激光焊接的激光波长是多少,激光焊接频率。
本文目录一览:
- 1、激光焊接工艺?
- 2、激光焊接怎样选择正确的激光器
- 3、激光的波长是什么?
- 4、目前激光器的波长都有哪些呢?
激光焊接工艺?
可以。
一、激光焊接工艺参数:
1、功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在104~106W/cm2。
2、激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
3、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
4、离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。
二、激光焊接工艺方法:
1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。
2、丝与丝的焊接。包括丝与丝对焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4种工艺方法。
3、金属丝与块状元件的焊接。采用激光焊接可以成功的实现金属丝与块状元件的连接,块状元件的尺寸可以任意。在焊接中应注意丝状元件的几何尺寸。三、采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点:
1、由于是局部加热,元件不易产生热损伤,热影响区小,因此可在热敏元件附近施行软钎焊。
2、用非接触加热,熔化带宽,不需要任何辅助工具,可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。
3、重复操作稳定性好。焊剂对焊接工具污染小,且激光照射时间和输出功率易于控制,激光钎焊成品率高。
4、激光束易于实现分光,可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割,能实现多点同时对称焊。
5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源,可用光纤传输,因此可在常规方式不易焊接的部位进行加工,灵活性好。
6、聚焦性好,易于实现多工位装置的自动化。
盈云光电作为山东激光塑料焊接设备生产厂家,生产的塑料激光焊接设备主要应用于汽车后尾灯、车载摄像头、汽车胎压监测计、医用流体器件。
四、激光深熔焊:
1、冶金过程及工艺理论。 激光深熔焊冶金物理过程与电子束焊极为相似,即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。这个充满蒸汽的小孔犹如一个黑体,几乎全部吸收入射光线的能量,孔腔内平衡温度达25000度左右。热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围着这个孔腔的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽,小孔四壁包围着熔融金属,液态金属四周即围着固体材料。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。就是说,小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动,熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝,焊缝于是形成。
激光焊接怎样选择正确的激光器
在选择激光焊接光源的时候要充分考虑焊接材料、接头几何形状、速度等因素。
随着激光焊接在制造业中的广泛应用,如何正确选择激光源是制造商需要面临的一个现实问题。目前市场上可选择的激光源有光纤、脉冲Nd:YAG、二极管、碟片还有CO2激光源(CW Nd:YAG激光源基本上已经被光纤和碟式激光器取代了,因此本文没有述及)。选择那一种激光源要充分考虑到各种因素,如焊接的材料、接头几何形状、焊接速度、形位公差、系统集成要求等,当然还要考虑预算。每一种激光源都有其特性,可以满足不同的焊接要求,当然在某些情况下也有可替代性。
◆ CO2激光器 CO2气体激光器,波长为10604nm,功率1~20千瓦,是一种非常成熟的激光器,而且是自上个世纪八十年以来一直是大功率加工的最主要激光源。
