光纤激光双焦点焊接工艺

概述激光焊接是一种高效精确的焊接方法，使用高能量密度激光束作为热源。激光焊接时，激光通过聚焦元件聚焦在工件表面，激光的聚焦特性直接影响激光焊接的效果。随着大功率激光技术的发展，激光深熔焊接技术已开始广泛应用于汽车，造船，核电站结构件，航空航天等领域。然而，由于激光器本身的聚焦特性，光斑很细，这对焊缝的工件间隙提出了很高的要求。在实际的工业生产中，由于加工，装配精度等，焊缝通常具有一定的间隙。针对这一问题，开发了新的激光焊接工艺，如双焦点，多焦点和振荡焊接，以提高激光焊接对装配精度，焊接工艺稳定性和焊接质量的适应性，从而获得更好的效果。激光。焊接效果。 （a）（b）图1.两种典型的双焦点生成方法。显示了两种获得双焦点的典型方法。 （a）表示使用屋顶型透镜，（b）表示使用光学衍射透镜。激光束被分成两束，聚焦产生两个焦点。采用双焦点工艺焊接，同时保留了激光焊接熔化深度大的优点，焊缝比较宽，并且对焊缝有很好的适应性。应用案例电磁阀组件的双焦激光焊接图2电磁阀组件的焊接电磁阀组件用于制冷行业。它们必须在工作期间承受一定的压力并且对焊接强度有很高的要求。通常，光纤激光器的激光束具有高斯分布。由于作用在材料表面上的瞬时高能量，材料蒸发以产生钥匙孔。焊缝横截面通常为钉形，焊缝具有较大的纵横比，如下图所示。 。图3光纤激光焊接焊缝轮廓在实际生产中，电磁阀体部件的焊接接头存在一定的间隙，或者装配精度不高。为了确保合格的批量生产率，焊缝横截面需要达到一定的宽度，焊缝熔深必须满足工艺要求。实验条件采用创新激光MFSC-800W连续激光进行焊接实验。 MFSC-800W连续激光器如图4所示。图4 MFSC-800单模连续光纤激光器创新激光器MFSC-800单模连续光纤激光器，电光转换效率高，光束质量好，结构紧凑，维护方便 - 自由，800W的激光输出功率，可用于不锈钢，碳钢，铝和铜等金属材料的切割，焊接和钻孔广泛用于钣金切割，金属加工，家电制造和汽车制造。实验解决方案将双焦点镜头连接到激光焊接头上。在激光束通过双焦透镜后，由于衍射，它被分成两束，最后聚焦在两个焦点上。焦点之间有一定的大小。测试光束的M2显示为散焦量为-2mm至+ 3mm的光束分布。可以看出，双焦点分布范围广，对实际焊接生产具有良好的适应性。图5.双焦点镜头，焦点附近的光束分布。实验结果下图显示了使用双光束聚焦透镜（在不同工艺参数下）的焊缝横截面。与一般的光纤激光焊接相比，此时的焊缝具有大的穿透深度和宽的横截面。即使在焊接接头中存在一定的间隙或者在组装期间对准差并且未对准，也可以确保焊接效果。 。图6双焦透镜，焊缝横截面形态