激光焊接中四种激光器对比分析
光纤激光和CO2激光焊接差异分析
实验室光纤激光和CO2激光焊接区别分析分析：光纤激光和CO2激光焊接过程中的差异主要是对激光能量的吸收率的不同，一、光纤激光的波长较短和焊接过程产生的等离子体较少，且能量密度更大，更为集中，激光能量的利用率较高，在焊接过程中金属蒸汽的反冲压力会更大，在穿透与未穿透临界点很难找到一个平衡点；二、CO2激光焊接过程热传导损失功率较大，即小孔前壁的倾斜角度也较大，且焊接过程产生大量的等离子体对激光能量的分布和吸收起到平衡和调节作用，因此在在穿透与未穿透的工艺窗口较宽。
参考资料如下：光纤激光：波长1.06μm，光斑直径0.6mmCO2激光：波长1.06μm，光斑直径0.86mm关于光纤激光和CO2激光焊接焊缝成型区别较大，有资料表明这种差异与不同波长激光和材料间的耦合特性相关。
而在激光焊接中，激光与材料间的耦合特性可通过熔化效率来表征。
下面是一篇论文对光纤激光和CO2激光焊接熔化效率的对比分析。
熔化效率可以利用焊缝横截面积进行计算，计算所得的结果如下图所示，两种激光焊接的熔化效率均随着焊接速度的增加先增大后减小，光纤激光焊接的熔化效率在焊接速度约为10m/min时达到最大值，而CO2激光焊接的熔化效率在约4m/min时达到最大值。
熔化效率随焊接速度的变化规律，与激光焊接中的能量耦合行为有关。
根据能量守恒原理，深熔小孔对入射激光的总吸收率ＡＫ可表示为式中ＰＥＶ为焊接时部分金属蒸发所需的功率，ＰＯ为熔池金属过热消耗功率，ＰＬ为热传导损失功率。
根据研究，激光焊接蒸发的质量ｍＥＶ非常小，因此ＰＥＶ可忽略。
通过计算得到熔池过热功率ＰＯ随焊接速度的变化规律与熔化效率的规律类似，但过热功率在激光输出功率中所占的比例较小。
通过熔化前沿的热传导功率P L一部分用于板材熔化，另一部分向母材中因热传导而损失。
经过熔化前沿热传导损失的功率可表示为式中2r0为熔宽，S为焊缝横截面积。
将实验测得的焊缝横截而积和熔宽代人上式中，可得PL随焊接速度的变化规律下图所示。
典型激光器的比较
由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃,因而可制成大型 器件，获得高能量和功率的激光，现已制成输出功率1014W 激光器。
（2）红宝石激光器 工作物质：红宝石晶体
输出波长： 输出线宽：
69.43nm 0.0~10.1nm
工作方式：连续、脉冲 发 散 角 ： 10-3rad,一般为多模输出；
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CO2激光器结构图
1、激光管,包括：放电管、水冷套管和储气管；
2、光学谐振腔，常用平凹腔，反射镜镀金膜，反射率达98.8％
且化学性质稳定。反射镜需要应用透红外光的材料.
3、电源及泵浦：封闭式CO2激光器的放电电流较小，采用冷电 极，阴极用钼片或镍片做成圆筒状。30~40mA的工作电流，阴
极圆筒的面积500cm2，不致镜片污染。
金属材料的反射率
C、LD泵浦全固态激光器（DPSSL）的的技术发展
D、典型非线性变换全固态激光器
平均功率：110W 重复频率：1~30kHz; 脉宽：<230ns 不稳定性: <1.03%
E、基于全固态激光器的激光电视
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2、气体激光器
❖ CO2激光器 ❖ He-Ne激光器 ❖ Ar离子激光器 ❖ 准分子激光器
特点：体积最小、重量最轻,使用寿命长，有效 使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
DFB半导体激光器示意图 DBR半导体激光器示意图
垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器 quantum cascade lasers, QCLs 基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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工作过程
激光切割机不同类型激光器比较
20kW
8kW
BPP（4/5Kw）
＜2.56ຫໍສະໝຸດ 8半导体泵浦寿命＞100,000
NA.
