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技术报道 Technology Report

为 ~1.7mm·mrad， 在 6kW 时 的
BPP 为 ~3.0mm·mrad（ 见 图 1）。
由于合束器的独特结构，稳定的部件
质量和纤芯直径，这些光纤激光器具 5 mm
有良好的光束质量。由于激光聚焦点 图4：显示了1mm厚的镀锌钢板，利用传统的单聚焦点，在3kW输出功率和1.5m/min的焊接速度下的零间
的高功率密度，这种光束质量使焊接 隙搭焊的结果。
具有深的穿透深度。 a) b)
图 2 显 示 了 使 用 6kW 多 模 光
纤激光器的各种材料的堆焊的穿透
2 mm
深 度。 在 焊 接 速 度 为 0.5m/min 的
低速区域，钢和铝的穿透深度约为 1 mm
12mm，纯铜的穿透深度为 7.5mm。 图5：在3 kW输出功率和1.5m/min焊接速度下，1mm厚的电镀锌钢板的LC3W结果，显示了焊缝外观（a）
和横截面（b）。
在焊接速度为 10m/min 的相对高速
区域中，获得钢和铝约 7mm 的穿透 a) b)
深度，和纯铜约 4mm 的穿透深度。
这些高功率密度有助于提高焊接 2 mm
过程的速度，并降低功耗。但是，它 2 mm
们并不总是能在所有加工中产生良好 图6：在4kW输出功率和1.5m/min焊接速度下，1mm厚的热浸镀锌钢板（非合金）的LC3W结果，显示了
焊缝外观（a）和横截面（b）。
的结果。聚焦在一点的激光束引起材
料的快速温度变化，以及在加工点处 密接触）焊接（LC3W）方法，可以 仪产生光束振荡，对几种镀锌钢板进
熔池内的严重对流，并且熔池的较低 无间隙地连续焊接镀锌钢板。图 4 显 行紧密接触搭焊。还展示了它可以抑
稳定性导致焊接缺陷，例如溅射和气 示了利用单点光束焊接镀锌钢板作为 制几种镀锌钢板的紧密接触搭焊的焊
孔。因此，需要目视检查和溅射去除 常规方法时焊珠的外观。焊接条件为 接缺陷。图 5 显示了焊缝的外观，以
加工。许多生产工艺都使用光纤激光 3kW 输出功率和 1.5m/min 的焊接速 及通过搭焊 1mm 厚电镀锌钢板（镀
2
器，因此人们对抑制这些焊接缺陷的 度，由此结果可以推断，由两块镀锌 锌附着量 20g/m ）获得的横截面，
技术非常感兴趣。 钢板的重叠部分产生的锌的金属蒸汽 其中输出功率为 3kW，焊接速度为
古河电工与古河电子合作，开发 引起的飞溅导致空隙。 1.5m/min。
了一种光纤激光器的光束模式控制技 事实证明，LC3W 除了采用特殊 图 6 显示了在 4kW 输出功率
术，可以精确控制对目标材料的功率 的光束模式外，还可以通过振镜扫描 下，焊接速度 1.5m/min，搭焊 1mm
密度。由于非常简单的光学配置，该
技术可以很容易地集成到加工头中，
包括振镜扫描仪。而且因为可以自由
地设计分配给每个点的能量分岔比， 焊接方向
该组合是无限的（见图 3）。该光束
模式控制元件对于数千瓦的输出激光
具有足够的抗功率特性，并且对其的
处理与传统透镜相同。
锁孔
熔池
镀锌钢板的零间隙焊接
古河电工开发了激光（连续紧 图7：由LC3W形成的锁孔的高速相机图像。

12 JUNE 2019 工 业 激 光 应 用 INDUSTRIAL LASER APPLICATIONS CHINA