背景“人與自然需要和諧共存；我們只有一個(gè)地球，同在一片藍(lán)天下，讓我們采取新行動(dòng)保護(hù)和凈化我們的地球”。隨著全球各國(guó)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，以及石油、天然氣等不可再生資源的日益減少，再加上人均汽車擁有量日益增加，對(duì)環(huán)保和不可再生資源產(chǎn)生極大的挑戰(zhàn)；尋求新能源是全球共同迫不及待的追求。近些年來(lái)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，全球各國(guó)環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，綠色低碳出行的號(hào)召帶動(dòng)了不少新興企業(yè)的快速發(fā)展，新能源汽車便誕生了。新能源汽車?yán)顺痹谌蜷_(kāi)始盛行，動(dòng)力電池作為新能源汽車核心部件，直接決定了整車性能，而生產(chǎn)設(shè)備的精度和自動(dòng)化水平將直接影響電池的質(zhì)量、效率和一致性。激光技術(shù)作為一種先進(jìn)的加工技術(shù)，是高性能動(dòng)力電池生產(chǎn)的最佳選擇。（ 數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究院）動(dòng)力電池焊接質(zhì)量的好壞直接決定了電池的連接性能、安全性和使用壽命。激光焊接相較于傳統(tǒng)焊接工藝來(lái)說(shuō)，更適合動(dòng)力電池的焊接。激光焊接具有能量密度高，焊接速度快，加工精度高，熱影響區(qū)小，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被動(dòng)力電池行業(yè)接受。目前，在新能源和焊接生產(chǎn)制造領(lǐng)域，鋁合金、紫銅等高反材料的應(yīng)用占整個(gè)動(dòng)力電池及電機(jī)整體的90%以上。采用傳統(tǒng)常規(guī)型號(hào)單一傳輸芯徑激光器焊接鋁合金和紫銅時(shí)，不可避免的會(huì)出現(xiàn)如下缺陷：1鋁合金、紫銅對(duì)激光的吸收率低，反射率高，連續(xù)焊接穩(wěn)定差、成型差；2容易產(chǎn)生飛濺、氣孔和裂紋，氣孔和裂紋會(huì)大幅降低焊接接頭的性能以及質(zhì)量；3飛濺和...
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2022
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03
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隨著焊接材料種類越來(lái)越豐富，客戶對(duì)焊接質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。影響激光焊接質(zhì)量的因素很多，如保護(hù)氣體種類，氣體流量大小，運(yùn)動(dòng)控制方式和精度等。諸多影響因素中光纖激光器是保證良好焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。激光器影響焊接質(zhì)量的因素也有很多，如激光功率、焊接速度、離焦量等，但往往忽略光束模式這一因素。光纖激光器的光束模式分為單模和多模兩種。在焊接應(yīng)用中，聚焦光斑對(duì)焊縫熔深有很大影響，間接影響焊縫的抗拉強(qiáng)度。單模激光器的纖芯比較細(xì)，光束質(zhì)量?jī)?yōu)于多模，激光能量呈高斯分布，中間能量密度最高，三維圖是一個(gè)尖圓的山峰狀，如圖中上排兩圖。多模激光器的纖芯相比粗一些，光束質(zhì)量相比單模要差一些，能量分布相比單模光斑平均一些，三維圖像一個(gè)倒扣的杯子，如圖中下排兩圖。飛博激光以不同光束模式對(duì)Q235鋼板進(jìn)行相關(guān)焊接測(cè)試，測(cè)試結(jié)果僅供客戶和終端應(yīng)用廠家在選擇焊接用激光器時(shí)作參考使用。本次測(cè)試采用飛博激光2000W連續(xù)激光器，分別以單模和多模兩種模式搭配嘉強(qiáng)BW240-4KW光纖激光高功率及具有同軸 CCD 顯示和照明功能的焊接頭（準(zhǔn)直聚焦配比為100:200），及史陶比爾TX90六軸機(jī)器人進(jìn)行焊接，并采用JZX91熔深顯微鏡觀察焊縫熔深。焊接參數(shù)如下表所示：不同光束模式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示 由上圖分析發(fā)現(xiàn)：1. 激光功率一定的情況下，隨著焊接速度的減...
