激光焊接技术讲义二.pdf

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1、Nd:YAG激光特性Nd:YAG激光波长1.06μm,可用于加工高反射率材料（如铝、铜）激光活性物质钕(Nd3+离子)位于钇-铝-石榴石(Y-A-G)组成的固态晶体中，该晶体通常呈棒状，当光束质量较高时，也有可能为片状或碟状。工业应用的脉冲Nd:YAG激光器的电源系统较为特殊，可输出较高的脉冲功率，但平均功率较低，峰值功率可以是平均功率的15倍。1、灯泵浦Nd:YAG激光器大功率激光器中，典型的Nd:YAG棒一般是长150mm，直径7~10mm。泵浦过程中激光棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单棒Nd:YAG激光器的功率范围约为50~800W

2、。灯泵浦Nd:YAG体激光器将几个Nd:YAG棒串联起来可获得高功率的激光束，每个独立的棒可通过透镜引导并规则的排列起来。目前的Nd:YAG激光器系统多达8个腔。输出4kW功率。1kW的脉冲Nd:YAG激光器CO、YAG激光器性能比较2激光器类型：YAGCO2光束波长:1.06μm10.6μm输出功率等级：0.1~5kW0.5~45kW脉冲能力：DC-60kHzDC-5kHz光束模式：多模TEM00-多模光束传播系数（K）≤0.150.1-0.8电-光转换效率：3-10%15-30%光束传输:光学镜片或光纤光学镜片焊接效果：优良好切割效果：一般

3、优良表面处理:好好运行成本:高低2、半导体泵浦YAG激光器低功率激光器：末端泵浦高功率激光器：侧向、横向泵浦1.Nd:YAG晶体棒2.激光束3.输出镜4.半导体阵列5.后镜6.冷却水7.电源半导体在连续输出模式下的使用寿命可超过10000小时(用于打标时寿命可超过15000小时)，而且无需任何维护。而弧光灯泵浦激光器的寿命只在1000小时以下(打标激光器为2000小时以下)。棒式半导体泵浦YAG激光器盘式半导体泵浦YAG激光器免调整型腔体Yb：YAG激光器中的半导体泵浦源输出功率750W，单圆片设计热透镜效应比较YAG棒的设计圆盘的设计盘式激光

4、器的优点半导体泵浦YAG激光器在材料加工中的优势较小的焦点直径：切割、焊接时能达到很高的加工速度光束质量高：工作距离大瑞利长度大：焦点位置对公差不敏感扫描焊接原理振镜扫描焊接的控制振镜扫描焊接结果半导体泵浦YAG激光半导体泵浦盘式激光不锈钢焊接CO2激光器与Yb:YAG盘式激光器比较（三）半导体激光器工作原理半导体结构内的电子空穴复合时，可以在非常窄、非常薄的区域内产生几毫瓦功率的光。光的产生半导体激光波长808，940，980nm。许多这样的元件组合起来可形成一个“激光条”。典型激光条结构的发射表面是一个窄条，被分成25个子阵列，每个子阵列约

5、有25个发射点，谐振腔由激光条的两个表面构成，长度约为600µm。光的产生激光条中，光以条纹形式发射，一个方向看类似波纹顶部轮廓，另一侧面看类似高斯分布轮廓。准直Fast–axiscollimationSlow–axiscollimation激光条前部安装一个短焦距的微透镜，将发散光转换为平行光。堆栈半导体激光能量几乎是无限的光从一个区域发出光从不相干的光源发出聚焦性差“亮度低”进一步提高功率，可在每个激光条的上面再安装散热器，通常将这样的单元结构称为“堆栈”，采用专门的反射镜，将几个这样的堆栈合在一起，能够传输的最大功率达6kW。与常规激光器

6、增加能量方法的不同之处半导体、CO2、NdYAG激光器的比较光束传播方式附带电源的大功率半导体激光器半导体激光加工头不同激光器的外观涡轮叶片激光熔覆轴高速熔覆扭转弹簧表面硬化半导体激光焊接钢盒半导体激光器焊接塑料IRDiodeHousingLidwithpushbuttonsOilTankTankLidWeldingofanelectronickeyWeldingofanoiltank(GFK)DiodePower20-60WDiodepowerca.60WWeldingspeed3-10m/minWeldingspeed1-2m/minFoc

7、aldiameter1mmFocaldiameter2mmCO、YAG、半导体激光器光束质量对比2工业用激光器总结第三章激光加工系统一、激光加工系统的构成循环水冷系统循环水冷系统激光激光激光器激光器光束传输及聚焦光束传输及聚焦器控器控制器制器气体供给系统气体供给系统CNCCNC控制控制工作台工作台CNCCNC控制系统控制系统二、光束的传输与聚焦（一）光束的传输1、光束的扩束扩束镜：用来控制激光器产生的原始光束的发散程度，将光束直径调整到聚焦光学系统所需的任意尺寸。2、光束的转向CO激光器和Nd:YAG激光器的传统转向方法都是2将反射镜插入在光束

8、的传输路径中。3、能量的分配4、反射镜传输CO激光器柔性臂式光束传输系统基本原理25、光纤传输光纤传输基本原理聚焦元件f1将进入光纤的光束聚焦到较小直