TECHNICAL SUPPORT
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刘东宇 王锦军 上海飞博激光科技有限公司随着汽车行业的不断壮大，纯电动汽车和燃料电池汽车将共同主导中国新能源汽车市场的未来发展。电动车轻量化和燃料电池的大量使用，必然涉及到越来越多的铝合金焊接工艺。铝合金具有良好的物理、化学和机械性能，是工业生产中一种重要的轻金属材料。目前铝合金材料的连接还主要是以惰性气体钨极保护焊和熔化极惰性气体保护焊两种传统焊接工艺进行焊接的。这两种焊接工艺焊接速度慢、生产效率低，而且焊接热输入大，使得铝合金焊接变形较大，同时焊接接头处晶粒粗大，从而导致产品质量较差。而作为一种高能量密度热源的激光，具有较快的焊接速度和较小的热输入，因此焊接变形小，获得的产品质量也较为优异。1 实验条件与方法 1.1 实验设备实验采用高光束质量的飞博激光YDFL-2000-CW-MM高功率连续光纤激光器，工作模式为：CW/QCW，中心波长为1080nm,光束质量M21.2 实验材料按合金化系列，铝及铝合金可分为 1 系（工业纯铝）、2 系（铝 - 铜）、3 系（铝 - 锰）、4 系（铝 - 硅）、5 系（铝 - 镁）、6 系（铝 - 镁 - 硅）、7 系（铝 - 锌 - 镁 -铜）、8 系（其他）八类合金。不同的系列的铝合金由于成分和组织的差异，所表现出来的焊接性能相差也是比较大的。3系铝合金是防锈铝合金，具有优秀的防锈特性，成形性、熔接性、耐蚀性均良好，其...
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2020
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激光深熔焊接作为激光焊接的两种基本模式之一（另一为热传导焊接），其应用越来越广泛。为了获得更高的激光深熔焊接效益，飞博激光特为各位焊接用户总结了此种焊接方式的主要影响因素，包括激光功率密度，焊接速度，焦点位置，保护气体，工件接头装配间隙，材料本性等各个方面，助力各家用户趋利避害，最大限度利用好激光器及激光设备。 1. 激光功率密度1)进行深熔焊接的前提是聚焦激光光斑有足够高的功率密度，因此激光功率密度对焊缝成形有决定性的影响。激光功率同时控制熔透深度与焊接速度，对一定直径的激光束，当增大激光功率时,熔深加深,焊接速度加快。2) 对达到一定焊接熔深的激光功率一般存在临界值，达到这个临界值时，熔池剧烈沸腾，超过时则熔深会急剧减少。另外，由于金属蒸气的作用力，熔池内会形成小孔，而小孔正是深熔焊接实现的关键。3) 焦斑功率密度不仅与激光功率成正比，还与激光束和聚焦光路参数有关。 2. 焊接速度在深熔焊接进行过程中，焊接速度与熔深成反比。在保持激光功率不变的情况下，如提高焊接速度，热输入就会下降，熔深也会减小。因此，适当降低焊接速度可加大熔深，但速度太低又会导致材料过度熔化，出现工件焊穿现象。故针对特定激光功率和特定厚度、种类的材料，都有一个获得最大熔深的合适焊接速度范围。3. 焦点位置深熔焊接时，为保持足够的功率密度，焦...