10,000
占地面积（4/5Kw）
＜1平方米
3平方米
＞4平方米
维护
不需要
需要
经常
柔性加工
非常适宜
不适宜
适宜
稳定性
最佳
好
好
吸收率%--钢
35
12
35
吸收率%--铝
7
2
7
需更换的部件
高亮度宽带单芯结半导体激光器，超过10万小时的泵浦时间。其中一个半导体损坏后，不影响激光器正常工作，只是功率有所减少，因为每个半导体泵浦源彼此独立。
激光器工作需气体补充，反射镜片更换。
半导体Bar条（阵列）最大5000小时脉冲模式或10000小时连续模式。激光器使用过程中整个泵浦源需要经常更换，每次更换需要20万-23万美圆之间。
10000占地面积45kw1平方米3平方米4平方米维护不需要需要经常柔性加工非常适宜不适宜适宜稳定性最佳好好吸收率钢351235吸收率铝727需更换的部件高亮度宽带单芯结半导体激光器超过10万小时的泵浦时间
不同类型激光器的比较
光纤激光器
CO2激光器
Disc激光器
电光转换效率
30%
10%
15%
最大输出功率
单模激光器和多模激光器原理及特点的对比分析
单模激光器和多模激光器原理及特点的对比分析单模激光器和多模激光器本质区别就是单模激光器输出的光束中有且仅有一种模式，而多模激光器输出的光束模式可以有多种。
其中，我们可以用光束质量M2因子的大小来判断激光器输出是单模还是多模。
根据M2因子的不同，我们将M2因子小于1.3的激光称为纯单模激光，其LP01模的能量占比接近100%；M2因子在1.3~2.0之间的激光称为准单模激光，其LP01模的能量占比超过90%并出现少量的LP11模和LP02模；M2因子大于2.0的激光称为多模激光。
对于M2因子的大小，可用光在光纤中的传播的波导来求知，接下来我们将从理论上求解M2因子。
光本质上是一种电磁波，可以用麦克斯韦方程组来描述。
根据麦克斯韦方程组，可推导出光在光纤中传播的波动方程为：∇2E0+ω2ε0μ0n i2E0=0∇2H0+ω2ε0μ0n i2E0=0其中E0为导波光电场E分布的振幅，E=E0(x,y)exp[j(ωt−βt)]其中H0为导波光磁场H分布的振幅，H=H0(x,y)exp[j(ωt−βt)]而传播常数β=k0n i cosθ=2πλ0n i cosθθ为光在光纤中内反射传播的传播角。
对于光纤纤芯和包层两种折射率不同的介质，在不连续界面上的边界条件为(E1−E2)×n=0(H1−H2)×n=0其中n为界面的单位法向矢量，边界条件的物理意义表示，在界面的两侧矢量E和H的切向分量必须相等。
图1 圆柱光纤的坐标系对于圆柱对称的光纤（如图1），令纤芯的折射率为n1，包层折射率为n2，用E z和H z分别代表电场和磁场的z向分量。
ð2E Z ðr2+1rðE Zðr+1r2ð2E Zðθ2+(k02n2−β2)E Z=0ð2H Z ðr2+1rðH Zðr+1r2ð2H Zðθ2+(k02n2−β2)H Z=0而折射率n按下式分布n2(r)={n12(r≪a)n22=n12(1−2∆)(r>a)采用分离变量法，用三角函数表示角度θ的相关性，与失径r的关系可分为纤芯和包层两种情况：在纤芯中（r≤a）E Z=A l J l(kr)cos(lθ+φl)H Z=B l J l(kr)cos(lθ+ψl)在包层中（r>a）E Z=A l J l(ka)K l(γa)K l(γr)cos(lθ+φl)H Z=A l J l(ka)K l(γa)K l(γr)cos(lθ+ψl)引入归一化频率V=k0n1a√2Δ可得(ka)2+(γa)2=V2此时的边界条件为r=a处Eθ(r→a+0)=Eθ(r→a−0)Hθ(r→a+0)=Hθ(r→a−0)由此可以求解Eθ和Hθ的两个振幅系数A l和B l，根据场的纵向分量Ez,Hz的存在与否，可将模式命名为：横电磁模（TEM）,E Z=H Z=0横电模（TE）,E Z=0H Z≠0横磁模（TM）,E Z≠0H Z=0混杂模（HE,HM）,E Z≠0H Z≠0在实际情况中，光纤中存在简并模，有时两类模式特性叠加会使某一横向分量归于抵消，使场的表达式大为简化，构成一种新的模式——线偏振模LP lm 模。
光纤激光和CO2激光焊接差异分析
光纤激光和CO2激光焊接差异分析首先，光纤激光和CO2激光的激光源有很大的差别。
光纤激光通常采用光纤透镜耦合方式，能够实现高效能的传输和聚焦。
而CO2激光使用的是CO2气体激光器，其输出波长为10.6微米。
由于波长的差异，光纤激光的光束比CO2激光更为聚焦、集中和高亮度。
因此，在焊接过程中，光纤激光可以更加精确地聚焦在工件上，实现更高质量的焊接。
其次，光纤激光焊接具有速度快、热输入小、变形小的特点。
光纤激光的高亮度和高聚焦能力使得焊缝的热输入更集中，可以在较短的时间内完成焊接工作。
同时，由于光纤激光热输入较小，对工件的热影响也较小，能够减少焊接过程中产生的变形。
这对于一些对焊接影响敏感的工件来说非常重要。
而CO2激光由于波长较长，对工件热影响较大，焊接速度相对较慢。
此外，光纤激光焊接还有更广泛的应用领域。
光纤激光的高亮度、高聚焦能力和可控性使得它适用于对精度和质量要求较高的零件焊接，如汽车制造、电子设备制造、航空航天以及医疗器械等行业。
而CO2激光由于功率较大，适合用于对焊接速度要求较高且对工件变形要求相对较低的行业，如汽车制造业中的车身焊接。
此外，经济性也是光纤激光和CO2激光焊接的一大差异。
由于CO2激光器所需的气体冷却系统和高电压电源等设备成本较高，CO2激光焊接系统的价格相对较高。
而光纤激光器结构简单、没有气体冷却系统，因此其设备成本相对较低。
综上所述，光纤激光和CO2激光在激光源、加工特点、应用领域和经济性等方面存在差异。
