1、5/3/2022激光焊接激光焊接的脈沖頻率的脈沖頻率課程名稱(chēng)：激光焊接工藝實(shí)踐課程名稱(chēng)：激光焊接工藝實(shí)踐承擔(dān)單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院承擔(dān)單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院5/3/2022教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 在激光焊接工藝，特別是熱導(dǎo)型焊接過(guò)程中，了解激在激光焊接工藝，特別是熱導(dǎo)型焊接過(guò)程中，了解激光脈沖頻率對(duì)焊接工藝的影響，明確頻率、脈沖寬度和峰光脈沖頻率對(duì)焊接工藝的影響，明確頻率、脈沖寬度和峰值功率之間的關(guān)系。值功率之間的關(guān)系。5/3/20222.脈沖頻率對(duì)激光焊接的影響脈沖頻率對(duì)激光焊接的影響 在激光熱導(dǎo)模式焊接中，激光器發(fā)出的重復(fù)頻率激光脈沖，每個(gè)激光脈在激光熱導(dǎo)模式焊接中，激光器發(fā)出的重復(fù)頻率

2、激光脈沖，每個(gè)激光脈沖形成一個(gè)熔斑，焊件與激光光束相對(duì)移動(dòng)速度決定了熔斑的重疊率，一系沖形成一個(gè)熔斑，焊件與激光光束相對(duì)移動(dòng)速度決定了熔斑的重疊率，一系列的熔斑形成魚(yú)鱗紋似的焊縫。為了實(shí)現(xiàn)激光密封焊接，對(duì)于激光光斑的重列的熔斑形成魚(yú)鱗紋似的焊縫。為了實(shí)現(xiàn)激光密封焊接，對(duì)于激光光斑的重復(fù)頻率有一定要求，由于每個(gè)熔斑斷面形狀為半球形，為了達(dá)到一定厚度的復(fù)頻率有一定要求，由于每個(gè)熔斑斷面形狀為半球形，為了達(dá)到一定厚度的熔深，只有在高重復(fù)頻率下才能達(dá)到密封焊接，一般要求重疊率在熔深，只有在高重復(fù)頻率下才能達(dá)到密封焊接，一般要求重疊率在70%以上。以上。圖圖1給出就是激光脈沖焊接的焊縫。給出就是激光脈沖

3、焊接的焊縫。圖1 激光脈沖焊接接頭5/3/2022 激光脈沖頻率是指激光器在一秒內(nèi)能打出多少個(gè)脈沖的能力，單位是激光脈沖頻率是指激光器在一秒內(nèi)能打出多少個(gè)脈沖的能力，單位是赫茲（赫茲（Hz）。在激光功率恒定的情況下，頻率越高，每個(gè)激光脈沖輸出的）。在激光功率恒定的情況下，頻率越高，每個(gè)激光脈沖輸出的能量就越小。因此要在保證激光能量足夠熔化金屬的情況下，考慮加工的能量就越小。因此要在保證激光能量足夠熔化金屬的情況下，考慮加工的速度，才能確定激光的輸出頻率。例如，在激光修補(bǔ)模具的場(chǎng)合，速度，才能確定激光的輸出頻率。例如，在激光修補(bǔ)模具的場(chǎng)合，15Hz左右的頻率已經(jīng)能滿足焊接需要，過(guò)高的頻率會(huì)導(dǎo)致激

4、光的脈沖能量過(guò)低，左右的頻率已經(jīng)能滿足焊接需要，過(guò)高的頻率會(huì)導(dǎo)致激光的脈沖能量過(guò)低，從而造成焊接的失敗。從而造成焊接的失敗。 激光焊接頻率在一些對(duì)焊接效率有要求的時(shí)候，會(huì)有很大的作用，尤激光焊接頻率在一些對(duì)焊接效率有要求的時(shí)候，會(huì)有很大的作用，尤其是在一些精密部件的激光焊接上面，配合振鏡加上掃描系統(tǒng)的時(shí)候，頻其是在一些精密部件的激光焊接上面，配合振鏡加上掃描系統(tǒng)的時(shí)候，頻率的作用將會(huì)更大，如何調(diào)整到合適的頻率，是需要焊接技術(shù)人員根據(jù)具率的作用將會(huì)更大，如何調(diào)整到合適的頻率，是需要焊接技術(shù)人員根據(jù)具體工藝要求來(lái)解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。體工藝要求來(lái)解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。2.1 激光脈沖頻率對(duì)焊接的影響激

