激光器芯徑的大小會影響光的傳輸損耗和能量密度分布,合理選擇芯徑十分重要,芯徑過大會導致激光傳輸中的模式失真和散射,影響光束質量和聚焦精度,芯徑過小會導致單模光纖光功率密度對稱性變差,不利于高功率激光的傳輸。
一、小芯徑激光器優勢及應用(<100um)
高反材料:鋁、銅、不銹鋼、鎳、鉬等;
(1)高反材料需要選擇小芯徑激光器,利用高功率密度激光束使材料快速被加熱至液化或汽化狀態,提高材料對激光吸收率,實現高效快速加工,選擇芯徑大的激光器這容易導致高反,導致虛焊,甚至燒損激光器;
裂紋敏感性材料:鎳、鍍鎳銅、鋁、不銹鋼、鈦合金等
(2)這種材料一般需要嚴格控制熱影響區,需要小熔池,選擇小芯徑激光器更合適;
高速激光加工:
(3)深熔焊需要高速激光加工,需要選擇高能量密度的激光器,才能在高速下保證線能量足夠熔化材料,尤其是疊焊,穿透焊,等對熔深要求較高的選擇小芯徑激光器更合適。
二、大芯徑激光器優勢及應用(>100um)
大芯徑大光斑,熱量覆蓋面積大、作用面廣,且只是實現材料表面微熔,非常適合在激光熔覆、激光重熔、激光退火、激光硬化等方面展開應用。在這些領域,大光斑意味著更高的生產效率、更低的缺陷(熱導焊幾乎沒有缺陷)。
在焊接上,大光斑主要用來做復合焊,用于與小芯徑激光復合:大光斑使得材料表面微熔,由固體轉化為液體,使得材料對激光的吸收率大幅提升,再用小芯徑打出匙孔,打出熔深,在這個過程中由于大光斑的預熱,后處理,以及給到熔池較大的溫度梯度,使得材料不易出現由于快熱快冷所導致的裂紋缺陷,還能使得焊縫外觀更為平滑,同時相較于單激光的方案實現更低的飛濺。
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