光纤激光焊接具有更高的聚焦能力、速度快、热输入小和更广泛的应用领域；而CO2激光焊接则适用于对焊接速度要求较高且对工件的热影响要求相对较低的行业。
在选择激光焊接技术时，需要根据具体的焊接需求和要求来选择合适的激光源。
光纤激光器与不同激光器的优劣比较
光纤激光器与不同激光器的优劣比较光纤激光器与不同激光器的比较光纤机和YAG固体激光机及其它激光器工作原理区别YAG激光熟称红宝石固体激光，光纤则是另外一种高端产品。
不管是YAG激光还是光纤激光焊接原理都一样，主要是发生器不一样。
光纤激光器是把泵浦物质掺入到光纤中，由半导体激光器发出的特定的波长的激光耦合后。
使光纤产生激光，光纤激光的优点是模式好，利于焊接。
光电转换率高可以达到二氧化碳激光（CO2)的两倍。
而且在焊接的时候有优势，因为光纤激光器发出的光是1070纳米的波长所以吸收率更高。
其半导体泵浦光纤激光器和光纤传导直接半导体管激光器系列，包括1Kw以上的单模激光器、高达50 kW的多模激光器、25 kW 调Q脉冲激光器以及高达10 kW的直接半导体激光器。
所有光纤激光器都具有性能可靠、结构紧凑、半导体泵浦源寿命长、免维护、电光转换效率最高、以及在全功率范围内，光束发散角和光束质量完全保持一致等特点。
光纤激光机可用于微电子、印刷、汽车、医疗设备、造船、航空等诸多行业，可加工材料涵盖从心脏支架和计算机存储芯片的微机械加工，直到厚管壁的深熔焊。
使用操作灵活，是光纤激光器最具革命性的特点之一，能够轻松地集成于多轴机器人和振镜系统内。
其结构紧凑，整体大小要比传统的CO2或YAG激光系统小一个数量级，因而移动非常灵活，半导体泵浦源的使用寿命估计超过10万个小时，根本无需更换半导体光源。
一．电光转换率方面：1）光纤激光器达到30%， 2）YAG固体激光器仅3%， 3）CO2激光器有10%， 4）碟片激光器达到15%。
二．最大输出功率方面：1）.光纤激光器达到50kw, 2）YAG固体激光器为6kw， 3）CO2激光器达到20kw, 4）碟片激光器达到8kw。
三， BPP（4/5Kw）方面：Beam Parameter Product (光束参数乘积远场发散角半角×近场光束半径)1）光纤激光器小于2.5，2）YAG固体激光器为25左右， 3）CO2激光器达到6， 4）碟片激光器为8左右。
锂电池电池 激光焊接 激光器 选型详解之一
锂电池电池激光焊接激光器选型详解之一在动力电池制造过程中，激光焊接的方法与工艺，对电池的品质、安全、充放电性能、电池的一致性等具有关键的影响，故在动力电池制造过程中，激光焊接设备的选择显得十分的重要。
本文分三个模块进行介绍：基本原理、激光器选型计算、实际案例分析一，基本原理1，什么是激光焊接？激光焊接就是通过光学系统，利用高能量密度的激光束作为热源，将激光束聚焦在一个很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，使被焊物熔化并形成牢固的焊点或焊缝。
2，激光焊接的类型激光热传导焊Heat Conduction Welding：功率密度小于10e+4~10e+5W/cm2为热传导焊，工件吸收激光后，温度只要达到表面熔点，然后依靠热传导，向工件内部传递热量形成熔池，因此经济性好。
此时熔深浅、焊接速度慢，焊缝平滑无气孔。
典型应用如不锈钢水槽焊接、金属波纹管、金属管件焊接；激光深熔焊Keyhole Welding：功率密度大于10e+5~10e+7W/cm2时，金属表面受热作用下，不仅使金属熔化，而且使金属汽化。
熔化的金属在金属蒸汽作用下，排出形成小孔，激光束继续照射孔底，内的蒸汽压力与液体使得小孔不断延伸，直到小孔金属的表面张力与重力平衡为止。
深熔焊会形成一个狭窄而均匀的焊缝，而且深度一般比焊缝宽度大，具有焊接速度快、深宽比大的特点。
典型运用在方形铝壳锂电池、圆柱电池的连接片、极耳顶盖焊、封口焊，极柱与巴片穿透焊、缝焊等；热传导焊和深熔焊的主要区别在于单位时间内施加在金属表面的功率密度，不同金属的临界值不同。
二，激光器的选型对于电池的深熔焊，光的功率密度，在此成为一个非常重要的指标，也是影响着焊缝质量优劣的重要参数之一。
计算公式：激光功率密度=输出功率/光斑面积例如：光纤芯径为50μm/150μm时，准直镜片焦距140mm，聚焦镜片焦距413mm时，相当于光斑放大了3倍，如下。
当激光器输入1KW能量，光斑放大2倍时，光的功率密度如下表：可以对比得知，同等功率下，光纤芯径越大，激光功率密度越小，这使得我们在对于焊接电池的不同部位，不同工艺参数时，选择的激光器与配置就显得尤为关键。
激光焊接设备的构造和原理
激光焊接设备的构造和原理激光焊接设备是一种高精度、高效率的焊接装备，主要由激光器、光束传输系统、光束控制系统和工作台组成。
下面将详细介绍激光焊接设备的构造和原理。
一、激光器：激光器是激光焊接设备的核心部件，它能够产生高能量、高光束质量的激光束。
常见的激光器包括固体激光器、气体激光器和半导体激光器。
固体激光器通常采用钕（Nd）离子晶体作为活性介质，通过泵浦源（如二极管激光器）获得激光输出。
气体激光器使用带电气体（如二氧化碳）作为工作介质，通过高频交流电源激发气体分子的激发态，产生激光输出。
半导体激光器则利用半导体材料的PN结特性，通过电流注入使半导体处于激发态，从而产生激光输出。
二、光束传输系统：光束传输系统将激光器发出的激光束传输到焊接点。
它由光束传输光纤、光束扩束器和光束导向器等组成。
光束传输光纤用于将激光束传输到焊接点，保证光束的稳定性与一致性。
光束扩束器用于调整激光束的直径和焦距，以满足不同焊接工艺的要求。
