1、激光焊接机原理培训

二、激光产生的三要素 2.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
3月
保养与维护

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。 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。 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，
激光焊接的优势

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 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

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。

频率：一秒钟出光的次数
准直聚焦系统Байду номын сангаас
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

激光焊接机技术参数
性 机型 能 最大激光单点 能量 最大激光输出 平均功率 最大激光峰值 功率 脉冲频率 脉冲宽度 激光波长 控制系统
FP150 15J 150W 1.5KW ≤200Hz ≤50ms 1070nm FP激光控制系统
技术参数

激光焊接机技术参数
光纤芯径 高速分光频率 光纤输出数量 主机外形尺寸 (长 × 宽 × 高 ) 主机重量 电力需求 主机耗电功率 工作温度 工作湿度 冷却方式 波形数量 渐变 定位方式 激光触发方式 操作接口语言 人机界面 200 μ m （标配）， 100 μ m （选配） ≤ 80HZ ≤ 4 路， 2 路（标配）， 3 路（选配）， 4 路（选配） 900mm *640mm*1096mm 165Kg AC220V ± 10 ％ /50Hz/5A 1KW 单相 10 ℃ ~3 0 ℃ 40%~80% 内置风冷 可预设 50 组激光波形 , 并可通过外部接口进行随机切换 可对多达 65000 点的激光脉冲进行 内置亮度可调的红光 , 每组波形可设定 16 段
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
8．光纤耦合器 9．光纤 10．准直聚焦透镜
FP150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。
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。

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
Pulse Time/ms
0.3~0.5ms
T=2.5~6ms
0.3~0.5ms
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。
14 段可编程能量渐变控制 CCD 定位监视系统
, 可选配交叉定位系统或
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
中文简体、英文 PC
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、 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：
（1）高亮度
（2）方向性好
（3）单色性好，
（4）相干性
二、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[nǚ]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，
激光焊接培训
激光的特性
（1）激光的定义
（2）激光的特性 （3）激光器的组成
耦合4 耦合3 高速分 光镜 C 耦合2 耦合1
准直聚焦透镜
D
B
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。
主光闸
A
准直头 激光器
什么是激光？
激光在英文中是Laser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation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。
光学系统
FP150 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。


FP150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。 FP150光纤激光器中的的激光波长是1070纳米

FP150光学系统结构如图所示
1．底座 光器
供电系统

FP150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 控制系统

FP150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；
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 。
P.S.
3.激光有哪些特性？
级系统，
二、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
二、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。 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”。
清洁，表面无灰尘 吸尘器、低压吹气 螺母、螺丝等连接 检查 处无松动 连接线接口无松动、 检查 整理整齐 耦合头红光聚焦在 光纤端面；高速分 检查 光镜无灼损 准直内镜片无烧损、 无灰尘；光纤端面 拆准直头检查 无烧损、无灰尘
6..光路系统1（耦合头、高速 分光镜）
7.光路系统2（准直、光纤端 面）
球面。
二、激光产生的三要素
三要素：激励源，工作介质，谐振腔
大族FP150激光焊接机介绍
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
1设备主体 2．光学系统 3．PC机 4．振镜控制系统 5．供电系统 6．光
纤激光器 7．控制系统 8．光纤 9．振镜焊接头（选配） 10．焊接工件 11．工作平台（选配）


保养与维护
保养项目 周期 1.振镜方头、聚焦镜头、红光 1周 光源表面灰尘
2.主机、控制柜表面灰尘 3..主机、控制柜内部电路板 灰尘 4.聚焦镜头、光纤、准直、耦 合固定 5.控制器、主机信号连接线、 网线接口固定、整理 1周 2周 2周 2周 1月
技术要求 保养方法 清洁；玻璃无指纹、 干净无尘布、酒精 无水渍印痕 （玻璃选用） 吸尘器、干净无尘 清洁，表面无灰尘 布
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。
1.2.3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、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yù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。