不同芯径激光器焊接应用举例分析

激光器芯径的大小会影响光的传输损耗和能量密度分布，合理选择芯径十分重要，芯径过大会导致激光传输中的模式失真和散射，影响光束质量和聚焦精度，芯径过小会导致单模光纤光功率密度对称性变差，不利于高功率激光的传输。

 

一、小芯径激光器优势及应用（＜100um）

 

高反材料：铝、铜、不锈钢、镍、钼等；

（1）高反材料需要选择小芯径激光器，利用高功率密度激光束使材料快速被加热至液化或汽化状态，提高材料对激光吸收率，实现高效快速加工，选择芯径大的激光器这容易导致高反，导致虚焊，甚至烧损激光器；

      裂纹敏感性材料：镍、镀镍铜、铝、不锈钢、钛合金等

（2）这种材料一般需要严格控制热影响区，需要小熔池，选择小芯径激光器更合适；

     高速激光加工：

（3）深熔焊需要高速激光加工，需要选择高能量密度的激光器，才能在高速下保证线能量足够熔化材料，尤其是叠焊，穿透焊，等对熔深要求较高的选择小芯径激光器更合适。

 

二、大芯径激光器优势及应用（＞100um）

大芯径大光斑，热量覆盖面积大、作用面广，且只是实现材料表面微熔，非常适合在激光熔覆、激光重熔、激光退火、激光硬化等方面展开应用。在这些领域，大光斑意味着更高的生产效率、更低的缺陷（热导焊几乎没有缺陷）。

在焊接上，大光斑主要用来做复合焊，用于与小芯径激光复合：大光斑使得材料表面微熔，由固体转化为液体，使得材料对激光的吸收率大幅提升，再用小芯径打出匙孔，打出熔深，在这个过程中由于大光斑的预热，后处理，以及给到熔池较大的温度梯度，使得材料不易出现由于快热快冷所导致的裂纹缺陷，还能使得焊缝外观更为平滑，同时相较于单激光的方案实现更低的飞溅。