光束导向器则用于将激光束引导到工作台上指定的焊接位置。
三、光束控制系统：光束控制系统用于控制激光焊接过程中光束的参数，以实现焊接效果的控制和优化。
常见的参数包括功率、焦点位置、焦斑形状等。
光束控制系统包括功率控制器、扫描/转向镜组和自动跟踪系统等。
功率控制器用于控制激光器的输出功率，以满足不同焊接工况的需要。
扫描/转向镜组用于改变光束的传输方向和焦点位置，实现焊接路径的控制。
自动跟踪系统则用于实时跟踪焊接位置和距离，以保持焊接过程的稳定性和准确性。
四、工作台：工作台是激光焊接设备的工作平台，用于固定和定位焊接件。
工作台通常具有多轴运动系统，可以实现焊接件在三维空间内的精确定位和调整。
工作台还配备焊接头和焊接辅助设备，如焊接夹具、气体保护装置等，以提供焊接过程中所需的支撑和保护。
激光焊接的原理是利用高能量密度的激光束，使焊接材料迅速加热，并局部熔化或熔合，从而实现焊接接合。
激光焊接的特点是能够实现高精度焊接、热影响区小、变形小、焊接速度快等。
四大激光器
四种激光器有哪些典型应用？一半导体激光器：半导体激光器是以半导体材料作为激光工作物质的激光器1.半导体激光器在高压反馈电路中的应用2.在电子焊接领域的应用3. 量子阱半导体大功率激光器在精密机械零件的激光加工方面有重要应用4. 在印刷业和医学领域，高功率半导体激光器也有应用. .另外，如长波长激光器（1976年，人们用Ga[nAsP/InP实现了长波长激光器）用于光通信，短波长激光器用于光盘读出.自从NaKamuxa实现了GaInN/GaN蓝光激光器，可见光半导体激光器在光盘系统中得到了广泛应用，如CD播放器，DVD系统和高密度光存储器可见光面发射激光器在光盘、打印机、显示器中都有着很重要的应用，特别是红光、绿光和蓝光面发射激光器的应用更广泛.蓝绿光半导体激光器用于水下通信、激光打印、高密度信息读写、深水探测及应用于大屏幕彩色显示和高清晰度彩色电视机中.总之，可见光半导体激光器在用作彩色显示器光源、光存贮的读出和写人，激光打印、激光印刷、高密度光盘存储系统、条码读出器以及固体激光器的泵浦源等方面有着广泛的用途.量子级联激光的新型激光器应用于环境检测和医检领域.另外，由于半导体激光器可以通过改变磁场或调节电流实现波长调谐，且已经可以获得线宽很窄的激光输出，因此利用半导体激光器可以进行高分辨光谱研究.可调谐激光器是深入研究物质结构而迅速发展的激光光谱学的重要工具大功率中红外（3.5lm)LD在红外对抗、红外照明、激光雷达、大气窗口、自由空间通信、大气监视和化学光谱学等方面有广泛的应用.5. 绿光到紫外光的垂直腔面发射器在光电子学中得到了广泛的应用，如超高密度、光存储.近场光学方案被认为是实现高密度光存储的重要手段.垂直腔面发射激光器还可用在全色平板显示、大面积发射、照明、光信号、光装饰、紫外光刻、半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。
半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广，目前已超过300种，半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网，850nm波长的半导体激光器适用于）1Gh/。
各功率激光的特点
常见激光技术总结目前常见的激光器按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类，近来还发展了自由电子激光器。
大功率激光器通常都脉冲方式输出已获得较大的峰值功率。
单脉冲激光指的是几分钟才输出一个脉冲的激光，重频激光指的是每分钟输出几次到每秒输出数百次甚至更高的激光。
一、气体激光器1.He-Ne激光器：典型的惰性气体原子激光器，输出连续光，谱线有632.8nm（最常用），1015nm，3390nm，近来又向短波延伸。
这种激光器输出地功率最大能达到1W，但光束质量很好，主要用于精密测量，检测，准直，导向，水中照明，信息处理，医疗及光学研究等方面。
2.Ar离子激光器：典型的惰性气体离子激光器，是利用气体放电试管内氩原子电离并激发，在离子激发态能级间实现粒子数反转而产生激光。
它发射的激光谱线在可见光和紫外区域，在可见光区它是输出连续功率最高的器件，商品化的最高也达30-50W。
它的能量转换率最高可达0.6%，频率稳定度在3E-11，寿命超过1000h，光谱在蓝绿波段（488/514.5），功率大，主要用于拉曼光谱、泵浦染料激光、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。
3.CO2激光器：波长为9~12um（典型波长10.6um）的CO2激光器因其效率高，光束质量好，功率范围大（几瓦之几万瓦），既能连续又能脉冲等多优点成为气体激光器中最重要的，用途最广泛的一种激光器。
主要用于材料加工，科学研究，检测国防等方面。
常用形式有：封离型纵向电激励二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、轴快流高功率二氧化碳激光器、横流高功率二氧化碳激光器。
4.N2分子激光器：气体激光器，输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉宽小于10ns，重复频率为数十至数千赫，作可调谐燃料激光器的泵浦源，也可用于荧光分析，检测污染等方面。
5.准分子激光器：以准分子为工作物质的一类气体激光器件。
光纤激光焊接机 构成
光纤激光焊接机构成
光纤激光焊接机是一种集激光器、光路系统、控制系统和焊接工
