光纖傳導式激光焊接機 光纖傳導式激光焊接機（見圖1）是廣州瑞通千里激光設備有限公司（以下簡稱“瑞通激光”）引進國外先進技術，并在關鍵部件上采用優(yōu)質(zhì)進口部件生產(chǎn)而成的，具有重復精度高、定位精度高、焊接速度快和焊接范圍大等優(yōu)點。 光纖傳導式激光焊接機與傳統(tǒng)激光焊接機相比具有高可靠性、易維護和操作簡便的獨特優(yōu)勢，可用于電池、電子、通訊和五金等行業(yè)大批量生產(chǎn)企業(yè)的離線/在線焊接。該機型是瑞通激光技術非常成熟的產(chǎn)品，在市場上得到了大量客戶的青睞。 圖1 光纖傳導式激光焊接機1.激光焊接機系統(tǒng)組成 光纖傳導式激光焊接主要由5部分組成：激光器系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、光纖傳導系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)。 （1）激光器系統(tǒng)（見圖2） 圖2 激光焊接機系統(tǒng)組成激光器系統(tǒng)主要由激光工作物質(zhì)、泵浦氙燈、聚光腔和諧振腔組成。振鏡式激光焊接機激光工作物質(zhì)為YAG棒。 激光工作物質(zhì)：Nd : YAG晶體（進口配件）； 激光波長：1.064mm； 輸出功率：0～400W； 脈沖頻率：0.1～100Hz（連續(xù)可調(diào)）； 脈沖寬度：0.5～10ms（連續(xù)可調(diào)）； 光束發(fā)散角：≤10mrad； 能量不穩(wěn)定度：≤3%（激光功率）； 光斑直徑：0.3～1.5mm； 焊接深度：0.2～0.8mm； 連續(xù)穩(wěn)定工作時間：24h。 （2）電源系統(tǒng) 該電源主要由主電源、觸發(fā)電路、控制電路和保護電路等組成，具有過壓、過流保護裝置，其電源、脈寬和頻率均可調(diào)，可以根據(jù)需要設置輸出波形，以便于焊接不同材料。該電源操作面板具有電流、脈寬頻率。其具體技術指標如下： 輸入電源：380V±5%； 電源額定功率：12kW； 最大損耗功率：14kW； 脈沖工作電流：0～600A； 電源不穩(wěn)定度：≤3%； 液晶控制面板：美觀大方，更便于編輯控制。 （3）光纖傳導系統(tǒng) 光束數(shù)量：單光束（多光束）光纖傳輸； 傳輸光纖芯徑：0.6mm； 光纖長度：3～5m； 輸出聚焦鏡焦距：f＝100mm； 聚焦鏡工作距：75mm； 最小光斑直徑：0.3mm； 參考焊接熔深：0.1～0.5mm（低碳鋼或不銹鋼）。 激光光束由光纖傳輸?shù)接脩粜枰庸ぃㄈ绺稍锵洹⒍喙の缓附优_）的位置及方位，聚焦鏡上加以聚焦，將聚焦鏡對稱放置在被焊工件即可實現(xiàn)快速焊接。 總之，隨著工藝要求的提高，有越來越多的生產(chǎn)過程將采用光纖激光傳導加工作為先進的生產(chǎn)手段。 （4）冷卻系統(tǒng) 激光專用冷卻系統(tǒng)是固體激光器中必不可少的輔助裝置。在固體激光器中，輸入脈沖燈中的能量只有很少一部分轉(zhuǎn)化為激光能量，其光轉(zhuǎn)換率大約為3%～4%，其余均轉(zhuǎn)化為熱的形式損耗掉了。 該冷卻系統(tǒng)采用一體化的2～3P水冷機，溫差在0.1℃范圍內(nèi)。 2.技術參數(shù) 光纖傳導式激光焊接機技術參數(shù)如表1所示。表1 光纖傳導式激光焊接機技術參數(shù) 3.