相干公司的 CleanWeld 凈焊技術很好地體現(xiàn)了這一點；CleanWeld 是一套適用于光纖激光器焊接的綜合方案，不僅可以減少高達 80% 的飛濺，還能最大程度避免出現(xiàn)裂紋，同時降低 孔隙率。在改善工藝一致性的同時，CleanWeld 在某些焊接工藝中，所使用的激光功率較往常下降了 40% 。下表匯總了針對光纖激光器在過去面對的具有挑戰(zhàn)性的一些應用領域中 CleanWeld 能提供的具體優(yōu)勢。

       由于除了激光器之外，還有諸多因素會影響焊接工藝，因此上述所有能力缺一不可。在焊接加工過程中控制并盡可能提 高匙孔和熔池的穩(wěn)定性是實現(xiàn)卓越加工效果的關鍵因素。然而 在實際加工過程中，實現(xiàn)這一目標需要改變包括聚焦激光光斑的能量分布和采用光束擺動在內(nèi)的各種技術，同時還涉及對保護氣體以及焊接過程中產(chǎn)生的蒸汽進行精確動態(tài)控制等諸多因素。CleanWeld 凈焊技術可助您解決這些問題。

       在深熔焊過程中，激光聚焦會形成極高的功率密度，被激光聚焦的金屬會氣化，從而被熔池包圍產(chǎn)生匙孔。由激光光束吸收產(chǎn)生的匙孔內(nèi)的蒸汽壓力會阻止熔池閉合。聚焦的激光光束和匙孔會沿焊接軌跡持續(xù)移動。

目前為止，借助光纖激光器技術實現(xiàn)焊接質(zhì)量和可靠性已經(jīng)成為了可能，但之所以在實際加工過程中效果不理想是因為光纖激光器固有的能量分布形式非常適合切割，但是不有助于提高焊接的穩(wěn)定性。

       然后，可以使用各種加工（聚焦）光學器件進一步調(diào)整或更改聚焦光斑的大小、形狀和位置。此外，還可以借助功率放大、激光調(diào)制和光束移動技術（例如光束擺動）來調(diào)整工件表面指定位置上的有效功率，以及此功率的傳輸頻率。

鋁制電池蓋板焊接

       在傳統(tǒng)工藝中，由于電池壁很薄 (< 1 mm)，這種鋁電池殼體的密封是使用激光熱傳導焊接實現(xiàn)的。 然而，傳導焊接的穿透力不足，焊接的孔隙率較高且強度也不夠，無法阻隔水分滲入。但是， 使用更高的激光功率實現(xiàn)更深穿透（匙孔）的焊接有產(chǎn)生氣孔的風險，會導致焊接強度不夠，并且總是會存在一定程度的飛濺。

       HighLightFL-ARM 可調(diào)節(jié)環(huán)形光斑模式光纖激光器可提供 2.5kW-10kW 的輸出功率?？筛鶕?jù)需要單獨調(diào)節(jié)中心和環(huán)形的功率，調(diào)節(jié)范圍可從 1% 到 100%。纖芯和環(huán)形光束甚至可以獨立調(diào)節(jié)，重復頻率高達 5 kHz。

       光纖激光器焊接鋁材時，挑戰(zhàn)之一在于材料對近紅外線的吸收率相對較低。吸收率可能存在較小的不可預知的變化，這也會導致穿透深度發(fā)生變化，造成焊接不均勻。

“ 銅制發(fā)卡繞組 ” 焊接

       在組裝過程中，首先會將各個銅制發(fā)卡繞組裝載到定子槽中。然后，將相鄰銅制發(fā)卡繞組的末端焊接在一起，實現(xiàn)電路連接；焊接整個電機后，像傳統(tǒng)電機的繞組一樣，所有發(fā)卡將形成一條較長的絞合導線。

       相干公司研發(fā)了一種使用光纖激 光器來進行銅制發(fā)卡繞組焊接改善加工效果?；跇藴?HighLight ? 系列光纖激光器的工藝的第一個關鍵因素就是“光束擺動”的使用。尤其是在 這種情況下，我們可以有意縮小工件 表面上聚焦光束的大小，使其小于焊接區(qū)域的總面積。但是，整個區(qū)域可 以通過快速掃描（擺動）光斑的位置來進行覆蓋。

