模光纖激光器的合成，光束質(zhì)量沒有單模激光器的好，但是，可以把激光器的功率做到足夠大，理論上多模激光器可以做到足夠大，非常適合現(xiàn)在的厚板焊接；此類激光器因為擁有足夠的穩(wěn)定性和極高的電光轉(zhuǎn)換效率，一般價格相對較高，且非常耐用，從長久的經(jīng)濟效益來看的話，具有極高的性價比，目前在非常難焊接的領(lǐng)域（例如鋁板焊接）應用非常廣泛。
我們可以這樣理解：連續(xù)激光器相當于往墻上按圖釘，需要持續(xù)不停的往下按，因為這個圖釘非常鋒利，再加上用手按壓或者機器按壓，理論上只要圖釘不斷，我們就可以施加足夠多的力把圖釘按壓下去。
上圖為——連續(xù)激光器焊縫
3.準連續(xù)激光器（我們行業(yè)內(nèi)稱之為QCW激光器）是基于YLP光纖激光器和YAG激光器的雙重原理，就是在連續(xù)激光器內(nèi)部加載一個調(diào)制電路的開關(guān)（Q開關(guān)），輸出的功率就是連續(xù)狀態(tài)的峰值功率，這類激光器我們往往用在非常規(guī)應用的狀態(tài)下及兼顧要求非常高性價比的狀態(tài)下，例如在某個不需要很大功率的狀態(tài)下的高峰值焊接和打標。這類激光器的電光轉(zhuǎn)換效率也非常高（30%），所采用的基層YLP光纖激光器一般都是單模連續(xù)激光器，這樣才能對激光器進行較好的電路控制，是一款我們近幾年需要重點關(guān)注和了解的一款重量級激光器，可以在連續(xù)激光器的模式下工作，也可以在脈沖激光器的模式下工作，在脈沖模式下的峰值功率是在連續(xù)模式下的10倍，可以完美的替代傳統(tǒng)的脈沖激光器，基于此類激光器免維護的特點和良好的光束質(zhì)量和連續(xù)峰值功率，未來可能完全替代脈沖激光器而一統(tǒng)天下。
再加一點：QCW準連續(xù)激光器在激光打標或者激光打點領(lǐng)域也有非常大的應用！
我們可以這樣理解：QCW準連續(xù)激光器相當于用一個相對力量的錘子以固定的力度往墻上砸圖釘，因為這個圖釘也很鋒利，所以，很容易砸到墻上。
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基于如上的原因，我們本次將重點參考QCW準連續(xù)激光器的焊斑均勻度，實驗如下：
（1）、1500瓦激光器；
（2）、振鏡焊接模式；
（3）、旁軸輔助氣體；
（4）、峰值功率參數(shù)（300瓦、600瓦、900瓦、1200瓦、1500瓦）5組；
（5）、點焊不銹鋼材料；
以下數(shù)據(jù)來源于某激光器廠家數(shù)據(jù)，我們重點了解一下激光器功率穩(wěn)定性和光斑均勻度：
（1）、焊點尺寸1.1-1.3mm，平均焊點尺寸1.22mm，焊點波動9.8%；
（2）、焊點尺寸1.79-2.1mm，平均焊點尺寸1.94mm，焊點波動8.2%；
（3）、焊點尺寸2.3-2.57mm，平均焊點尺寸2.48mm，焊點波動7.2%；
（4）、焊點尺寸2.43—2.97mm，平均焊點尺寸2.76mm，焊點波動7.6%；
（5）、焊點尺寸2.67—3.12mm，平均焊點尺寸2.89mm，焊點波動7.2%；
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根據(jù)以上，我們可以清晰的看出，激光峰值功率在1500瓦范圍之內(nèi)，焊點波動范圍全部控制在8%范圍之內(nèi)，能量集中且穩(wěn)定，焊點均勻。
所以，目前我們所知的QCW準連續(xù)激光器的主要優(yōu)點就是：
（1）、激光器壽命長（各廠家均稱理論值10萬小時），我們拭目以待，用時間去驗證；
（2）、光束質(zhì)量好，能量穩(wěn)定性高；
（3）、結(jié)構(gòu)簡單小巧，方便集成；
（4）、風冷方式、耗電量小。
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