作台于一体的高科技设备，其主要构成部分如下：
1.激光器：激光器是光纤激光焊接机的核心部件，其主要用来产
生激光束。
激光器分为固态激光器和半导体激光器两种，其中固态激
光器的功率大、光束稳定，适合高端焊接需求，而半导体激光器功率小、体积小，适合一些低端焊接需求。
2.光路系统：光路系统主要由光纤和光学元件组成，其主要功能
是将激光束从激光器传输到焊接工作台上，并通过调节光路的角度和
方向，控制激光束的输出强度和焦点位置，从而实现焊接作业。
3.控制系统：控制系统由电气控制设备和计算机控制系统组成。
其中电气控制设备主要用于控制光纤激光焊接机的电源、光源、冷却
系统等，而计算机控制系统主要用于控制和调节激光束的输出功率、
焦点位置、作业速度等参数，以及完成自动化、半自动化等焊接操作。
4.焊接工作台：焊接工作台是光纤激光焊接机的工作平台，其主
要功能是将待焊接的工件放置在上面，并通过焊接夹具保持其稳定。
焊接工作台还可以根据工件的不同形状和尺寸调整焊接头的高度和焦距，以达到最佳的焊接效果。
综上所述，光纤激光焊接机是一种非常复杂的设备，其构成部分包括激光器、光路系统、控制系统、焊接工作台等多个组成部分，这些部件的高效协同作用，才能实现高品质、高精度的焊接作业。
三种激光器对比
德国ROFIN 3000瓦、德国TRUMPF 3000瓦、和德国IPG 2000W激光发生器的比较激光器厂家德国rofin 3000瓦激光器（板条放电式激光器，全球独此一家）德国trumpf3000瓦激光器（快轴流激光器）（如：瑞士百超、日本FANUC、日本三菱、意大利EL.EN、比利时LVD、芬兰FINNPOWER、意大利PRIMA）德国IPG 光纤2000瓦激光器技术特点德国rofin激光器2500瓦以内光束能量密度比较集中为基准模，最适合切割；由于其结构为板条式放电选模很困难，所以2500瓦以上模式为多模（01、10等多种模式并存），光束能量比较分散主要用于焊接，切割能力和2500瓦完全安全一样，切割稳定型低于2500瓦。
rofin3000瓦的切割速度和效率远远低于IPG3000瓦。
该激光器属于全球技术比较成熟和稳定、使用最广泛的激光器，制造厂家如：德国通快、瑞士百超、日本FANUC、日本三菱、比利时LVD、芬兰FINNPOWER。
其特点是功率可以做得很高，其低功率（如瑞士百超1000瓦）和高功率（如瑞士百超6000瓦）光束能量分布差别不大，都可以广泛的用于切割。
快轴流激光器2500瓦以内切割能力弱于rofin 2500瓦；功率超过2500瓦其切割能力、速度远远高于rofin3000瓦，而低于IPG3000 瓦。
光纤激光器具有其它激光器（CO2、HeNa、DPL等）无法比拟的优点：技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化，高亮度高转换效率，高能量输出高光束质量，无需光学准直，无需机械稳定，省电无需维修。
激光器产生激光的气体消耗：3-5元/小时（德国高纯度混合气可用3000-6000小时，18500元/瓶）10-25元/小时（40-50升/小时）建议24小时不停的使用，这样费用会比较低一点。
没有气体消耗。
光电转化效率8%-10%10%25%以上激光器吹镜、驱动光闸及激光器腔体回充的气体消耗：1.43元/小时按80元/瓶（正常开关机7天左右，按每天8小时工作算）0.25元/小时按80元/瓶（正常开关机40天左右，按每天8小时工作算）无消耗，由于光纤激光器的諧振腔内无光学鏡片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点。
激光焊接激光器类型特点和工作原理
激光焊接激光器类型特点和工作原理首先了解两种激光器的基本特点：我们都知道，不论是C02气体激光器，还是YAG固相激光器产生的激光都是肉眼不可见的红外光，两种不同激光器具有不同的特点，具体如下：1）波长不同YAG固相激光器产生的光束主要是近红外光，波长为1.06微米，热导体对这种波长的光吸收率较高，大部分金属反射率为20%〜30%o只要使用标准的光镜就能使近红外波段的光束聚焦为直径0.25mm oC02气体激光器产生的光束主要为远红外光，波长为10.6微米，大部分金属对这种光的反射率达到80%〜90%,需要特别的光镜把光束聚焦成直径为0.75-0.1mm o2）功率不同YAG固相激光器产生的光束功率一般能达到4000~6OOOW左右，现在最大功率已达到10OOOW0C02气体激光器产生的光束功率却能轻易达到20OOOW甚至更大。
3）发射模式不同YAG固相激光器产生的光束发射模式通常是脉冲式的，用于脉冲激光焊接，一般是脉冲激光焊机。
脉冲YAG激光焊机主要用于Imm厚度以内薄壁金属材料的点焊和缝焊,焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，再通过热传导向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。
C02气体激光器产生的光束发射模式通常是连续式的，用于连续激光焊接，一般是连续激光焊机。
连续C02激光焊机大部分都是高功率激光器，功率在500瓦以上，一般Imm以上的板材都应该使用这种激光器。
其焊接机理是基于小孔效应的深熔焊，深宽比大，可达到5:1以上，焊接速度快，热变形小。
4）应用场景不同脉冲YAG激光焊机在3C产品外壳、锂电池、电子元器件、模具补焊等行业有着大量的应用，最大的优点是工件整体温升很小，热影响范围小，工件变形小。
