微型電機軸和齒輪激光焊接加工

用于焊接的主要有兩種激光, 即CO2 激光和Nd:YAG激光。CO2 激光和Nd: YAG激光都是肉眼不可見紅外光。Nd: YAG激光產生的光束主要是近紅外光,波長為1. 06 Lm, 熱導體對這種波長的光吸收率較高,對于大部分金屬, 它的反射率為20% ~ 30%。只要使用標準的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0. 25 mm。CO2 激光的光束為遠紅外光, 波長為10. 6Lm, 大部分金屬對這種光的反射率達到80% ~ 90%,需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0. 75 - 0. 1mm。Nd: YAG激光功率一般能達到4 000~ 6 000W左右, 現在最大功率已達到10 000W。而CO2 激光功率卻能輕易達到20 000W甚至更大。

大功率的CO2 激光通過小孔效應來解決高反射率的問題, 當光斑照射的材料表面熔化時形成小孔, 這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體, 幾乎全部吸收入射光線的能量, 孔腔內平衡溫度達25 000 e 左右, 在幾微秒的時間內, 反射率迅速下降。CO2 激光器的發展重點雖然仍集中于設備的開發研制, 但已不在于提高較大的輸出功率, 而在于如何提高光束質量及其聚焦性能。另外, CO2 激光10 kW以上大功率焊接時, 若使用氬氣保護氣體, 常誘發很強的等離子體, 使熔深變淺。因此,CO2 激光大功率焊接時, 常使用不產生等離子體的氦氣作為保護氣體。

用于激發高功率Nd: YAG晶體的二極管激光組合的應用是一項重要的發展課題, 必將大大提高激光束的質量, 并形成更加有效的激光加工。采用直接二極管陣列激發輸出波長在近紅外區域的激光, 其平均功率已達1 kW, 光電轉換效率接近50% 。二極管還具有更長的使用壽命( 10 000 h), 有利于降低激光設備的維護成本。二極管泵浦固體激光設備(DPSSL)的開發。