激光焊接机原理培训.pptx

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激光焊接培训激光焊接培训激光的特性激光的特性

（1）激光的定义

（2）激光的特性（3）激光器的组成激光器准直头主光闸高速分光镜耦合4耦合3耦合2耦合1准直聚焦透镜ABCD备注：

红色箭头表示激光能量测试仪，绿色箭头代表出光方向以及顺序。

什么是激光？

什么是激光？

激光在英文中是Laser（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的缩写）是光受激辐射放大的意思，简称为激光。

激光是一种新型光源，通俗点来说:

激光就是一束发散角很小能量高度集中的光源激光就是一束发散角很小能量高度集中的光源。

P.S.激光在传播过程中像一条笔直的线，不易发散，光强也可以保证。

一束激光射出20KM以外，光斑只有杯口大小。

如果发射到38万千米以外的月球，光圈的直径也不过2KM，在地球上看是一个明亮的红点，利用激光的这一特性，科学家在1962年测出了地球和月球之间的精确距离384,400千米。

3.3.激光有哪些特性？

激光有哪些特性？

激光是一种新型光源，它产生于光的受激辐射，因为它与入射光具有相同的频率、相位、因为它与入射光具有相同的频率、相位、传播方向，所以激光与普通光源相比传播方向，所以激光与普通光源相比有着不同的特性，其主要有以下四种特性：

（11）高亮度）高亮度（22）方向性好）方向性好（33）单色性好，（44）相干性）相干性二二、激光的特点、激光的特点1、亮度高激光是世界上最亮的光。

CO2激光的亮度比太阳亮8个数量级，而高功率钕n玻璃激光则比太阳亮16个数量级。

2、方向性好激光的方向性很好，它能传播很远距离而扩散面积很小，接近于理想的平行光3、单色性好激光为单色光，它的发光光谱宽度，比氪灯的光谱宽度窄几个数量级。

1.2.31.2.3激光器由哪几部分组成？

激光器由哪几部分组成？

激励源工作介质谐振腔很显然，激光器中首先要包括某种工作物质，它是赖以产生激光的基础。

其次，必须能使该工作物质处于粒子数反转分布状态，这就意味着需要向物质提供适当的能量，将足够数量的粒子从低能级“抽运”到高能级，这很像是水泵将水从低处抽往高处，因而，常称上述“抽运”过程为“泵浦”。

而提供泵浦能量的设备则称为“泵浦源”。

二二、激光产生的三要素、激光产生的三要素1.激励源要想把处于低能态的粒子送到高能态去，就得有外力借助工具来实现。

这个过程类似于把水位很低的河水或井水抽运到水塔上的蓄水池里，必须要有足够功率的水泵作功才成。

同理，要实现粒子数反转，首先必须消耗一定的能量把大量粒子从低能级“搬运”高能级，这种过程在激光理论上叫做泵浦或激励泵浦或激励。

由于其作用原理和水泵抽水相类似，所以把能使大量的粒子从低能态抽运到高能态的激励装置通称之为“光泵”。

二二、激光产生的三要素、激光产生的三要素“光泵”只是在解释粒子数反转时借用的一种形象的说法。

实际上粒子都是甘居低能态的，而且很顽固，并不是象水一样很容易地就被泵抽运走了。

即使费了很大劲把一部分抽运到了高能态，但它们很快就又自发地跃回低能态了。

怎么办呢，那就需要加大能量不停顿地来轰击。

就是说，激励不仅要快，而且要强有力。

激励作用总是通过消耗一定的能量来实现的，产生受激辐射所需要的最小激励能量定义为激光器的阈y值（阈，即门槛的意思）。

阈值是描述激光器整体性能的一个重要参数。

二二、激光产生的三要素、激光产生的三要素2.工作介质工作介质在大干世界里，各种各样的物质都是由分子、原子、电子等微观粒子组成的，如果有了强大的激励是不是都能在物质中实现粒子数反转而产生激光呢?

