背景“人与自然需要和谐共存；我们只有一个地球，同在一片蓝天下，让我们采取新行动保护和净化我们的地球”。随着全球各国环保意识的加强，以及石油、天然气等不可再生资源的日益减少，再加上人均汽车拥有量日益增加，对环保和不可再生资源产生极大的挑战；寻求新能源是全球共同迫不及待的追求。近些年来科学技术不断进步和发展，全球各国环保意识不断增强，绿色低碳出行的号召带动了不少新兴企业的快速发展，新能源汽车便诞生了。新能源汽车浪潮在全球开始盛行，动力电池作为新能源汽车核心部件，直接决定了整车性能，而生产设备的精度和自动化水平将直接影响电池的质量、效率和一致性。激光技术作为一种先进的加工技术，是高性能动力电池生产的最佳选择。（ 数据来源：中国产业研究院）动力电池焊接质量的好坏直接决定了电池的连接性能、安全性和使用寿命。激光焊接相较于传统焊接工艺来说，更适合动力电池的焊接。激光焊接具有能量密度高，焊接速度快，加工精度高，热影响区小，易实现自动化等优势，已经被动力电池行业接受。目前，在新能源和焊接生产制造领域，铝合金、紫铜等高反材料的应用占整个动力电池及电机整体的90%以上。采用传统常规型号单一传输芯径激光器焊接铝合金和紫铜时，不可避免的会出现如下缺陷：1铝合金、紫铜对激光的吸收率低，反射率高，连续焊接稳定差、成型差；2容易产生飞溅、气孔和裂纹，气孔和裂纹会大幅降低焊接接头的性能以及质量；3飞溅和...
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2022
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随着焊接材料种类越来越丰富，客户对焊接质量的要求也越来越高。影响激光焊接质量的因素很多，如保护气体种类，气体流量大小，运动控制方式和精度等。诸多影响因素中光纤激光器是保证良好焊接质量的关键因素。激光器影响焊接质量的因素也有很多，如激光功率、焊接速度、离焦量等，但往往忽略光束模式这一因素。光纤激光器的光束模式分为单模和多模两种。在焊接应用中，聚焦光斑对焊缝熔深有很大影响，间接影响焊缝的抗拉强度。单模激光器的纤芯比较细，光束质量优于多模，激光能量呈高斯分布，中间能量密度最高，三维图是一个尖圆的山峰状，如图中上排两图。多模激光器的纤芯相比粗一些，光束质量相比单模要差一些，能量分布相比单模光斑平均一些，三维图像一个倒扣的杯子，如图中下排两图。飞博激光以不同光束模式对Q235钢板进行相关焊接测试，测试结果仅供客户和终端应用厂家在选择焊接用激光器时作参考使用。本次测试采用飞博激光2000W连续激光器，分别以单模和多模两种模式搭配嘉强BW240-4KW光纤激光高功率及具有同轴 CCD 显示和照明功能的焊接头（准直聚焦配比为100:200），及史陶比尔TX90六轴机器人进行焊接，并采用JZX91熔深显微镜观察焊缝熔深。焊接参数如下表所示：不同光束模式的实验结果如下图所示 由上图分析发现：1. 激光功率一定的情况下，随着焊接速度的减...
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2020
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2μm光纤激光器切割木材工艺总结 目前，木材的切割多是以传统的锯片切割形式进行，但会产生大量的锯末和噪音等污染。采用激光对木材进行切割不但可以降低噪音，同时还可以减少锯末颗粒的产生，削减对人体的危害。激光切割木材的断面质量也要比传统方式切割的要好，切割面上粗糙、撕裂或者绒毛木纹并不明显，而是覆盖了一层薄碳化层。激光切割木材机理激光切割木材有两种不同的基本方式：瞬间气化和燃烧。激光切割木材的方式取决于激光切割时被木材吸收的功率密度大小。瞬间气化是较理想的一种木材切割方式，木材在聚焦激光束的照射下气化形成切缝。气化切割的特点是：切割速度快，热量传输不到未切割的基材上，剖面无碳化，仅有轻微发暗和釉化。而燃烧方式的切割主要是因为光束功率密度较低，其特点为切割速度较慢，切缝更宽，切割厚度大，切割时伴有烟尘和焦味。燃烧方式切割单位材料所消耗的能量要比气化方式更高，且切边有碳化现象。不过在切割木材的实际过程中，气化的同时基本上都伴有燃烧，这是因为气化方式虽然具有高效能的优点，但是需要较高的功率密度才能实现。而实际的激光照射过程，由于受激光输出功率和光束模式的影响，在材料光照表面总有部分区域的光束功率密度低于气化所需的功率密度值，因此出现少量燃烧的现象。另外，激光切割木材同样需要与光束同轴的辅助气流，一般为低压惰性气体或者空气。什么类型的激光器能切割木材激光切割木材一般是选用CO2激光器...
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2020
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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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