5、光脈沖頻率對(duì)焊接的影響5/3/20222.2 激光脈沖頻率、脈寬和峰值功率的關(guān)系對(duì)激光焊接的關(guān)系激光脈沖頻率、脈寬和峰值功率的關(guān)系對(duì)激光焊接的關(guān)系 一般在激光焊接機(jī)上面，電流越大激光能量就越強(qiáng)，脈寬跟能量也是有關(guān)系一般在激光焊接機(jī)上面，電流越大激光能量就越強(qiáng)，脈寬跟能量也是有關(guān)系的，脈寬大平均功率就會(huì)越大，脈寬窄時(shí)峰值功率會(huì)變高；頻率越高的時(shí)候，單的，脈寬大平均功率就會(huì)越大，脈寬窄時(shí)峰值功率會(huì)變高；頻率越高的時(shí)候，單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)地方的激光點(diǎn)數(shù)就會(huì)越多，但單個(gè)激光能量會(huì)下降。圖位時(shí)間內(nèi)一個(gè)地方的激光點(diǎn)數(shù)就會(huì)越多，但單個(gè)激光能量會(huì)下降。圖2給出的是給出的是國(guó)內(nèi)某公司推出的脈沖光纖激光器（如圖國(guó)內(nèi)某

6、公司推出的脈沖光纖激光器（如圖3所示）的激光脈沖頻率、脈寬和峰值所示）的激光脈沖頻率、脈寬和峰值功率的關(guān)系，當(dāng)脈沖寬度功率的關(guān)系，當(dāng)脈沖寬度0.5ns時(shí)，單脈沖的峰值功率達(dá)到了時(shí)，單脈沖的峰值功率達(dá)到了35KW。圖2 激光脈沖寬度、頻率和峰值功率的關(guān)系5/3/2022圖3 國(guó)內(nèi)某公司推出的皮秒脈沖光纖激光器5/3/2022圖4 激光器的峰值功率和脈沖頻率、寬度圖4給出的是該激光器能夠控制的輸出脈沖寬度、頻率和峰值功率。5/3/2022 就激光焊接而言，所需要的焊接激光功率和激光脈沖頻率之間，應(yīng)該就激光焊接而言，所需要的焊接激光功率和激光脈沖頻率之間，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備的選擇。在頻率的調(diào)整

7、上，主要是看客戶(hù)的焊接根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備的選擇。在頻率的調(diào)整上，主要是看客戶(hù)的焊接要求，如果利用一臺(tái)基本的硬光路為要求，如果利用一臺(tái)基本的硬光路為500W的激光焊接機(jī)可以達(dá)到在低的激光焊接機(jī)可以達(dá)到在低頻率下的客戶(hù)所有的焊接要求，就可以考慮用頻率下的客戶(hù)所有的焊接要求，就可以考慮用350W的設(shè)備來(lái)進(jìn)行高頻的設(shè)備來(lái)進(jìn)行高頻率的焊接，這樣一來(lái)設(shè)備的成本價(jià)格就會(huì)少一些，客戶(hù)也會(huì)更加傾向于率的焊接，這樣一來(lái)設(shè)備的成本價(jià)格就會(huì)少一些，客戶(hù)也會(huì)更加傾向于這一選擇。這一選擇。 5/3/20223. 3. 小結(jié)小結(jié) 激光脈沖焊接工藝中的是脈沖頻率對(duì)材料焊接工藝具有重要影響，特激光脈沖焊接工藝中的是脈沖頻率對(duì)材料焊接工藝具有重要影響，特別是對(duì)有密封要求的焊接工況或?qū)附有视休^高要求的情況下，在激光別是對(duì)有密封要求的焊接工況或?qū)附有视休^高要求的情況下，在激光功率恒定的情況下，頻率越高，單脈沖的峰值功率越低。功率恒定的情況下，頻率越高，單脈沖的峰值功率越低。5/3/20224. 4. 作業(yè)思考題作業(yè)思考題）若激光器功率恒定時(shí)，說(shuō)明激光脈沖頻率和脈沖峰值功）