不是的，激励只是一个外部条件，激光的产生还取决于合适的工作物质，也称之为激光器的工作介质，这才是激光产生的内因。

前面我们所讲到的都是以二能级系统为例来讨论的，也就是说工作物质只有高、低两个能级。

实际上目前所有已实现的激光辐射都是三能级或四能级系统，二二、激光产生的三要素、激光产生的三要素三、谐振腔合适的工作物质有了，实现粒子数反转的激励源有了，这下子该“激”出激光了吧!

还不行，因为人们在实验中发现这样虽然可以产生受激辐射，但非常微弱，根本形不成可供人们使用的激光。

这很自然的使人们想到了采用放大的办法来解决这个问题，于是出现了光学谐振腔。

即利用两个面对面的反射镜，使放大了的光在镜间来回被反射，反复通过镜间的介质不断再放大，即反馈放大。

两个反射镜可以是平面，也可以是球面。

二、二、激光产生的三要素激光产生的三要素三要素：

激励源，工作介质，谐振腔大族大族FP150FP150激光焊接机介绍激光焊接机介绍11设备主体设备主体22光学系统光学系统33PCPC机机44振镜控制系统振镜控制系统55供电系统供电系统66光光纤激光器纤激光器77控制系统控制系统88光纤光纤99振镜焊接头（选配）振镜焊接头（选配）1010焊接工件焊接工件1111工作平台（选配）工作平台（选配）FP150激光焊接系统主要由光纤激光器、控制系统、光学系统、供电系统、工作平台组成，具体如图供电系统供电系统lFP150供电系统由高精度开关电源，安全继电器，大功率放电电阻等构成，具备响应迅速，控制精度高，安全可靠等特点l控制系统lFP150激光焊接机硬件控制系统采用arm加多个FPGA作为控制系统核心架构，配合相应外围电路构成整机控制系统，根据功能划分，可分为主控单元，光纤激光器控制单元，高速分光控制单元，振镜焊接控制单元；光学系统光学系统lFP150光学系统中分光采用高速时间分光形式，分光频率可以达到80HZ，加工速度快，效率高。

lFP150激光焊接机光学系统由四部分组成：

光纤激光模块、分光系统、光纤传输系统、准直聚焦系统。

lFP150光纤激光器中的的激光波长是1070纳米FP150FP150光学系统结构如图所示光学系统结构如图所示1底座2激光模块3准直头4全反镜座5.步进光闸6光吸收器7高速分光器8光纤耦合器9光纤10准直聚焦透镜FP150FP150激光焊接机光学系统由以下四部分组成：

光纤激光模激光焊接机光学系统由以下四部分组成：

光纤激光模块、分光系统、光纤传输系统、准直聚焦系统。

块、分光系统、光纤传输系统、准直聚焦系统。

激光模块激光源，既激光器。

光纤传输系统激光通过耦合透镜聚焦在光纤端面上，经过光纤传输到工作台面上分光系统FP150焊接机可实现2路（标配）,3路（选配），或4路（选配）光纤输出。

通过镜片的角度偏转，可实现快速光路切换。

准直聚焦系统光纤输出的激光通过准直透镜准直为平行光，再经过聚焦透镜聚焦作用在工作件上，完成焊接。

技术参数技术参数l激光焊接机技术参数性性能能机型FP150最大激光单点能量15J最大激光输出平均功率150W最大激光峰值功率1.5KW脉冲频率200Hz脉冲宽度50ms激光波长1070nm控制系统FP激光控制系统技术参数技术参数l激光焊接机技术参数光纤芯径200m（标配），100m（选配）高速分光频率80HZ光纤输出数量4路，2路（标配），3路（选配），4路（选配）主机外形尺寸（长宽高）900mm*640mm*1096mm主机重量165Kg电力需求AC220V10/50Hz/5A主机耗电功率1KW单相工作温度1030工作湿度40%80%冷却方式内置风冷波形数量可预设50组激光波形,并可通过外部接口进行随机切换,每组波形可设定16段渐变可对多达65000点的激光脉冲进行14段可编程能量渐变控制定位方式内置亮度可调的红光,可选配交叉定位系统或CCD定位监视系统激光触发方式触摸屏单点触发或连续触发,外部接口电平触发或上升沿触发操作接口语言中文简体、英文人机界面PC工作原理。