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2019
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在激光焊接应用越来越成熟的情况下，最常见的两种焊接原材料当属碳钢与不锈钢。与碳钢相比，不锈钢具有电阻率高、热导率低、线膨胀系数大等特点，且随着温度的升高线膨胀系数也有相应地提高。不锈钢因其较好的耐蚀性、无毒性、耐摩擦性、高强度、非磁性、易加工性、良好的焊接性等特性被广泛应用于在各个行业。激光焊有两种分类， 按激光输出时的功率密度大小可分为激光传导焊和激光深熔焊。在热传导焊时，激光功率密度小于1×105W/cm2，在较小的热量下并不能将工件表面的金属瞬间熔化甚至是汽化， 所以只能通过热传导的方式将热能传向金属内部。当在深熔焊中，激光功率密度大于 1×105W/cm2时， 由于获得较大的热量，故金属直接被熔化而形成焊缝。不锈钢光纤激光焊接与传统焊接相比，可在普通室温条件或特殊条件下同样进行，焊接装备简单。激光聚焦后，功率密度高，实现深熔焊接， 熔深与熔宽比大，最高可达12:1。激光焊强度高、精度高、焊缝热影响区窄、残余应力和变形较小; 并且激光焊速度快、效率高、焊接质量好。以飞博4000W单腔激光器对Ni-Cr系列304奥氏体不锈钢板进行激光焊接为例，在功率为2000W，焊接速度35 mm/s，离焦量为0mm，保护气体为17L/min，光纤芯径为50um，焊接头配置为100/200的条件下，焊缝表面宏观形貌如下图。由图可以看出，焊缝表面平整、连续，没有出现...
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2019
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对激光切割而言，除少数情况下是从板材边缘开始切割外，最初阶段一般都必须先用激光在板材上穿一个小孔，然后再从小孔处开始切割。在厚板切割中，穿孔不好容易造成切割、加工不良。为了实现稳定穿孔，本文将对穿孔的加工特性进行说明。穿孔方法目前基本分为两种：1）脉冲穿孔 脉冲穿孔的原理是采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，通常采用空气或氮气作为辅助气体。每段脉冲激光都会产生小的微粒喷射，并逐步深入，直至穿透板材，因此厚板穿孔时间较长。 2）爆破穿孔 爆破穿孔的工作原理是材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑，然后由与激光束同轴的气流很快将熔融材料去除形成一个孔。孔的大小与板材厚度有关，爆破穿孔平均直径通常为板材厚度的一半。对较厚的板材进行爆破穿孔，孔径会较大且不圆，因此爆破穿孔通常需要在废料区上进行。 对比这两种穿孔方法：脉冲穿孔的穿孔质量要比爆破穿孔好，但由于穿孔时间长，脉冲穿孔成本要更高一些。为了降低脉冲穿孔的成本，提高穿孔效率，上海飞博激光科技有限公司开发出了具有增强型脉冲技术的连续高功率光纤激光器：通过优化激光输出，提供远超额定平均输出功率的脉冲峰值功率。图1 常规脉冲输出 ...
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2019
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环形光斑光纤激光器优化金属激光切割工艺：不锈钢薄板切割效率更高，碳钢厚板切割质量更佳。环形光斑的光纤激光器会成为越来越多激光切割机厂家和终端用户的最佳选择。作者：王锦军 上海飞博激光科技有限公司光纤激光器由于光电转换率高，运行和维护成本低，易于集成等优势，从2010年开始在激光切割应用中逐渐取代了YAG棒状激光器和CO2气体激光器。2015年，全球范围内材料加工领域中的光纤激光器订单额首次超过了CO2激光器，成为一个里程碑事件。此后，光纤激光器在切割中替代CO2激光器的进程更加迅速。随着500W~6000W国产光纤激光器的成熟，光纤激光器已经成为目前国内工业激光切割机的主流激光器。激光切割金属过程激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射金属材料，被照射的金属材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，再借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。但是，在激光切割板厚度较大时，如5mm以上，割缝前沿和侧边会发生多次反射，且由于割缝底部的倾角增加，底部反射点处对激光的吸收也增加，容易造成割缝前沿中下部局部过热。 图1 激光切割时的割缝 ...
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2019
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激光切割原理 利用经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、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开，激光切割属于热切割方法之一，其工作原理图如下图示[1]。[1]陈家璧，彭润玲，等.激光原理及应用[J]. 电子工业出版社,2008:174.激光切割的分类 1）汽化切割 利用高能密度的激光束加热工件。在短的时间内汽化，形成蒸气。在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要大的功率和功率密度。 激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。 2）熔化切割 激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹非氧化性气体（氩气、氦气、氮气等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。所需能量约为汽化切割的1/10。 激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及相关合金等。 3）氧气切割 它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，而切割速度一般大于激光汽化切割和熔化切割。 激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。 激光切割的相关工艺参数 ...