连续CO2激光在机械、汽车、船舶等行业有着广泛的应用，还有一部分小功率连续激光器，功率在几十到几百瓦之间，在塑料焊接及激光钎焊行业使用得较多。
激光焊接设备激光器的种类、特点讲解
课堂小结
本次课学习了激光焊接设备激光器的种类及特点，激光焊接机一般功率较大，在焊接机应用最为广泛的是钕铝石榴石固体激光器、CO2气体激光器、半导体激光器。
练一练
1、激光焊接设备中最常用的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体激光器是？(A)
A二氧化碳激光器
B钕铝石榴石激光器
C钕玻璃激光器
D红宝石激光器
量子效率高、受激辐射面积大、阈值低，具有优良的热学性能
气体激光器以He-Ne激光器和CO2气体激光器使用最为广泛
He-Ne激光器：方向性好、单色性好、相干性强、结构简单、寿命长、价廉、频率稳定。
CO2气体激光器：输出功率高、转换效率高、光束质量高。
半导体激光器的特点
优点：体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固
分子气体激光器
具有典型的是CO2激光器。按气体的工作形式可分封闭式及循环式，按激励方式分电激励，化学激励，热激励，光激励与核激励等。
3、半导体激光器
半导体激光器是以半导体材料作为工作介质的。半导体激光工作物质有几十种，较成熟的是砷化镓激光器，发射840nm的激光
三、激光焊接设备激光器的特点
固体激光器以Nd:YAG激光器作为代表
2、激光焊接设备中最常用的固体激光器是？(B)
A二氧化碳激光器
B钕铝石榴石激光器
C钕玻璃激光器
D红宝石激光器
激光焊接设备激光器的种类、特点
一、教学目标
1、掌握激光焊接设备激光器的种类
2、了解激光焊接设备激光器的特点
二、激光焊接设备激光器的种类
1、固体激光器
钕铝石榴石
输出的波长为1.06μm呈白蓝色光
钕玻璃
输出波长1.06μm呈紫蓝色光
各功率激光的特点
各功率激光的特点功率激光是一种产生高能量和高功率输出的激光器。
它们通常用于工业、医学、国防等领域，具有许多独特的特点。
下面将详细介绍一些常见功率激光的特点。
1.CO2激光器CO2激光器使用碳气混合物来产生激光束，通常工作在10.6微米的波长。
CO2激光器具有以下特点：-高功率输出：CO2激光器可以产生高达几千瓦的功率输出，是一种非常强大的激光器。
-高效率：CO2激光器的光电转换效率通常在10-30%之间，能够最大限度地将电能转换为光能。
-较低的光束质量：CO2激光器的光束质量较差，通常具有较大的光斑尺寸和较差的光束射准度。
2.光纤激光器光纤激光器是一种使用光纤作为激光体的激光器，产生的激光束通常工作在1微米以下的波长。
光纤激光器具有以下特点：-高功率输出：光纤激光器具有较高的功率输出，通常为几千瓦。
-高效率：光纤激光器的光电转换效率较高，通常在30-40%之间。
-高光束质量：光纤激光器可以产生具有较小光斑尺寸和出色光束质量的激光束。
-可靠性和耐用性：光纤激光器具有较长的寿命和较高的可靠性，适用于长时间运行和恶劣环境。
3.二极管激光器二极管激光器是一种使用半导体材料作为激活介质的激光器，常见的波长包括808nm、940nm和980nm。
二极管激光器具有以下特点：-小巧轻便：二极管激光器体积小，重量轻，便于安装和携带。
-高效率：二极管激光器的光电转换效率通常在50%以上，具有优秀的能源利用率。
-窄光谱：二极管激光器产生的光束具有相对较窄的光谱线宽，适用于许多精密应用。
-快速调制：由于二极管激光器具有快速的调制特性，它们常用于通信和数据传输领域。
4.固体激光器固体激光器使用固体材料（如Nd:YAG、Nd:YVO4等）作为激活介质，并通过泵浦光源来激活材料产生激光束。
固体激光器具有以下特点：-高功率输出：固体激光器通常可以产生较高功率，从几十瓦到几千瓦不等。
-高光束质量：固体激光器可以产生较小的光斑尺寸和出色的光束质量。
激光焊接方式
激光焊接方式
激光焊接是一种热焊接方式，利用激光束产生的高能量密度进行焊接。
根据激光的产生和使用方式，激光焊接可以分为几种不同的方式。
1. 传统激光焊接：传统激光焊接使用的是传统的CO2激光器
或Nd:YAG激光器。
激光束通过光学系统进行聚焦，将高能
量密度聚焦到焊接接头上，使接头处的材料瞬间融化并形成焊缝。
2. 深紫外激光焊接：利用深紫外激光器（波长在200-350纳米）产生的激光束进行焊接。
深紫外激光焊接的特点是焊接速度快、热影响区小，适用于对材料热敏感的应用。
3. 光纤激光焊接：光纤激光器产生的激光束通过光纤传输到焊接头部，进行聚焦后进行焊接。
光纤激光焊接具有较高的光束质量和能量稳定性，并且可以远距离传输激光束，适用于需要较长焊接距离的应用。
4. 激光钎焊：激光钎焊利用激光束将钎焊材料加热到钎料熔点以上，但基材未融化的状态下进行钎焊。
激光钎焊具有高效、高质量的优点，适用于对基材要求高的应用。
5. 激光脉冲焊接：激光脉冲焊接通过调节激光束的脉冲参数（如脉冲宽度、重复频率等），控制焊接时的热输入，实现对焊接区域瞬间加热和快速冷却，适用于焊接薄板和高反射率材料。
总之，激光焊接方式多样，可以根据不同应用需求选择合适的激光器和焊接参数进行焊接。
各种激光焊机的性能比较
各种激光焊机的性能比较各种激光焊机（模具激光焊补设备）的性能比较激光焊接设备，，品质方面都有性能稳定，焊接成功率高等优点。
对激光焊机的评估，主要是从以下几方面考虑：1、焊接参数激光焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
有时光能并非主要转化为金属熔化，而以其它形式表现出来，如汽化、等离子体形成等。
