紫宸光纖激光器雙焦點(diǎn)焊接工藝

激光焊接機(jī)是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密的焊接方法。激光焊接時(shí)，激光通過聚焦元件被聚焦于工件表面，而激光的聚焦特性直接影響到激光焊接的效果。但是由于激光本身的聚焦特點(diǎn)，光斑較細(xì)，這對(duì)焊縫的工件間隙提出了很高的要求。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，焊縫由于加工、裝配精度等原因，往往會(huì)有一定間隙。針對(duì)這一問題，雙焦點(diǎn)、多焦點(diǎn)、擺動(dòng)焊接等新型激光焊接工藝被開發(fā)出來，以提高激光焊接對(duì)裝配精度的適應(yīng)性及焊接過程的穩(wěn)定性、改善焊縫質(zhì)量，從而獲得較好的激光焊接效果。

如圖所示為兩種典型的獲得雙焦點(diǎn)的方法。(a)所示為采用屋脊式鏡片， (b)所示為采用光學(xué)衍射鏡片，激光束被一分為二，聚焦后產(chǎn)生兩個(gè)焦點(diǎn)。采用雙焦點(diǎn)工藝焊接，在保留激光焊接大熔深優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，焊縫相對(duì)較寬，對(duì)焊縫間隙有較好的適應(yīng)性。

應(yīng)用案例

VCM雙焦點(diǎn)激光焊接

該VCM部件應(yīng)用于制冷行業(yè)，工作時(shí)需承受一定壓力，對(duì)焊縫強(qiáng)度有較高要求。

一般情況下，光纖激光器的激光束呈高斯分布，由于瞬間高能量作用于材料表面，材料汽化產(chǎn)生匙孔，焊縫截面一般呈釘子形，焊縫有較大的深寬比，如下圖所示。

實(shí)際生產(chǎn)中，VCM部件焊接接頭存在一定間隙，或者裝配精度不高。為確保批量生產(chǎn)的產(chǎn)品合格率，焊縫截面需達(dá)到一定的寬度，同時(shí)焊縫熔深需滿足工藝要求。

實(shí)驗(yàn)條件

采用紫宸激光的VIL-Q 100W連續(xù)激光器進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)。

紫宸激光VIL-Q單模連續(xù)光纖激光器，其電光轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、免維護(hù)，激光輸出功率為100W，可用于晶圓、光電子產(chǎn)品，MEMS，傳感器，BGA，HDD（HGA，HSA），手機(jī)通訊、數(shù)碼相機(jī)、攝像頭模組等領(lǐng)域應(yīng)用大量。

實(shí)驗(yàn)方案

在激光焊接頭上加裝雙焦點(diǎn)鏡片。激光束經(jīng)過雙焦點(diǎn)鏡片后，由于衍射作用被分為兩束光，較終聚焦為兩個(gè)焦點(diǎn)。焦點(diǎn)之間呈一定尺寸。測(cè)試光束的M2，如圖所示為離焦量-2mm至+3mm處的光束分布。可知雙焦點(diǎn)分布范圍較寬，對(duì)于實(shí)際焊接生產(chǎn)有較好的適應(yīng)性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

下圖所示為采用雙光束焦點(diǎn)鏡片的焊縫截面形貌（不同工藝參數(shù)下）。相比一般的光纖激光焊接，此時(shí)的焊縫在具有較大熔深的同時(shí)，截面較寬，即使焊接接頭存在一定間隙或者裝配時(shí)對(duì)中較差、存在錯(cuò)位，也能保證優(yōu)良的焊接效果。