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2μm光纖激光器切割木材工藝總結(jié) 目前，木材的切割多是以傳統(tǒng)的鋸片切割形式進(jìn)行，但會(huì)產(chǎn)生大量的鋸末和噪音等污染。采用激光對(duì)木材進(jìn)行切割不但可以降低噪音，同時(shí)還可以減少鋸末顆粒的產(chǎn)生，削減對(duì)人體的危害。激光切割木材的斷面質(zhì)量也要比傳統(tǒng)方式切割的要好，切割面上粗糙、撕裂或者絨毛木紋并不明顯，而是覆蓋了一層薄碳化層。激光切割木材機(jī)理激光切割木材有兩種不同的基本方式：瞬間氣化和燃燒。激光切割木材的方式取決于激光切割時(shí)被木材吸收的功率密度大小。瞬間氣化是較理想的一種木材切割方式，木材在聚焦激光束的照射下氣化形成切縫。氣化切割的特點(diǎn)是：切割速度快，熱量傳輸不到未切割的基材上，剖面無(wú)碳化，僅有輕微發(fā)暗和釉化。而燃燒方式的切割主要是因?yàn)楣馐β拭芏容^低，其特點(diǎn)為切割速度較慢，切縫更寬，切割厚度大，切割時(shí)伴有煙塵和焦味。燃燒方式切割單位材料所消耗的能量要比氣化方式更高，且切邊有碳化現(xiàn)象。不過(guò)在切割木材的實(shí)際過(guò)程中，氣化的同時(shí)基本上都伴有燃燒，這是因?yàn)闅饣绞诫m然具有高效能的優(yōu)點(diǎn)，但是需要較高的功率密度才能實(shí)現(xiàn)。而實(shí)際的激光照射過(guò)程，由于受激光輸出功率和光束模式的影響，在材料光照表面總有部分區(qū)域的光束功率密度低于氣化所需的功率密度值，因此出現(xiàn)少量燃燒的現(xiàn)象。另外，激光切割木材同樣需要與光束同軸的輔助氣流，一般為低壓惰性氣體或者空氣。什么類型的激光器能切割木材激光切割木材一般是選用CO2激光器...
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劉東宇 王錦軍 上海飛博激光科技有限公司隨著汽車行業(yè)的不斷壯大，純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車將共同主導(dǎo)中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展。電動(dòng)車輕量化和燃料電池的大量使用，必然涉及到越來(lái)越多的鋁合金焊接工藝。鋁合金具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，是工業(yè)生產(chǎn)中一種重要的輕金屬材料。目前鋁合金材料的連接還主要是以惰性氣體鎢極保護(hù)焊和熔化極惰性氣體保護(hù)焊兩種傳統(tǒng)焊接工藝進(jìn)行焊接的。這兩種焊接工藝焊接速度慢、生產(chǎn)效率低，而且焊接熱輸入大，使得鋁合金焊接變形較大，同時(shí)焊接接頭處晶粒粗大，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較差。而作為一種高能量密度熱源的激光，具有較快的焊接速度和較小的熱輸入，因此焊接變形小，獲得的產(chǎn)品質(zhì)量也較為優(yōu)異。1 實(shí)驗(yàn)條件與方法 1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)采用高光束質(zhì)量的飛博激光YDFL-2000-CW-MM高功率連續(xù)光纖激光器，工作模式為：CW/QCW，中心波長(zhǎng)為1080nm,光束質(zhì)量M21.2 實(shí)驗(yàn)材料按合金化系列，鋁及鋁合金可分為 1 系（工業(yè)純鋁）、2 系（鋁 - 銅）、3 系（鋁 - 錳）、4 系（鋁 - 硅）、5 系（鋁 - 鎂）、6 系（鋁 - 鎂 - 硅）、7 系（鋁 - 鋅 - 鎂 -銅）、8 系（其他）八類合金。不同的系列的鋁合金由于成分和組織的差異，所表現(xiàn)出來(lái)的焊接性能相差也是比較大的。3系鋁合金是防銹鋁合金，具有優(yōu)秀的防銹特性，成形性、熔接性、耐蝕性均良好，其...
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2020
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激光深熔焊接作為激光焊接的兩種基本模式之一（另一為熱傳導(dǎo)焊接），其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了獲得更高的激光深熔焊接效益，飛博激光特為各位焊接用戶總結(jié)了此種焊接方式的主要影響因素，包括激光功率密度，焊接速度，焦點(diǎn)位置，保護(hù)氣體，工件接頭裝配間隙，材料本性等各個(gè)方面，助力各家用戶趨利避害，最大限度利用好激光器及激光設(shè)備。 1. 激光功率密度1)進(jìn)行深熔焊接的前提是聚焦激光光斑有足夠高的功率密度，因此激光功率密度對(duì)焊縫成形有決定性的影響。激光功率同時(shí)控制熔透深度與焊接速度，對(duì)一定直徑的激光束，當(dāng)增大激光功率時(shí),熔深加深,焊接速度加快。2) 對(duì)達(dá)到一定焊接熔深的激光功率一般存在臨界值，達(dá)到這個(gè)臨界值時(shí)，熔池劇烈沸騰，超過(guò)時(shí)則熔深會(huì)急劇減少。另外，由于金屬蒸氣的作用力，熔池內(nèi)會(huì)形成小孔，而小孔正是深熔焊接實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。3) 焦斑功率密度不僅與激光功率成正比，還與激光束和聚焦光路參數(shù)有關(guān)。 2. 焊接速度在深熔焊接進(jìn)行過(guò)程中，焊接速度與熔深成反比。在保持激光功率不變的情況下，如提高焊接速度，熱輸入就會(huì)下降，熔深也會(huì)減小。因此，適當(dāng)降低焊接速度可加大熔深，但速度太低又會(huì)導(dǎo)致材料過(guò)度熔化，出現(xiàn)工件焊穿現(xiàn)象。故針對(duì)特定激光功率和特定厚度、種類的材料，都有一個(gè)獲得最大熔深的合適焊接速度范圍。3. 焦點(diǎn)位置深熔焊接時(shí)，為保持足夠的功率密度，焦...