       相干公司還可提供改善激光焊接銅制發(fā)卡繞組加工效果的相關工具例如，激光焊接子系統(tǒng)包含可視系統(tǒng)來控制聚焦激光光束和銅質(zhì)發(fā)卡繞組的位置。

       由于光纖激光焊接過程中通常會產(chǎn)生飛濺，因此長期以來，汽車動力總成耦合組件焊接一直是光纖激光器的一大難點領域。飛濺污染是動力總成齒輪或軸承表面特別不能容忍的。此外，飛濺一般伴隨有焊接孔隙（因為飛濺的材料可能會留下空隙或切口），會影響焊接質(zhì)量、強度和一致性。

       除了消除飛濺之外，在這種情況下使用的光纖激光器焊接參數(shù)還可以提高加工速度。事實上，利用此技術的一位汽車供應商表示，與以前的光纖激光器工藝相比，他們的產(chǎn)量增加 了 20%。汽車掛件通常采用鋁制材質(zhì)，進而增加激光焊接的難度。 特別是在焊接的過程中，鋁通常會因損失合金元素而有可能產(chǎn) 生“熱裂”。 因此，需要向熔池中補充材料（一般是填充焊絲）。此外，因為飛濺產(chǎn)生的污染物會進入掛件（例如車門）中，因此有時會引起掛件出現(xiàn)問題。例如，一位制造商報告稱飛濺材料進入門中并阻塞了排水孔。

       針對這一問題，CleanWeld 凈焊技術在優(yōu)化了激光的能量分布。經(jīng)過優(yōu)化的光束形狀可預先或在后期對部件進行加熱，避免因部件快 速冷卻而導致問題。 此外，這一解決方案還可以消除飛濺，并且無需填充焊絲。對激光功率分布做出細微調(diào)整之后的焊接效果如圖 5 所示。部件 A 和 B 顯示，通過調(diào)整光束強度橫截面，不僅可以控制焊接深度，而且能保持焊接寬度的一致性。

       鍍鋅鋼板是另外一種在汽車掛件以及車身中廣泛應用的材料。由于這種材料在吸收激光能量時，較易揮發(fā)的鋅會首先氣化，因此零間隙焊接是焊接鍍鋅鋼板的一大難題。 焊接過程中產(chǎn)生的氣壓會使液態(tài)金屬噴射，不僅導致焊縫不一致，隨后還會產(chǎn)生需要清除的飛濺物。這個問題的處理方法有兩種，包括清理材料上缺陷，或者在板材之間添加墊片，從而留出足夠的空間（大約 0.1 - 0.5 mm），讓汽化鋅能夠以受控的方式排放到匙孔側(cè)面，而非頂部。 但這種方法依然存在缺點。

不銹鋼型材焊接

       長期以來，型材焊接一直采用 CO2 激光器，至今仍以此作 為加工標準。這是因為 CO2 激光器可以實現(xiàn)卓越的焊縫質(zhì)量以及較高的進給速率。盡管制造商希望轉(zhuǎn)而采用光纖激光器，借此降低經(jīng)營成本，但光纖激光器在生產(chǎn)效率方面一直無法達到預期效果。 飛濺問題是傳統(tǒng)光纖激光器在型材焊接中產(chǎn)生的問題之一。

       飛濺會造成大量材料的損耗和側(cè)切口，降低焊縫的機械強度，同時會降低焊接質(zhì)量和焊縫的一致性。之所以存在這種問題，原因通常在于不銹鋼對近紅外光纖激光器波長輸出的吸收要強于更長的 CO2 激光波長。這種高吸收率導致材料加熱更快，此外，這種加熱局限在較小區(qū)域內(nèi)，這兩方面因素致使熔池中的材料變得紊亂。

總結(jié)

總之，隨著光纖激光器技術愈加成熟，以及對工件上真正起作用的激光能量影響因素加深了解并予以控制，光纖激光器焊接效果改進指日可待。相干公司最新推出的 CleanWeld 凈焊技術已經(jīng)證實，通過更有效地利用現(xiàn)有光纖激光器，完全可以顯著改善焊縫的幾何結(jié)構、飛濺、裂紋和孔隙率問題以及工藝的穩(wěn)定性。