◆ 光纤激光器 这种高效的二极管泵浦激光器其实是一种小芯径硅基光纤。激光源出现在光纤内,因此不用进行校正,而且将小芯径光纤映射到聚焦镜上时,焦点尺寸最小可以达到10微米。这种紧凑型的激光器通常以两种配置出现:低功率焊接(小于300W)的单一模式;以及用于大功率焊接的多模式。
◆ 二极管激光器 单发光面器件功率的提高,新冷却通道技术的出现,加上可以将光束聚焦为直径小于1000微米光纤的微光学元件技术的发展,都推进了二极管作为焊接激光器的出现。
◆ 碟式激光器 扁平的Yd:YAG晶体薄盘置于CW激光器的中心——碟式激光器这种设计是为了避免出现棒状激光器的固有问题,而采用了0.01in厚的圆盘,另一面用冷却装置支撑。采用这种设计进行冷却可以使激光器功率达到10kW,同时可以保证光束质量。
◆ 脉冲Nd:YAG激光器 这种激光器采用单一的Nd:YAG激光棒,通过闪光灯激励产生焊接所使用的高峰值和低平均功率。比如,一个相对较低的功率,35W平均功率可以产生6kW的高峰值功率。这种高峰值功率和窄脉宽的结合不仅保证了材料焊接的质量,还为能量输入提供了有效的控制。 按熔深大小选择激光器
激光器的选择按照熔深大小可分为:小于0.01in、0.01~0.03in和大于0.03in。一般来说,可以选择多个激光源来完成焊接,但是出于对性能和预算的考虑,往往只能选择一到两个光源。当然,最后的决定可能还会受其他很多因素影响,比如样品质量、地理因素、售后服务、系统集成商的偏好等,当然可能还会受人缘关系影响。 ◆ 小于0.01in焊缝熔深
主要采用脉冲Nd:YAG激光器,其次是光纤激光器。在考虑部件装配、接头形状、材料和镀层等情况下,需要对整个焊接过程有更好的控制,脉冲Nd:YAG激光器则是最佳的选择。采用高峰值功率可以产生光点尺寸大于1000微米的焊接光束,在选择焊点尺寸时具有较大的灵活性,从而使焊接本身的工艺窗口最大化,同时保证在生产环境中必要的容差。
光纤激光器是该分类中唯一一种连续波激光,因为光纤激光器可以使光束聚焦后的光点尺寸小于25微米,这样就可以获得焊接所需要的高功率密度。为了保证在微加工领域的价格竞争力,光纤激光器功率一般不超过200W,这样也就限制了其最大的光点尺寸,无法提供足够的功率密度,一般焊点尺寸不超过75微米。这是光纤激光器一个最大的限制,这样在实际生产中,按配合公差和叠加公差来调节接头/部件时,往往无法保证±15毫米的误差范围。
光纤激光器主要用于为了保证稳定性对焊点要求很高的厚度较薄材料的搭焊中。光纤激光器采用焦距为150mm的镜头可以产生直径小于25微米的光点,这样给加工带来了足够的操作空间。光纤激光器采用搭焊焊接可以以较高的速度获得熔深达到0.01in甚至高于0.01in的焊缝;200W单模式光纤激光器在高达50in/s速度下可以获得0.004in的熔深。
相比较来说,脉冲Nd:YAG激光器除了薄箔片焊接外在这个区间可以满足所有的应用。该激光器的光点尺寸、脉冲宽度以及峰值功率范围都较大,因此在经过调节和优化后几乎可以满足各种焊接需求。 ◆ 0.01~0.03in焊缝熔深
上面所说的脉冲Nd:YAG激光器和光纤激光器的应用分类在这里依然有效,但是范围较窄。脉冲Nd:YAG激光器用于大多数的点焊加工,而采用约500W功率且光点直径为0.01微米的光纤激光器可以用于低容差的对接焊和角焊中。脉冲Nd:YAG激光器的性价比相对较高,500W和25W功率的激光器可以在不同焊接速度下带来不同的焊缝熔深;峰值功率可以保证熔深性能而平均功率可以保证缝焊的焊接速度。
功率在500~800W之间的二极管激光器可以焊接容差较大的部件,速度一般要比光纤和碟式激光器慢,但是较大的容差可以弥补这一不足。 ◆ 焊缝熔深大于0.03in
所有的激光器都适用于此范围。脉冲Nd:YAG激光器可以达到的熔深约为0.05in,而其他类型的激光器可以达到0.25in,有些甚至超过0.5in。一般来说,该范围内脉冲Nd:YAG激光器所适用的焊接部件都比较小,如采用缝焊的压力传感器等元件。除此之外,在速度和熔深方面,汽车行业基本涵盖了几乎所有的应用范围,光纤、CO2、碟式和二极管激光器都可以选择使用。
寻求平衡
这些激光源最主要的区别是光束质量、亮度和波长。光束质量指的是激光的可聚焦性,亮度指被聚焦光束内的功率密度。举例来说,CO2激光器和光纤激光器的光束质量差不多,这样如果其他参数都一样的话,它们可以聚焦成为直径相同的光点。光纤激光源的波长是CO2光源波长的十分之一,因此光纤激光源可以产生的光点直径就是CO2光源的十分之一;而光纤激光源的光束质量和亮度则更好。
