中国碟片激光器世界第二不惧光纤激光器挑战

2013-05-02 10:59

　　3、碟片激光器应用举例

　　碟片激光器在工业制造业中应用很广泛，例如高速切割和各种焊接，包括常规焊接和飞行焊接等。

　　3.1激光机器人扫描焊接

　　激光机器人扫描焊接又称远程焊接。将碟片激光器激光束通过光纤传至安装在机器人上的可编程聚焦光学头(PFO)，PFO内装有两片高速扫描反射镜(常称“振镜”)，它们使激光束按所编程序的路径作高速而精确的运动，通过远心透镜聚焦实现工件的焊接。由于在机器手运动的工程中，两片振镜亦可同时进行高速扫描，因此这种焊接也称为飞行焊接。

　　激光机器人扫描焊接的特点是速度快，焊接头离工件远。其应用很广泛，以汽车白车身制造为例，激光扫描焊接正成为替代传统电阻点焊的一种手段。例如，大众汽车公司传统的电阻点焊工艺采用4个机器人，5个焊枪，焊34个点，加上装卸时间，一共需要34．7 s；现在采用激光扫描焊接，完成同样的工作，即34个焊点，且焊点形状为C型(C型焊点较圆点型焊点强度更高)，只需1个机器人，1个PFO，而时间缩短为13 s。这不仅大大提高了焊接强度和效率，也减轻了车门的重量，因为激光扫描焊接与电阻点焊不同，焊头无需接触部件，因此焊接处的凸缘宽度可以大大减小。这样既节省了材料(成本减少)，又减轻了车身的重量(油耗降低)，非常符合汽车的生产要求。

　　3.2厚钢板和铜板的激光穿透焊接

　　厚钢板的焊接需要很高的激光功率。如前所述，碟片激光在大功率下仍保持良好的光束质量，因而对厚钢板的焊接具有特别的优势。图4为8 kW碟片激光器焊接6 mm厚度不锈钢板的截面图。

　　图4 6 mm厚不锈钢板焊接截面

　　激光焊接铜材比焊接钢材难度大许多，这是因为铜材表面反射率很高，入射的激光能量不易吸收。同时，铜的热传导系数很大，吸收的激光能量会很快扩散到整个铜部件。因此铜板的焊接需要更高的激光功率。图5所示为四块厚度为1．5 mm的E-铜板用16．5 kW碟片激光器叠焊的截面全相图。

　　图5 四块厚度为1．5 mm的E一铜板激光叠焊截面