通过将能量引入激光活性活介质(引入所谓的泵浦能量),激光活性分子电子在较高能量路径中旋转。当电子回落到其原始的较低能量路径时,则释放出一个光子。当该光子碰到另一个电子时,其自身重复此过程,所以我们谈论受激发射,形成单色光束——激光束。
使用不同类型的光学器件(镜片组)可将该激光束聚焦到工件进行焊接。
气体激光器
过去经常使用气体激光器进行激光焊接。添加一些其他成分既可激活二氧化碳(CO2)。以高频无线电波能量的方式添加能量即可生成10600 nm波长(长波红外)的激光束。该波长被玻璃质材料吸收,因此无法通过玻璃光纤电缆输送。由充满高度调制空气的固定碳管输送该激光。这会导致难以连接到机器人进行3D处理。这些激光器主要用于在2.5 D空间焊接的产品上方的固定式扫描器盒中。
二氧化碳(CO2)激光器也存在一些问题,如在焊接时引起等离子体(电离空气),干扰激光束、甚至把一切都完全吸收,造成不良焊缝、甚至无法焊接。必须吹除这种等离子体,使用焊接单元中适当的空气处理系统导离。
固体物质激光器
固体物质激光器使用一种固体物质产生激光束。根据不同实际类型的激光器(杆形、盘形、玻璃光纤),结晶材料也有不同形状,由钇铝石榴石(YAG)制成。通过YAG晶体提供激光活性离子,可以从该晶体中产生激光束。大量使用的激光活性物质包括用于制作Nd:YAG激光器的钕(Nd),用于制作最新盘形和光纤激光器的镱(Yb)。这样可制作Yb:YAG激光器。
YAG激光器工作在人眼看不见短波红外区。常用波长为1050 nm、1064 nm和1070 nm。
与二氧化碳(CO2)激光器相比,YAG晶体由氙气闪光灯(旧)或最新盘形和光纤激光器中的激光二极管(与大功率激光笔相同)泵送。YAG激光器的光可以通过玻璃光纤输送,可以将激光焊与机器人结合。这样便可以实现3D激光焊。这种类型的激光器还形成空气污染,来自焊接位置周围的金属蒸汽/焊接烟雾。对于二氧化碳(CO2)焊接,必须保持焊缝周围空气清洁,以便取得优质焊缝。
最新一代的YAG激光器有优质激光束(光束质量),因此可以从更远的距离(600 mm以上)完成激光焊接。光学器件和工件之间比较远距离的焊接也被称为远程激光焊。换句话说:从(比较)远距离进行的激光焊接。
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