激光焊接中的激光器分類(lèi)

用于焊接的主要有兩種激光，即CO2激光和Nd:YAG激光。CO2激光和Nd:YAG激光都是肉眼不可見(jiàn)紅外光。Nd: YAG激光產(chǎn)生的光束主要是近紅外光，波長(zhǎng)為1.06 Lm，熱導(dǎo)體對(duì)這種波長(zhǎng)的光吸收率較高，對(duì)于大部分金屬，它的反射率為20% ~ 30%。只要使用標(biāo)準(zhǔn)的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0.25mm。CO2 激光的光束為遠(yuǎn)紅外光，波長(zhǎng)為10.6Lm，大部分金屬對(duì)這種光的反射率達(dá)到80%~90%，需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0.75-0.1mm。Nd:YAG激光功率一般能達(dá)到4000~ 6000W左右， 現(xiàn)在最大功率已達(dá)到10000W。而CO2激光功率卻能輕易達(dá)到20000W甚至更大。

大功率的CO2 激光通過(guò)小孔效應(yīng)來(lái)解決高反射率的問(wèn)題，當(dāng)光斑照射的材料表面熔化時(shí)形成小孔，這個(gè)充滿(mǎn)蒸氣的小孔猶如一個(gè)黑體，幾乎全部吸收入射光線(xiàn)的能量，孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25 000e左右，在幾微秒的時(shí)間內(nèi)，反射率迅速下降。CO2激光器的發(fā)展重點(diǎn)雖然仍集中于設(shè)備的開(kāi)發(fā)研制，但已不在于提高最大的輸出功率，而在于如何提高光束質(zhì)量及其聚焦性能。另外，CO2 激光10 kW以上大功率焊接時(shí)，若使用氬氣保護(hù)氣體，常誘發(fā)很強(qiáng)的等離子體，使熔深變淺。因此，CO2 激光大功率焊接時(shí)，常使用不產(chǎn)生等離子體的氦氣作為保護(hù)氣體。

用于激發(fā)高功率Nd: YAG晶體的二極管激光組合的應(yīng)用是一項(xiàng)重要的發(fā)展課題，必將大大提高激光束的質(zhì)量，并形成更加有效的激光加工。采用直接二極管陣列激發(fā)輸出波長(zhǎng)在近紅外區(qū)域的激光，其平均功率已達(dá)1kW，光電轉(zhuǎn)換效率接近50% 。二極管還具有更長(zhǎng)的使用壽命(10000 h)， 有利于降低激光設(shè)備的維護(hù)成本。二極管泵浦固體激光設(shè)備(DPSSL)的開(kāi)發(fā)。