相干公司的 CleanWeld 凈焊技術(shù)很好地體現(xiàn)了這一點(diǎn)；CleanWeld 是一套適用于光纖激光器焊接的綜合方案，不僅可以減少高達(dá) 80% 的飛濺，還能最大程度避免出現(xiàn)裂紋，同時(shí)降低 孔隙率。在改善工藝一致性的同時(shí)，CleanWeld 在某些焊接工藝中，所使用的激光功率較往常下降了 40% 。下表匯總了針對(duì)光纖激光器在過(guò)去面對(duì)的具有挑戰(zhàn)性的一些應(yīng)用領(lǐng)域中 CleanWeld 能提供的具體優(yōu)勢(shì)。

       由于除了激光器之外，還有諸多因素會(huì)影響焊接工藝，因此上述所有能力缺一不可。在焊接加工過(guò)程中控制并盡可能提 高匙孔和熔池的穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)卓越加工效果的關(guān)鍵因素。然而 在實(shí)際加工過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要改變包括聚焦激光光斑的能量分布和采用光束擺動(dòng)在內(nèi)的各種技術(shù)，同時(shí)還涉及對(duì)保護(hù)氣體以及焊接過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行精確動(dòng)態(tài)控制等諸多因素。CleanWeld 凈焊技術(shù)可助您解決這些問(wèn)題。

       在深熔焊過(guò)程中，激光聚焦會(huì)形成極高的功率密度，被激光聚焦的金屬會(huì)氣化，從而被熔池包圍產(chǎn)生匙孔。由激光光束吸收產(chǎn)生的匙孔內(nèi)的蒸汽壓力會(huì)阻止熔池閉合。聚焦的激光光束和匙孔會(huì)沿焊接軌跡持續(xù)移動(dòng)。

目前為止，借助光纖激光器技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量和可靠性已經(jīng)成為了可能，但之所以在實(shí)際加工過(guò)程中效果不理想是因?yàn)楣饫w激光器固有的能量分布形式非常適合切割，但是不有助于提高焊接的穩(wěn)定性。

       然后，可以使用各種加工（聚焦）光學(xué)器件進(jìn)一步調(diào)整或更改聚焦光斑的大小、形狀和位置。此外，還可以借助功率放大、激光調(diào)制和光束移動(dòng)技術(shù)（例如光束擺動(dòng)）來(lái)調(diào)整工件表面指定位置上的有效功率，以及此功率的傳輸頻率。

鋁制電池蓋板焊接

       在傳統(tǒng)工藝中，由于電池壁很薄 (< 1 mm)，這種鋁電池殼體的密封是使用激光熱傳導(dǎo)焊接實(shí)現(xiàn)的。 然而，傳導(dǎo)焊接的穿透力不足，焊接的孔隙率較高且強(qiáng)度也不夠，無(wú)法阻隔水分滲入。但是， 使用更高的激光功率實(shí)現(xiàn)更深穿透（匙孔）的焊接有產(chǎn)生氣孔的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不夠，并且總是會(huì)存在一定程度的飛濺。

       HighLightFL-ARM 可調(diào)節(jié)環(huán)形光斑模式光纖激光器可提供 2.5kW-10kW 的輸出功率。可根據(jù)需要單獨(dú)調(diào)節(jié)中心和環(huán)形的功率，調(diào)節(jié)范圍可從 1% 到 100%。纖芯和環(huán)形光束甚至可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，重復(fù)頻率高達(dá) 5 kHz。

       光纖激光器焊接鋁材時(shí)，挑戰(zhàn)之一在于材料對(duì)近紅外線的吸收率相對(duì)較低。吸收率可能存在較小的不可預(yù)知的變化，這也會(huì)導(dǎo)致穿透深度發(fā)生變化，造成焊接不均勻。

“ 銅制發(fā)卡繞組 ” 焊接

       在組裝過(guò)程中，首先會(huì)將各個(gè)銅制發(fā)卡繞組裝載到定子槽中。然后，將相鄰銅制發(fā)卡繞組的末端焊接在一起，實(shí)現(xiàn)電路連接；焊接整個(gè)電機(jī)后，像傳統(tǒng)電機(jī)的繞組一樣，所有發(fā)卡將形成一條較長(zhǎng)的絞合導(dǎo)線。

       相干公司研發(fā)了一種使用光纖激 光器來(lái)進(jìn)行銅制發(fā)卡繞組焊接改善加工效果?；跇?biāo)準(zhǔn) HighLight ? 系列光纖激光器的工藝的第一個(gè)關(guān)鍵因素就是“光束擺動(dòng)”的使用。尤其是在 這種情況下，我們可以有意縮小工件 表面上聚焦光束的大小，使其小于焊接區(qū)域的總面積。但是，整個(gè)區(qū)域可 以通過(guò)快速掃描（擺動(dòng)）光斑的位置來(lái)進(jìn)行覆蓋。