在激光焊接中,熔深和速度是与光束质量和亮度成正比的,而焊接稳定性和容差与光束质量和亮度却没有那么直接的关系。因此,焊接性能和质量以及工艺窗口的宽度之间必须寻求一种平衡。需要知道的是,为了满足实际需求,可以将光束的质量调低,但是无法将较差的光束变好。
在0.25in熔深时,以上几种激光器的焊接速度非常接近;光纤和碟式要比CO2速度快,而二极管要慢于CO2。采用较高功率激光器进行焊接通常需要两班倒的方式,这意味着选择哪一种激光器还与采购激光器的成本有关。虽然CO2激光器拥有大量的用户,而且他们对这种技术也非常熟悉,不过与光纤、碟式和二极管激光器相比,CO2激光器单次焊接的成本要高很多。
激光焊接在熔深需求超过0.25in的焊接应用中与等离子和弧焊相比要更有优势,可以大大减少热变形。热变形的减少可以维持部件的几何形状,这样就不必再对部件几何外形进行重新处理。部件配合在这种厚度下可能会带来问题,可以采用填丝或将激光焊与等离子焊及弧焊相结合的工艺流程。 结论
激光焊接的激光源有很多种,每一种都有其特性,适用于不同的需求。用户要充分了解哪一种激光源最能满足他们的焊接需求,这点非常重要。如果需要焊接系统的话,最好的办法就是与系统供应商合作,他们可以决定最佳的激光器。
此外,还可以与不同的激光器制造商接触,将焊接样品寄给他们,通过这种途径来决定最佳的解决方案。在选择激光器的时候,记住焊接需要在熔深、速度、稳定性、生产部件容纳性以及容差方面做到均衡。
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激光的波长是什么?
激光波长是指激光器的输出波长,是激光器输出激光光束的重要参数。
激光的波长和普通光的波长一样,从红外线到紫外线,都有激光的存在。波长大约是几千纳米以下的量级,越往紫外光区靠拢的激光波长越短,可以到几百纳米甚至更小。人眼可以明显区分的可见激光的波长基本上在400nm-700nm之间。
激光波长越短,其色彩越偏蓝紫色,直到紫外,人眼就看不见了;而波长越长,其色彩越偏向红色、直到红外,人眼看不见,人眼对波长550-570nm附近的绿、橙、黄的光最为敏感。所以,在可见光范围内,可以把波长理解为对色彩的一种数字化标识。
激光的特性
1、方向性好
普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯)向四面八方发光,而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内,这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光每200千米扩散直径小于1米,若射到距地球3.8×105km的月球,光束扩散不到2千米,而普通探照灯几千米外就扩散到几十米。
2、亮度高
激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是1.865×109cd/m2,而一台大功率激光器的输出光亮度可以高出太阳光的亮度7~14个数量级。
3、单色性好
光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含着各种波长,是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光以及红外光、紫外光等不可见光。
4、相干性好
干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高单色性的特性,它必然会是相干性极好的光。激光的这一特性使全息照相成为现实。
目前激光器的波长都有哪些呢?
北京华源拓达激光技术有限公司(以下简称“HYTD”)。HYTD生产的尾纤型半导体激光器有单模、保偏和多模光纤输出,小型二极管激光器采用标准的TO封装(TO56/TO38/TO9)。激光器波长范围是从375nm-1650nm,如:蓝紫光激光器:375nm 405nm蓝光激光器:450nm 457nm 473nm绿光激光器:532nm;黄光激光器:589nm;红光激光器:635nm 660nm 660nm 670nm 671nm;红外激光器808nm 914nm 946nm 980nm 1047nm 1053nm 1064nm 1320nm 1342nm 1550nm 1650nm。可以根据客户的需求来选择波长和输出功率。
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