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2019
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在激光焊接應(yīng)用越來(lái)越成熟的情況下，最常見(jiàn)的兩種焊接原材料當(dāng)屬碳鋼與不銹鋼。與碳鋼相比，不銹鋼具有電阻率高、熱導(dǎo)率低、線膨脹系數(shù)大等特點(diǎn)，且隨著溫度的升高線膨脹系數(shù)也有相應(yīng)地提高。不銹鋼因其較好的耐蝕性、無(wú)毒性、耐摩擦性、高強(qiáng)度、非磁性、易加工性、良好的焊接性等特性被廣泛應(yīng)用于在各個(gè)行業(yè)。激光焊有兩種分類， 按激光輸出時(shí)的功率密度大小可分為激光傳導(dǎo)焊和激光深熔焊。在熱傳導(dǎo)焊時(shí)，激光功率密度小于1×105W/cm2，在較小的熱量下并不能將工件表面的金屬瞬間熔化甚至是汽化， 所以只能通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式將熱能傳向金屬內(nèi)部。當(dāng)在深熔焊中，激光功率密度大于 1×105W/cm2時(shí)， 由于獲得較大的熱量，故金屬直接被熔化而形成焊縫。不銹鋼光纖激光焊接與傳統(tǒng)焊接相比，可在普通室溫條件或特殊條件下同樣進(jìn)行，焊接裝備簡(jiǎn)單。激光聚焦后，功率密度高，實(shí)現(xiàn)深熔焊接， 熔深與熔寬比大，最高可達(dá)12:1。激光焊強(qiáng)度高、精度高、焊縫熱影響區(qū)窄、殘余應(yīng)力和變形較小; 并且激光焊速度快、效率高、焊接質(zhì)量好。以飛博4000W單腔激光器對(duì)Ni-Cr系列304奧氏體不銹鋼板進(jìn)行激光焊接為例，在功率為2000W，焊接速度35 mm/s，離焦量為0mm，保護(hù)氣體為17L/min，光纖芯徑為50um，焊接頭配置為100/200的條件下，焊縫表面宏觀形貌如下圖。由圖可以看出，焊縫表面平整、連續(xù)，沒(méi)有出現(xiàn)...
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對(duì)激光切割而言，除少數(shù)情況下是從板材邊緣開(kāi)始切割外，最初階段一般都必須先用激光在板材上穿一個(gè)小孔，然后再?gòu)男】滋庨_(kāi)始切割。在厚板切割中，穿孔不好容易造成切割、加工不良。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定穿孔，本文將對(duì)穿孔的加工特性進(jìn)行說(shuō)明。穿孔方法目前基本分為兩種：1）脈沖穿孔 脈沖穿孔的原理是采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化，通常采用空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體。每段脈沖激光都會(huì)產(chǎn)生小的微粒噴射，并逐步深入，直至穿透板材，因此厚板穿孔時(shí)間較長(zhǎng)。 2）爆破穿孔 爆破穿孔的工作原理是材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一個(gè)凹坑，然后由與激光束同軸的氣流很快將熔融材料去除形成一個(gè)孔。孔的大小與板材厚度有關(guān)，爆破穿孔平均直徑通常為板材厚度的一半。對(duì)較厚的板材進(jìn)行爆破穿孔，孔徑會(huì)較大且不圓，因此爆破穿孔通常需要在廢料區(qū)上進(jìn)行。 對(duì)比這兩種穿孔方法：脈沖穿孔的穿孔質(zhì)量要比爆破穿孔好，但由于穿孔時(shí)間長(zhǎng)，脈沖穿孔成本要更高一些。為了降低脈沖穿孔的成本，提高穿孔效率，上海飛博激光科技有限公司開(kāi)發(fā)出了具有增強(qiáng)型脈沖技術(shù)的連續(xù)高功率光纖激光器：通過(guò)優(yōu)化激光輸出，提供遠(yuǎn)超額定平均輸出功率的脈沖峰值功率。圖1 常規(guī)脈沖輸出 ...