       相干公司還可提供改善激光焊接銅制發(fā)卡繞組加工效果的相關(guān)工具例如，激光焊接子系統(tǒng)包含可視系統(tǒng)來(lái)控制聚焦激光光束和銅質(zhì)發(fā)卡繞組的位置。

       由于光纖激光焊接過(guò)程中通常會(huì)產(chǎn)生飛濺，因此長(zhǎng)期以來(lái)，汽車動(dòng)力總成耦合組件焊接一直是光纖激光器的一大難點(diǎn)領(lǐng)域。飛濺污染是動(dòng)力總成齒輪或軸承表面特別不能容忍的。此外，飛濺一般伴隨有焊接孔隙（因?yàn)轱w濺的材料可能會(huì)留下空隙或切口），會(huì)影響焊接質(zhì)量、強(qiáng)度和一致性。

       除了消除飛濺之外，在這種情況下使用的光纖激光器焊接參數(shù)還可以提高加工速度。事實(shí)上，利用此技術(shù)的一位汽車供應(yīng)商表示，與以前的光纖激光器工藝相比，他們的產(chǎn)量增加 了 20%。汽車掛件通常采用鋁制材質(zhì)，進(jìn)而增加激光焊接的難度。 特別是在焊接的過(guò)程中，鋁通常會(huì)因損失合金元素而有可能產(chǎn) 生“熱裂”。 因此，需要向熔池中補(bǔ)充材料（一般是填充焊絲）。此外，因?yàn)轱w濺產(chǎn)生的污染物會(huì)進(jìn)入掛件（例如車門(mén)）中，因此有時(shí)會(huì)引起掛件出現(xiàn)問(wèn)題。例如，一位制造商報(bào)告稱飛濺材料進(jìn)入門(mén)中并阻塞了排水孔。

       針對(duì)這一問(wèn)題，CleanWeld 凈焊技術(shù)在優(yōu)化了激光的能量分布。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的光束形狀可預(yù)先或在后期對(duì)部件進(jìn)行加熱，避免因部件快 速冷卻而導(dǎo)致問(wèn)題。 此外，這一解決方案還可以消除飛濺，并且無(wú)需填充焊絲。對(duì)激光功率分布做出細(xì)微調(diào)整之后的焊接效果如圖 5 所示。部件 A 和 B 顯示，通過(guò)調(diào)整光束強(qiáng)度橫截面，不僅可以控制焊接深度，而且能保持焊接寬度的一致性。

       鍍鋅鋼板是另外一種在汽車掛件以及車身中廣泛應(yīng)用的材料。由于這種材料在吸收激光能量時(shí)，較易揮發(fā)的鋅會(huì)首先氣化，因此零間隙焊接是焊接鍍鋅鋼板的一大難題。 焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氣壓會(huì)使液態(tài)金屬噴射，不僅導(dǎo)致焊縫不一致，隨后還會(huì)產(chǎn)生需要清除的飛濺物。這個(gè)問(wèn)題的處理方法有兩種，包括清理材料上缺陷，或者在板材之間添加墊片，從而留出足夠的空間（大約 0.1 - 0.5 mm），讓汽化鋅能夠以受控的方式排放到匙孔側(cè)面，而非頂部。 但這種方法依然存在缺點(diǎn)。

不銹鋼型材焊接

       長(zhǎng)期以來(lái)，型材焊接一直采用 CO2 激光器，至今仍以此作 為加工標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)?CO2 激光器可以實(shí)現(xiàn)卓越的焊縫質(zhì)量以及較高的進(jìn)給速率。盡管制造商希望轉(zhuǎn)而采用光纖激光器，借此降低經(jīng)營(yíng)成本，但光纖激光器在生產(chǎn)效率方面一直無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。 飛濺問(wèn)題是傳統(tǒng)光纖激光器在型材焊接中產(chǎn)生的問(wèn)題之一。

       飛濺會(huì)造成大量材料的損耗和側(cè)切口，降低焊縫的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)會(huì)降低焊接質(zhì)量和焊縫的一致性。之所以存在這種問(wèn)題，原因通常在于不銹鋼對(duì)近紅外光纖激光器波長(zhǎng)輸出的吸收要強(qiáng)于更長(zhǎng)的 CO2 激光波長(zhǎng)。這種高吸收率導(dǎo)致材料加熱更快，此外，這種加熱局限在較小區(qū)域內(nèi)，這兩方面因素致使熔池中的材料變得紊亂。

總結(jié)

總之，隨著光纖激光器技術(shù)愈加成熟，以及對(duì)工件上真正起作用的激光能量影響因素加深了解并予以控制，光纖激光器焊接效果改進(jìn)指日可待。相干公司最新推出的 CleanWeld 凈焊技術(shù)已經(jīng)證實(shí)，通過(guò)更有效地利用現(xiàn)有光纖激光器，完全可以顯著改善焊縫的幾何結(jié)構(gòu)、飛濺、裂紋和孔隙率問(wèn)題以及工藝的穩(wěn)定性。