設備的主要優(yōu)勢 該產(chǎn)品的導光系統(tǒng)采用了光纖傳導裝置，通過光纖的快速傳導，使激光的焊接能夠高效穩(wěn)定的進行。根據(jù)焊接材料的不同，可以設定輸出能量波形、進行波形控制，以達到更為理想的焊接效果。 另外，該焊接機可配合機械手工作，與傳統(tǒng)的步進電機運動、激光光路固定連續(xù)焊接方式相比，焊接效率可提升3倍以上，實現(xiàn)激光在線焊接全自動化。 4.設備主要配置 光纖傳導式激光焊接機主要配置如表2所示，標準工作臺如圖3所示。表2 光纖傳導式激光焊接機主要配置 圖3 標準工作臺（可放置手套箱工作）振鏡式激光焊接機 與光纖傳導式激光焊接機一樣，振鏡式激光焊接機也是瑞通激光引進國外先進技術，并在關鍵部件上采用優(yōu)質(zhì)進口部件生產(chǎn)而成的，具有重復精度高、定位精度高、焊接速度快和焊接范圍大等優(yōu)點，可用于電池、電子、通訊和五金等行業(yè)大批量生產(chǎn)企業(yè)的離線/在線焊接。 1.激光焊接機系統(tǒng)組成 振鏡式激光焊接主要由5部分組成：激光器系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)。 （1）激光器系統(tǒng) 激光器系統(tǒng)主要由激光工作物質(zhì)、泵浦氙燈、聚光腔和諧振腔組成。振鏡式激光焊接機激光工作物質(zhì)為YAG棒。 激光工作物質(zhì)：Nd : YAG晶體（進口配件）； 激光波長：1.064mm； 輸出功率：0～300W； 脈沖頻率：0.1～100Hz（連續(xù)可調(diào)）； 脈沖寬度：0.5～10ms（連續(xù)可調(diào)）； 光束發(fā)散角：≤10mrad； 能量不穩(wěn)定度：≤3%（激光功率）； 光斑直徑：0.3～1.5mm； 焊接深度：0.2～0.8mm； 連續(xù)穩(wěn)定工作時間：24h。 （2）電源系統(tǒng) 該電源主要由主電源、觸發(fā)電路、控制電路和保護電路等組成，具有過壓、過流保護裝置，其電源、脈寬和頻率均可調(diào)，可以根據(jù)需要設置輸出波形，以便于焊接不同材料。該電源操作面板具有電流、脈寬頻率。其具體技術指標如下： 輸入電源：380V±5%； 電源額定功率：10kW； 最大損耗功率：12kW； 脈沖工作電流：0～600A； 電源不穩(wěn)定度：≤3%。 （3）光路及振鏡掃描系統(tǒng) 光學系統(tǒng)：1 064nm基于振鏡的高精度反射、聚光系統(tǒng)。 擴束鏡：光束反射前多倍擴束組合透鏡。 F-θ透鏡（見圖4）：進口配件，波長1 064nm，焦距f為100或160mm，工作幅面70mm×70mm（標準）、110mm×110mm（可選配）。 圖4 F-θ透鏡激光校正：選用0.6328mm的He-Ne激光準直系統(tǒng)指示光軸位置，指示光與激光同軸，在加工時可達到尋跡指示的功能，并及時進行精確對位。 高速掃描振鏡是使激光按照預定軌跡運行的執(zhí)行機構，它主要由高精度電機、電機驅(qū)動板、反射鏡、F-θ透鏡及直流供給電源組成。振鏡掃描焊接示意圖如圖5所示。 圖5 振鏡掃描焊接示意圖（4）計算機控制系統(tǒng) 計算機控制系統(tǒng)采用專用工業(yè)計算機，配置Inter P4處理器，抗干擾的工業(yè)主板，中文WINDOWS 2000操作系統(tǒng)。 