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環(huán)形光斑光纖激光器優(yōu)化金屬激光切割工藝：不銹鋼薄板切割效率更高，碳鋼厚板切割質(zhì)量更佳。環(huán)形光斑的光纖激光器會(huì)成為越來(lái)越多激光切割機(jī)廠家和終端用戶的最佳選擇。作者：王錦軍 上海飛博激光科技有限公司光纖激光器由于光電轉(zhuǎn)換率高，運(yùn)行和維護(hù)成本低，易于集成等優(yōu)勢(shì)，從2010年開(kāi)始在激光切割應(yīng)用中逐漸取代了YAG棒狀激光器和CO2氣體激光器。2015年，全球范圍內(nèi)材料加工領(lǐng)域中的光纖激光器訂單額首次超過(guò)了CO2激光器，成為一個(gè)里程碑事件。此后，光纖激光器在切割中替代CO2激光器的進(jìn)程更加迅速。隨著500W~6000W國(guó)產(chǎn)光纖激光器的成熟，光纖激光器已經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)工業(yè)激光切割機(jī)的主流激光器。激光切割金屬過(guò)程激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射金屬材料，被照射的金屬材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，再借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而將工件割開(kāi)。但是，在激光切割板厚度較大時(shí)，如5mm以上，割縫前沿和側(cè)邊會(huì)發(fā)生多次反射，且由于割縫底部的傾角增加，底部反射點(diǎn)處對(duì)激光的吸收也增加，容易造成割縫前沿中下部局部過(guò)熱。 圖1 激光切割時(shí)的割縫 ...
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激光切割原理 利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)，激光切割屬于熱切割方法之一，其工作原理圖如下圖示[1]。[1]陳家璧，彭潤(rùn)玲，等.激光原理及應(yīng)用[J]. 電子工業(yè)出版社,2008:174.激光切割的分類 1）汽化切割 利用高能密度的激光束加熱工件。在短的時(shí)間內(nèi)汽化，形成蒸氣。在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割時(shí)需要大的功率和功率密度?！ 〖す馄懈疃嘤糜跇O薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。 2）熔化切割 激光熔化切割時(shí)，用激光加熱使金屬材料熔化，噴嘴噴吹非氧化性氣體（氬氣、氦氣、氮?dú)獾龋?，依靠氣體的強(qiáng)大壓力使液態(tài)金屬排出，形成切口。所需能量約為汽化切割的1/10?！ 〖す馊刍懈钪饕糜谝恍┎灰籽趸牟牧匣蚧钚越饘俚那懈?，如不銹鋼、鈦、鋁及相關(guān)合金等。 3）氧氣切割 它是用激光作為預(yù)熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應(yīng)區(qū)吹出，而切割速度一般大于激光汽化切割和熔化切割?！ 〖す庋鯕馇懈钪饕糜谔间?、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。 激光切割的相關(guān)工藝參數(shù) ...
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一、 激光平面切割特性激光切割是激光最普通也最常見(jiàn)的工業(yè)應(yīng)用，超過(guò)80%的高功率工業(yè)激光器被用于激光切割。它使用經(jīng)聚焦的高能量密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助同軸高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)，如下圖示：一、 決定激光平面切割性能的要素1) 與激光束相關(guān)的要素主要是：一、 決定激光平面切割性能的要素 1) 與激光束相關(guān)的要素主要是：● 激光功率， 通常激光功率越高，切割越快或切割厚度越大● 激光模式（單模，多模），通常單模切割速度更快，多模更適合切割厚板● 輸出形態(tài)（連續(xù)輸出，脈沖輸出），通常連續(xù)輸出切割速度快，但熱影響區(qū)相對(duì)較大，脈沖輸出切割速度較慢，但熱影響區(qū)較小此外還有：波長(zhǎng)，頻率，占空比2) 與加工透鏡相關(guān)的要素主要是：● 聚焦鏡焦距：一般焦距越大，焦點(diǎn)光斑直徑就越大● 焦點(diǎn)光斑直徑，由焦距和光纖芯徑共同決定。焦點(diǎn)光斑直徑越大，切割速度越慢，切割的厚度增加，反之亦然）?！?#160; 焦點(diǎn)位置：即聚焦點(diǎn)到加工材料上表面的相對(duì)位置），通常氧氣切割時(shí)焦點(diǎn)在材料上表面上方，氮?dú)馇懈顣r(shí)焦點(diǎn)在材料上表面下方。此外還有：擴(kuò)束鏡焦距，焦點(diǎn)深度（焦點(diǎn)深度越大，加...
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