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2019
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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见的工业应用，超过80%的高功率工业激光器被用于激光切割。它使用经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、烧蚀或达到燃点，同时借助同轴高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开，如下图示：一、 决定激光平面切割性能的要素1) 与激光束相关的要素主要是：一、 决定激光平面切割性能的要素 1) 与激光束相关的要素主要是：● 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（单模，多模），通常单模切割速度更快，多模更适合切割厚板● 输出形态（连续输出，脉冲输出），通常连续输出切割速度快，但热影响区相对较大，脉冲输出切割速度较慢，但热影响区较小此外还有：波长，频率，占空比2) 与加工透镜相关的要素主要是：● 聚焦镜焦距：一般焦距越大，焦点光斑直径就越大● 焦点光斑直径，由焦距和光纤芯径共同决定。焦点光斑直径越大，切割速度越慢，切割的厚度增加，反之亦然）。● 焦点位置：即聚焦点到加工材料上表面的相对位置），通常氧气切割时焦点在材料上表面上方，氮气切割时焦点在材料上表面下方。此外还有：扩束镜焦距，焦点深度（焦点深度越大，加...
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2019
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继飞博激光9月份推出单腔3000W激光器已过去多月，我们陆续从先期使用的几家客户接收到了满意的反馈，但是也仍有部分客人不明白，同样是3000W激光器，为何运用了环形光斑工艺的飞博单腔3000W就如此优秀。今天，飞博的应用工艺部门工程师就将更进一步为大家科学解释单腔3000W的优势。飞博应用部门工程师：要评判激光切割效果的优劣，就要先从激光切割的本质说起。何为激光切割？利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。激光切割穿孔完成后，激光开始进入切割过程。到达板材表面的光束大部分进入切缝内，并经过多次反射后被材料吸收（菲涅耳吸收），部分被等离子体吸收和再辐射，部分被未熔表面反射掉，剩下的部分则可能直接穿过切缝。激光切割熔池在光反射处，激光能量密度很高，使液态金属汽化。如果激光能量密度过于集中，就会导致切割断面上产生波浪纹，造成粗糙度增加，切割质量下降。在薄板切割中，光束反射少，这种现象不明显；但是在厚板切割中，这种现象就会比较明显。过于集中的激光能量分布目前市面在售的进口和国产光纤激光器束腰处的能量分布大多是平顶型，但是这种能量分布是否已达到最佳？而我司首创的环形光斑切割优势具体又表现在哪方面呢？ &...
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2019
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激光表面处理技术是指通过激光与材料的相互作用使材料表面发生所希望的物理化学变化，从而达到改善其表面性能的一种技术。它是利用激光束快速、局部地加热材料，以实现局部急热、熔融或烧蚀等，并可在多种环境下进行处理；通过改变激光源或激光参数，可解决不同材料表面处理的工艺问题。近年来，随着机械制造等行业的不断发展及工业4.0与智能制造的提出，与之相适应的激光表面处理的研究和应用也呈快速发展的趋势，其加工对象、工艺方法、应用领域等也在不断拓展之中[1]。根据表面处理目的不同，激光表面处理通常分为：表面改性处理（如激光上釉、激光重熔等）与去除处理（如激光清洗等）。激光清洗作为激光表面处理技术中的一种，近年来也越来越获得广泛关注和快速发展。激光清洗主要通过低功率、高能量密度的脉冲激光束作用于工件表面，使其表面的污物、氧化层、镀层或涂层等受热发生瞬间的熔融、烧蚀、蒸发或剥离，从而达到工件表面洁净化的工艺过程[2]。激光清洗属于干洗，与传统的机械及化学等清洗方法相比，具有清洗效果好、控制精度高、对环境无污染、基本不损伤基体、属于非接触式的清洗等优点，由此可见，激光清洗工艺是一种“绿色”清洗工艺。目前，激光清洗已被广泛应用于多种行业之中[3]，常见的应用如表1所示。表1 激光表面清洗的主要应用大脉冲能量光纤激光器的优势光纤激光器相较与固体激光器、CO2激光器等具有电光转化效率高，结构小巧，性能稳定，免维护...
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2019
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