然而，要实现良好的熔融焊接，必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。
对激光深熔焊产生影响的因素包括：激光功率，激光束直径，材料吸收率，焊接速度，保护气体，焊接起始和终止点的激光功率渐升、渐降控制等。
激光焊机的使用功率及能量参数一般是低于国产激光焊机，因为好的激光系统，能够控制激光能量（包括热能和光能）高度集中在一定范围的光斑内；差的激光系统，部分能量扩散在光斑以外，只能提高功率及能量来弥补。
而部分扩散在光斑以外的能量，也是影响焊接品质的重要因素，主要表现在出现沙眼，裂痕，焊接不牢等。
2、输入电最佳为三相电激光焊接要达到好的焊接品质，对电的要求比较严格。
对于三相电源工作的激光焊机，三相电路中的专门一相用于控制激光焊机的核心部件---脉冲电源，另外两相控制设备的电路控制系统和其他的耗电部件，如水泵和散热风扇等。
如果是单相电源，则该相需要同时供电给上述电器元件，使得该相负荷增加，电流增大，而导致了对电器元件的不稳定性。
激光灯管在额定电流环境下工作，从而保证输入功率及能量稳定，并延长了设备使用寿命和减少电路控制系统出现的故障。
/3、由于激光焊机不同于普通的机电设备，其维修方面，一定要求技术人员经过专业的培训以及有一定的技术经验。
如果是普通的维设备维护，国内技术人员般都可以处理，但如果遇到大的设备故障问题，一定要厂家提供技术支援。
因此售后服务也是选择设备的重要因素。
1、三相电输入，并通过调节电流来调节输出功率，激光更具稳定性；2、激光灯管受命比任何一款进口设备更长；3、开放式及封闭式激光焊机均内置制冷器；4、可储存10组焊接参数；5、波形可调，根据模具不同的焊接要求，可调节不同的脉冲波形；6、一开机可以工作，并可以24小时不间断工作；7、设备内部零部件设计紧凑，强烈振动不受影响。
激光水下焊接中四种激光器对比分析
激光水下焊接中四种激光器对比分析在选择激光水下焊接光源的时候要充分考虑水下焊接材料、接头几何形状、速度等因素。
随着激光水下焊接在制造业中的广泛应用，如何正确选择激光源是制造商需要面临的一个现实问题。
目前市场上可选择的激光源有光纤、脉冲Nd:YAG、二极管、碟片还有CO2激光源（CWNd:YAG激光源基本上已经被光纤和碟式激光器取代了，因此本文没有述及）。
选择那一种激光源要充分考虑到各种因素，如水下焊接的材料、接头几何形状、水下焊接速度、形位公差、系统集成要求等，当然还要考虑预算。
每一种激光源都有其特性，可以满足不同的水下焊接要求，当然在某些情况下也有可替代性。
◆CO2激光器CO2气体激光器，波长为10604nm，功率1~20千瓦，是一种非常成熟的激光器，而且是自上个世纪八十年以来一直是大功率加工的最主要激光源。
◆光纤激光器这种高效的二极管泵浦激光器其实是一种小芯径硅基光纤。
激光源出现在光纤内，因此不用进行校正，而且将小芯径光纤映射到聚焦镜上时，焦点尺寸最小可以达到10微米。
这种紧凑型的激光器通常以两种配置出现：低功率水下焊接（小于300W）的单一模式；以及用于大功率水下焊接的多模式。
◆二极管激光器单发光面器件功率的提高，新冷却通道技术的出现，加上可以将光束聚焦为直径小于1000微米光纤的微光学元件技术的发展，都推进了二极管作为水下焊接激光器的出现。
◆碟式激光器扁平的Yd:YAG晶体薄盘置于CW激光器的中心——碟式激光器这种设计是为了避免出现棒状激光器的固有问题，而采用了0.01in厚的圆盘，另一面用冷却装置支撑。
采用这种设计进行冷却可以使激光器功率达到10kW，同时可以保证光束质量。
◆脉冲Nd:YAG激光器这种激光器采用单一的Nd:YAG激光棒，通过闪光灯激励产生水下焊接所使用的高峰值和低平均功率。
比如，一个相对较低的功率，35W平均功率可以产生6kW的高峰值功率。
这种高峰值功率和窄脉宽的结合不仅保证了材料水下焊接的质量，还为能量输入提供了有效的控制。
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激光焊接中四种激光器对比分析
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∙更新：2013-05-05 01:07
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∙标签：焊接
在选择激光焊接光源的时候要充分考虑焊接材料、接头几何形状、速度等因素。
随着激光焊接在制造业中的广泛应用，如何正确选择激光源是制造商需要面临的一个现实问题。
目前市场上可选择的激光源有光纤、脉冲Nd:YAG、二极管、碟片还有CO2激光源（CW Nd:YAG激光源基本上已经被光纤和碟式激光器取代了，因此本文没有述及）。
选择那一种激光源要充分考虑到各种因素，如焊接的材料、接头几何形状、焊接速度、形位公差、系统集成要求等，当然还要考虑预算。
每一种激光源都有其特性，可以满足不同的焊接要求，当然在某些情况下也有可替代性。
◆CO2激光器CO2气体激光器，波长为10604nm，功率1~20千瓦，是
一种非常成熟的激光器，而且是自上个世纪八十年以来一直是大功率加工的最主要激光源。
◆光纤激光器这种高效的二极管泵浦激光器其实是一种小芯径硅基光纤。
激
光源出现在光纤内，因此不用进行校正，而且将小芯径光纤映射到聚焦镜上时，焦点尺寸最小可以达到10微米。
这种紧凑型的激光器通常以两种配置出现：低功率焊接（小于300W）的单一模式；以及用于大功率焊接的多模式。
◆二极管激光器单发光面器件功率的提高，新冷却通道技术的出现，加上可以将光束聚焦为直径小于1000微米光纤的微光学元件技术的发展，都推进了二极管作为焊接激光器的出现。
