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激光焊接机包括那些元器件

文章来源:深圳市晨皓达科技有限公司    时间:2022-05-05 15:10:08
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激光焊接机主要包括激光器、光束传输和聚焦系统、气源(保护气体)、喷嘴、焊接机、工作台、操作盘、电源和控制系统等。激光焊设备的核心是激光器,由光学振荡器及放在振荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能状态时,开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射,形成光电的串结效应,将光波放大,并获得足够的能量而开始发射出激光。


(1)激光器


激光器是激光设备的核心部分,光纤连续激光器,使导光系统大为简化,适合三维激光焊接;有利于金属表面的吸收,更适合于高反射率材料(如铝合金等)的焊接。


激光器


①光纤具有极高的表面积体积比,散热快、损耗低、转换效率高、激光阈值低。

②光纤激光器谐振腔内无光学镜片,具有免调节、免维护、高稳定性等特点。

③具有高功率和高的光电效率,10kW 光纤激光器综合光电效率达20%以上。

④体积小、寿命长、易于集成系统,易于实现激光的远距离传输,且在高温、高压、高振动、高冲击的恶劣环境中均可正常运转。

正是由于大功率光纤激光器具有上述优点,其在材料加工领域中的应用范围不断扩大,具有极为广阔的应用前景。


(2)光束传输和聚焦系统


光束传输和聚焦系统又称外部光学系统,由圆偏振镜、扩束镜、反射镜或光纤、聚焦镜等组成,用来把激光束传输并聚焦在工件上,其端部安装提供保护或辅助气流的焊炬。


聚焦透镜的主要材料是ZnSe,传输和聚焦性能良好,价格便宜。但在焊接过程中,聚焦透镜易受到烟雾和金属飞溅污染。当激光功率较低(<2kW)时,常采用聚焦透镜,而大功率(>2kW)焊接宜采用反射聚焦镜。反射聚焦镜采用对激光具有高反射的金属制成。激光焊接中,通常采用带有不同涂层的铜制抛物面状反射镜。该类聚焦镜镜面稳定,可与水冷元件配合使用,热变形小,不易污染,但聚焦性能不如透镜。聚焦镜面与人射激光的相对位置精度要求高,调整困难,易引起聚焦光斑像散,且价格较高。


聚焦镜的焦距对聚焦效果和焊接质量有重要影响,一般为127~200mm。减小焦距可以获得小的聚焦光斑和更高的功率密度,但焦距过小,聚焦镜易受污染和损伤。一旦镜面被污染,对激光的吸收显著增加,从而降低到达工件的功率密度,且易引起透镜破裂。


(3) 气源(保护气体)


保护气体对于激光焊接而言是必要的。在大多数激光焊接过程中,保护气体都通过特殊的喷嘴输送到激光辐射区域。


(4)喷嘴


喷嘴一-般设计成与激光束同轴放置,常用的是将保护气体从激光束侧面送人喷嘴。典型的喷嘴孔径为4~ 8mm,喷嘴到工件的距离为3~10mm。一般保护气体压力较低,

气体流速为8~30L/min


为了使激光焊的光学元件免受焊接烟尘和飞溅的影响,可采用几种横向喷射式喷嘴的设计,基本思想是考虑使气流垂直穿过激光束。针对不同的技术要求,或是用于吹散焊接烟尘,或是利用高动能使金属颗粒转向。


激光焊接机


(5) 激光焊接机


激光焊接机包括工作台和控制系统,主要用于实现激光束与工件之间的相对运动,完成激光焊接,分为焊接专机和通用焊接机两种。后者常用数控系统,有直角二维、三维焊接机或关节型焊接机器人。伺服电机驱动的工作台可供安放工件实现焊接。控制系统多采用数控系统。


(6) 电源


为保证激光器稳定运行,均采用响应快、恒稳性高的固态电子控制电源。

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