激光焊接系統(tǒng)一般由激光器 、光學(xué)系統(tǒng)、激光加工導(dǎo)軌機床、過程參數(shù)檢測系統(tǒng)、保護(hù)氣體輸送系統(tǒng)、控制與檢測系統(tǒng)組成。激光器是整個系統(tǒng)的核心。 激光焊接要求激光器具有較高輸出額定,較寬的功率調(diào)節(jié)范圍,功率緩降能力,保證焊縫起始與結(jié)束的質(zhì)量,工作穩(wěn)定可靠,橫模為低階;蚧?捎糜诤附拥募す馄饔蠧O2激光器、YAG激光器、LD泵浦固體激光器和半導(dǎo)體激光器、光纖激光器。 CO2氣體激光器是以CO2混合氣體做為激光活性介質(zhì),通過放電產(chǎn)生激勵。發(fā)射激光波長為10.6µm,電效率為10-15%。CO2激光特點是光束質(zhì)量高,模式好穩(wěn)定,輸出功率大,效率較高,應(yīng)用廣泛成熟。 YAG固體激光器是以摻有釹(Nd)金屬離子的YAG晶體做為激光活性介質(zhì),發(fā)射1.06µm波長激光,電效率低于3%。固體激光器主要通過燈光(氪閃光或弧光燈)泵浦產(chǎn)生光學(xué)激勵,閃光激勵產(chǎn)生脈沖激光,弧光激勵產(chǎn)生連續(xù)激光。脈沖YAG激光器可以輸出較高的激光脈沖功率,但是平均功率低,連續(xù)YAG激光輸出功率可達(dá)千瓦級,YAG激光可通過光纖傳播,一般材料對YAG激光具有更高的吸收率。YAG激光波長短、吸收率高、可光纖傳輸、損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、能量轉(zhuǎn)換率較低。泵浦激光的特點是功率達(dá)、質(zhì)量好、效率高、體積小、可光纖傳輸、二極管泵浦YAG激光器吸收率高,總效率可達(dá)10%,器件使用壽命長,連續(xù)輸出條件下可達(dá)10000h,而且不需要任何維護(hù),而燈泵浦的激光器壽命只有1000h。隨著制造成本的降低,二極管激光器的應(yīng)用越來越多。二極管激光器光束質(zhì)量好,有利于獲得更高的焊接速度和更大的工作距離。 大功率半導(dǎo)體激光器已趨與成熟,商品化的激光器功率已達(dá)到數(shù)千瓦。大功率半導(dǎo)體激光器光束能量分布均勻,光斑形狀可以根據(jù)需要任意調(diào)節(jié),電光轉(zhuǎn)換率高,結(jié)構(gòu)緊湊,重量很輕,便于現(xiàn)場應(yīng)用。缺點是光束質(zhì)量一般,發(fā)散度較高。 光纖激光器采用摻稀土元素的玻璃光纖作為增益介質(zhì),稀土離子吸收通過光纖耦合器的輸入端泵浦光源,通過其電子激勵較高的激發(fā)能級上,實現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)后離子以輻射形成從高能級轉(zhuǎn)移到基態(tài)輸出激光。通過逐級放大模式可形成更大功率,現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。