瑞通激光精心開發(fā)的基于WINDOWS 界面的專業(yè)激光焊接軟件，全中文操作系統(tǒng)，兼容Photoshop、CoreDRAW和AutoCAD等多種繪圖軟件；能夠?qū)崿F(xiàn)中英文文字、時間日期、條形碼和序列號等的焊接，輸出中英文、圖形和各類條形碼等。 ① 功能強大：軟件提供程序語言Visual Basic的多種可能性，用戶可充分發(fā)揮32位的技術潛力，軟件可在WINDOWS 98、2000或NT下運行，采用標準工業(yè)控制卡對激光器和掃描頭的數(shù)據(jù)傳輸，速度較傳統(tǒng)方式提高近一倍； ② 界面友好：軟件允許個性化的WINDOWS 用戶界面設定，因此軟件可適應用戶個性化使用要求。 ③ 基于WINDOWS 界面的軟件具有：圖形化的操作界面；可調(diào)用多種格式的CAD圖形；多種中英文字體；直接對焊點的位置、間距進行調(diào)節(jié)；全面的激光參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 （5）冷卻系統(tǒng) 激光專用冷卻系統(tǒng)是固體激光器中必不可少的輔助裝置。在固體激光器中，輸入脈沖燈中的能量只有很少一部分轉(zhuǎn)化為激光能量，其光轉(zhuǎn)換率大約3%～4%，其余均轉(zhuǎn)化為熱的形式損耗掉了。該冷卻系統(tǒng)采用一體化的3P水冷機，溫差在0.1℃范圍內(nèi)。 （6）工作臺 采用三維電動可調(diào)式工作臺，操作方便靈活，定位精度高。X/Y/Z三個方向電動、手動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為200mm×80mm×200mm。 2.技術參數(shù) 振鏡式激光焊接機技術參數(shù)如表3所示。表3 振鏡式激光焊接機技術參數(shù) 3.設備的主要優(yōu)勢 振鏡式激光焊接機的導光系統(tǒng)采用了振鏡掃描裝置，通過振鏡的快速移動，使激光的點焊能夠高效穩(wěn)定地進行。根據(jù)焊接材料的不同，可以設定輸出能量波形、進行波形控制，以達到更為理想的焊接效果。另外，該焊接機采用工業(yè)控制機和進口PLC的雙向控制，使高速度振鏡系統(tǒng)與數(shù)控工作臺能夠很好地結(jié)合在一起，與傳統(tǒng)的步進電機運動、激光光路固定連續(xù)焊接方式相比，焊接效率可提升10倍以上，實現(xiàn)激光在線焊接全自動化。 該設備焊接速度快、焊斑小，并且焊接時產(chǎn)生的熱量極少，熱變形極小，特別適用于超薄形不銹鋼電路板嵌件的點焊，主要應用領域包括電池行業(yè)、手機屏蔽罩、金屬手機外殼、金屬電容器外殼、硬盤、微電機、傳感器以及其他相關產(chǎn)品的高效率激光點焊或密封焊。 焊接范圍：110mm×110mm； 焦點處光斑直徑：0.3mm； 焊接速度：1～20點/s，因此在用于單點焊接時速度可以成倍的增長，目前在手機屏蔽板焊接的時間小于3s，直接體現(xiàn)了這一優(yōu)點。 4.生產(chǎn)效率 舉例說明：選用原來的硬光路傳輸?shù)募す夂附訖C焊接18650圓柱電池極耳（2點），效率為1100個/h；選用振鏡掃描式激光點焊機焊接18650圓柱電池極耳（多點），效率為2 000個/h。 5.設備主要配置 振鏡式激光焊接機設備主要配置如表4所示，掃描工作臺如圖6所示。 圖6 掃描工作臺，工件不需要移動表4 振鏡式激光焊接機設備主要配置 圖7是LWS-300S最新的款式，已經(jīng)在天津力神、ATL和BYD等多家大公司運行。 圖7 LWS-300S最新款式