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激光焊机

发布者:烟台东海焊接设备有限公司发表时间:2020-11-06
激光焊机

一、激光焊接概述

激光焊接是激光在材料加工技术应用的重要方面之一,主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功地应用于微、小型零件焊接中。高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔接,在机械、汽车、钢铁等工业部门获得了日益广泛的应用。


与其它焊接技术比较,激光焊接的主要优点是:激光焊接速度快、深度大、变形小。能在室温或特殊的条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。便如,将铜和钽两种性质截然不同的焊接在一起,合格率几乎达百分之百。也可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精密定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型元件的组焊中,例如,集成电路引线、钟表游丝、显像管电子枪组装等由于采用了激光焊,不仅生产效率大、高,且热影响区小,焊点无污染,大大提高了焊接的质量。
可焊接难以接近的部位,施行非接触焊接,使焊接对工件的形变或影响减到最小。




2、整机原理及组成
激光焊接机的工作是应用高能脉冲激光来实现。激光电源首先把脉冲氙灯点亮,在微控制器的控制下,通过激光电源对氙灯脉冲放电,形成一定频率,一定脉宽的光波,该光波经过聚光腔辐射到Nd:YAG激光晶体上,激发Nd:YAG激光晶体发光,再经过激光谐振腔谐振之后,发出波长为1.064m脉冲激光,该脉冲激光经过扩束、反射、聚焦后打在所要焊接的物体上,在数控系统的控制下,移动数控工作台,从而完成焊接。焊接时所需要的脉冲激光的频率、脉宽等通过微控制器来控制。通过对激光的频率、脉宽、波形的不同设定可调节控制脉冲激光的功率和能量。
二、激光焊接机由激光电源、控制系统、光学系统、冷却系统、观察系统及吹气装置组成。



1)激光电源


激光电源系统由主控电源箱和放电电源箱构成。主控电源箱采用新型功率器件MOSFET构成功率单元,通过电源独立的控制系统驱动功率单元给储能电容充电。放电电源具有一套高压引燃氙灯电路,在激光电源切入之前先将氙灯点亮,并维持一定的预燃电流。当使电源放电时,大电流驱动氙灯发出强光照射YAG晶体使其受激发出激光;通过单片机系统可实现对灯电流的控制,从而达到对输出激光的控制。
2)控制系统
本系统采用运动控制系统及电流反馈控制系统的控制方案,电流霍尔实时检测灯电流,并根据所反馈的电流值对激光电源输出的电流形波形进行调节,从而达到根据用户需求对输出激光的功率和能量进行实时控制。


运动方向的控制通过美国原装进口工业控制摇杆控制,使激光的轨迹可以焊出任意的曲线轨迹,操作方便。操作更人性化。

 步进电机及其驱动器

运动控制系统输出的脉冲信号先通过驱动器转换出步进电机所要求的有一定相序和时序的平滑稳定的电机驱动电流。步进电机通过电磁作用将每一列驱动信号转换成一定量的机械角位移即步距角,使转子能按照程序要求精确转动。

 滚珠丝杠

滚珠丝杠也称滚珠丝杠螺母副。是一种具有螺旋槽的丝杠与其螺母间装有滚珠作为传动元件的丝杠副。滚珠丝杠由步进电机的转子带动,将电机的旋转运动转换为螺母的直线运动。数控采用的滚珠丝杠副是一种精密而又省力的运动转换装置。

3)光学系统

本系统主要由以下几部分组成:指示红光、Nd3+:YAG激光器、扩束镜组、45度全反射镜、聚焦镜组和观察系统。

激光谐振腔由泵浦腔、全反镜和输出镜组成。泵浦腔包括装在陶瓷反射腔内的Nd3+:YAG晶体棒(激光介质)和单支氙灯(泵浦源)。晶体棒在强烈的氙灯照射下使钕原子在特定激光上、下能级间实现了原子集居数密度的反转分布。为了提高泵浦腔的效率,氙灯和晶体棒置于陶瓷漫反射腔,使泵浦光尽可能多的被晶体棒中的钕原子吸收。1.064微米光辐射在激光谐振腔内得到放大,其中的一部分光从部分反射镜输出。

4)冷却系统

冷却系统包括水箱,风机,换热器和滤芯(含去离子树脂)。激光器产生的热量通过换热器被风机排放到外部。

5)吹气装置

场合采用氦、氩、氮等气体作保护,氦气是激光点焊时使用最有效的保护气体;使用氩气保护的焊件表面要比使用氦保护时来得光滑,但它不适用于高功率密度激光束。保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射,特别是高功率激光焊时,其喷出物更强有力,保护透镜更为必需。

5、主要特点:

 焊接过程热影响区小

 焊斑大小可随意调整

 焊点精细、平整、美观,无需过多的焊后处理

 可精确定位,焊接过程不伤及周遍镶嵌的珠宝

 焊接速度快、质量高、焊点无污染、高效环保

6、行业应用

激光模具修补机主要应用于金银饰品的补孔、点焊砂眼、修补缝纹及镶嵌部件爪脚部位等焊接,也可用于假牙补砂眼及微小精密零件如电池镍带、集成电路引线、钟表游丝、显象管、电子枪组装等领域的焊接


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