工作原理。

激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接（热效应）。

FP150激光焊接机采用进口光纤激光器作为激光泵浦源。

其焊接过程是，焊接机通过PC人机交互获得焊接所需要的激光工艺参数，例如能量，功率，时间等，通过焊接机内部控制系统，将其转化为控制光纤激光器的电信号，并由供电系统对光纤激光器进行供电，同时通过焊接机内部软件采集校准系统对出光情况进行校准，光纤激光器输出激光后，经过耦合、光纤传输、扩束、聚焦后打在所要焊接的物体上，形成焊接过程。

激光焊接的优势激光焊接的优势l激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，因此焊接质量比传统焊接方法高l激光焊接速度快、应用广、热量影响范围小、操作方便、精度高。

激光波形的脉宽、峰值功率、频率激光波形的脉宽、峰值功率、频率l脉宽：

激光波形设定里面总的作用时间，是波形里面分段脉宽总时间的和。

l频率：

一秒钟出光的次数l峰值功率：

激光在实际出光时的瞬间功率，在实际的波形里，峰值功率以百分比的形式出现，含义是当前分段峰值功率与设定的峰值功率比值。

波形示意图波形示意图0.30.5msPulseTime/msT=2.56ms0.30.5ms激光焊接工艺参数激光焊接工艺参数激光输出功率，激光输出功率是与熔融被加工材料能力有直接关系的参数，而影响的程度则依被加工材料对激光的反射率、熔点、耐氧化性的不同而有所不同。

对特定材料，激光输出功率越大，焊接的越深焦点位置，在透镜的焦点确定后，焦点与工件表面的相对位置对激光焊接的质量产生很大影响。

激光离焦量会影响激光焊接熔深和表面效果。

脉宽和峰值功率的选定，选择合适的脉宽和峰值功率，增大峰值可以增加焊接的穿透率，反之，增大脉宽，可以增大焊接时的平滑性和表面效果，且不容易有飞溅，同时稍微增大焊点的直径，脉宽和峰值要匹配，综合调试。

保养与维护保养与维护l为保证激光焊接机的正常使用，应对设备进行日常维护。

激光焊接机是精密设备，维护要格外细心。

要做好环境清扫和设备的清洁，使地面干燥，洁净；机箱的外表面，操作接口等无杂物，洁净；防护镜片需保持干净。

l采用镜头纸或用酒精擦拭前、后光学镜片，使其表面保持清洁。

擦拭时要格外小心，使用力量过大可能损伤镜面。

l光纤使用中尽量平直或弯曲半径符合要求，也可将光纤卷成较大的圈，标配光纤光纤的最小弯曲半径为200mm，保养与维护保养与维护保养项目周期技术要求保养方法1.振镜方头、聚焦镜头、红光光源表面灰尘1周清洁；玻璃无指纹、无水渍印痕干净无尘布、酒精（玻璃选用）2.主机、控制柜表面灰尘1周清洁，表面无灰尘吸尘器、干净无尘布3.主机、控制柜内部电路板灰尘2周清洁，表面无灰尘吸尘器、低压吹气4.聚焦镜头、光纤、准直、耦合固定2周螺母、螺丝等连接处无松动检查5.控制器、主机信号连接线、网线接口固定、整理2周连接线接口无松动、整理整齐检查6.光路系统1（耦合头、高速分光镜）1月耦合头红光聚焦在光纤端面；高速分光镜无灼损检查7.光路系统2（准直、光纤端面）3月准直内镜片无烧损、无灰尘；光纤端面无烧损、无灰尘拆准直头检查