◆碟式激光器扁平的Yd:YAG晶体薄盘置于CW激光器的中心——碟式激光器这种设计是为了避免出现棒状激光器的固有问题，而采用了0.01in厚的圆盘，另一面用冷却装置支撑。
采用这种设计进行冷却可以使激光器功率达到10kW，同时可以保证光束质量。
◆脉冲Nd:YAG激光器这种激光器采用单一的Nd:YAG激光棒，通过闪光灯激励产生焊接所使用的高峰值和低平均功率。
比如，一个相对较低的功率，35W 平均功率可以产生6kW的高峰值功率。
这种高峰值功率和窄脉宽的结合不仅保证了材料焊接的质量，还为能量输入提供了有效的控制。
按熔深大小选择激光器
激光器的选择按照熔深大小可分为：小于0.01in、0.01~0.03in和大于0.03in。
一般来说，可以选择多个激光源来完成焊接，但是出于对性能和预算的考虑，往往只能选择一到两个光源。
当然，最后的决定可能还会受其他很多因素影响，比如样品质量、地理因素、售后服务、系统集成商的偏好等，当然可能还会受人缘关系影响。
◆小于0.01in焊缝熔深
主要采用脉冲Nd:YAG激光器，其次是光纤激光器。
在考虑部件装配、接头形状、材料和镀层等情况下，需要对整个焊接过程有更好的控制，脉冲Nd:YAG 激光器则是最佳的选择。
采用高峰值功率可以产生光点尺寸大于1000微米的焊接光束，在选择焊点尺寸时具有较大的灵活性，从而使焊接本身的工艺窗口最大化，同时保证在生产环境中必要的容差。
光纤激光器是该分类中唯一一种连续波激光，因为光纤激光器可以使光束聚焦后的光点尺寸小于25微米，这样就可以获得焊接所需要的高功率密度。
为了保证在微加工领域的价格竞争力，光纤激光器功率一般不超过200W，这样也就限制了其最大的光点尺寸，无法提供足够的功率密度，一般焊点尺寸不超过75微米。
这是光纤激光器一个最大的限制，这样在实际生产中，按配合公差和叠加公差来调节接头/部件时，往往无法保证±15毫米的误差范围。
光纤激光器主要用于为了保证稳定性对焊点要求很高的厚度较薄材料的搭焊中。
光纤激光器采用焦距为150mm的镜头可以产生直径小于25微米的光点，这样给加工带来了足够的操作空间。
光纤激光器采用搭焊焊接可以以较高的速度获得熔深达到0.01in甚至高于0.01in的焊缝；200W单模式光纤激光器在高达50in/s速度下可以获得0.004in的熔深。
相比较来说，脉冲Nd:YAG激光器除了薄箔片焊接外在这个区间可以满足所有的应用。
该激光器的光点尺寸、脉冲宽度以及峰值功率范围都较大，因此在经过调节和优化后几乎可以满足各种焊接需求。
◆0.01~0.03in焊缝熔深
上面所说的脉冲Nd:YAG激光器和光纤激光器的应用分类在这里依然有效，但是范围较窄。
脉冲Nd:YAG激光器用于大多数的点焊加工，而采用约500W 功率且光点直径为0.01微米的光纤激光器可以用于低容差的对接焊和角焊中。
脉冲Nd:YAG激光器的性价比相对较高，500W和25W功率的激光器可以在不同焊接速度下带来不同的焊缝熔深；峰值功率可以保证熔深性能而平均功率可以保证缝焊的焊接速度。
功率在500~800W之间的二极管激光器可以焊接容差较大的部件，速度一般要比光纤和碟式激光器慢，但是较大的容差可以弥补这一不足。
◆焊缝熔深大于0.03in
所有的激光器都适用于此范围。
脉冲Nd:YAG激光器可以达到的熔深约为0.05in，而其他类型的激光器可以达到0.25in，有些甚至超过0.5in。
一般来说，该范围内脉冲Nd:YAG激光器所适用的焊接部件都比较小，如采用缝焊的压力传感器等元件。
除此之外，在速度和熔深方面，汽车行业基本涵盖了几乎所有的应用范围，光纤、CO2、碟式和二极管激光器都可以选择使用。
寻求平衡
这些激光源最主要的区别是光束质量、亮度和波长。
光束质量指的是激光的可聚焦性，亮度指被聚焦光束内的功率密度。
举例来说，CO2激光器和光纤激光器的光束质量差不多，这样如果其他参数都一样的话，它们可以聚焦成为直径相同的光点。
光纤激光源的波长是CO2光源波长的十分之一，因此光纤激光源
可以产生的光点直径就是CO2光源的十分之一；而光纤激光源的光束质量和亮度则更好。
在激光焊接中，熔深和速度是与光束质量和亮度成正比的，而焊接稳定性和容差与光束质量和亮度却没有那么直接的关系。
因此，焊接性能和质量以及工艺窗口的宽度之间必须寻求一种平衡。
需要知道的是，为了满足实际需求，可以将光束的质量调低，但是无法将较差的光束变好。
在0.25in熔深时，以上几种激光器的焊接速度非常接近；光纤和碟式要比CO2速度快，而二极管要慢于CO2。
采用较高功率激光器进行焊接通常需要两班倒的方式，这意味着选择哪一种激光器还与采购激光器的成本有关。
虽然CO2激光器拥有大量的用户，而且他们对这种技术也非常熟悉，不过与光纤、碟式和二极管激光器相比，CO2激光器单次焊接的成本要高很多。
激光焊接在熔深需求超过0.25in的焊接应用中与等离子和弧焊相比要更有优势，可以大大减少热变形。
热变形的减少可以维持部件的几何形状，这样就不必再对部件几何外形进行重新处理。
部件配合在这种厚度下可能会带来问题，可以采用填丝或将激光焊与等离子焊及弧焊相结合的工艺流程。
结论
激光焊接的激光源有很多种，每一种都有其特性，适用于不同的需求。
用户要充分了解哪一种激光源最能满足他们的焊接需求，这点非常重要。
如果需要焊接系统的话，最好的办法就是与系统供应商合作，他们可以决定最佳的激光器。
此外，还可以与不同的激光器制造商接触，将焊接样品寄给他们，通过这种途径来决定最佳的解决方案。
在选择激光器的时候，记住焊接需要在熔深、速度、稳定性、生产部件容纳性以及容差方面做到均衡。