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激光焊接領域的特殊技術----激光精密焊接

提到激光焊接，相信大家都不陌生了，現(xiàn)在汽車制造領域，激光焊接的車身強度比普通焊接強度要高出一大截，而這種激光焊接和很多常見的焊接技術都是比較粗狂的焊接，在很多精密制造領域，一些高精度的精密焊接才是焊接技術的極致，今天和大家介紹一下在電子制造領域的超精密焊接技術。

激光焊接薄板異種材料時，極易出現(xiàn)虛焊、裂紋、連接強度低等問題，這是由于兩者的物理性能差異大，互溶度低，且極易生成脆性化合物，這些化合物使焊接頭的力學性能大大降低。選用高光束質量的納秒級激光通過高速掃描方式，精準的控制熱輸入抑制金屬間化合物的形成，實現(xiàn)異種金屬薄板搭接，改善焊縫成形及力學性能。

1064nm波長的焊接效果

高反材料的激光精密點焊方式

316L不銹鋼與6063鋁合金焊接強度測試

焊縫表面成型

創(chuàng)鑫激光焊接工程師根據多次的實驗結果，總結出了在消費電子的生產制造過程中，高反材料、金屬薄板、異種材料等不同材料應使用何種方式進行激光精密點焊，方能得出好的焊接效果。

創(chuàng)鑫激光的準連續(xù)光纖激光器、MOPA脈寬可調脈沖光纖激光器因具有高光束質量、高峰值功率、可調可控制等優(yōu)點，成為激光精密點焊的理想光源。

焊接鋁、銅等高反材料時，不同的焊接波形對焊接質量影響很大。利用帶有前置尖峰的激光波形，可突破高反射率屏障，瞬間的高峰值功率可以迅速改變金屬表面狀態(tài)，使其溫度上升至熔點，從而降低金屬表面的反射率，提高能量的利用率。另外，由于銅鋁等材料導熱速度快，故利用緩降波形，可以優(yōu)化焊點外觀。

調制方式

焊縫截面

金屬薄板材料的激光精密點焊方式

目前，激光精密點焊主要應用于電子產品的殼體、屏蔽罩、USB接頭、導電貼片等，具有熱變形小、作用區(qū)域和位置精確可控、焊接品質高、能實現(xiàn)異種材料焊接、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢。但焊接不同材料時，需要采用的不同的焊接方式。

近年來，隨著消費電子市場競爭愈發(fā)激烈，電子產品制造業(yè)對產品也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的加工方式容易導致產品質量不穩(wěn)定、零件熔毀、難以形成正常熔核，成品率低。而激光加工技術的出現(xiàn)，可以快速的為電子產品生產制造商們解決這些難題。高端電子產品的生產過程中，激光加工在產品的體積優(yōu)化以及品質提升方面起到了重大的作用，使產品更輕巧纖薄，穩(wěn)固性更好。據悉，約70％的電子產品加工制造環(huán)節(jié)都應用到激光技術（超過20種不同的工藝）及相關的制造設備。

該產品具有多樣兼容性與控制模式，可切換脈沖及連續(xù)模式，并同時處理以往兩個不同激光器的加工任務，脈寬波形靈活可調，散熱快，電光轉換率30％以上，是長脈寬，高峰值功率應用的又一選擇。

高頻脈沖點焊表面成型

傳統(tǒng)毫秒級激光器在焊接金屬薄板材料時，材料易被擊穿且焊點較大；而高反材料因其自身的不穩(wěn)定性以及在固態(tài)時對激光的吸收率低，焊接時常出現(xiàn)爆點、虛焊等現(xiàn)象。為了解決薄板及高反金屬焊接難點，通過對光纖激光器QCW／CW模式分別進行模擬量和數字調制，觸發(fā)一次可以實現(xiàn)N個脈沖輸出，以較小的功率實現(xiàn)單點多脈沖焊接。

120W MOPA脈寬可調脈沖光纖激光器

532nm波長的焊接效果

另一方面，金、銀、銅、鋼等材料對激光吸收率隨波長增大而減小，對于銅而言，當激光波長為532nm時，銅的吸收率接近40％。對比分析紅外激光器和綠光激光器特征可知，紅外激光器光斑尺寸較大，焦深短，紫銅對其吸收率低；綠光激光器光斑尺寸小，焦深長，紫銅對其吸收率高。分別采用紅外激光器和綠光激光器對紫銅進行脈沖點焊，可以發(fā)現(xiàn)紅外激光器焊后焊點大小不一致，而綠光激光器焊點大小更均勻，深度一致，表面光滑（圖1－2）。采用綠光激光焊接效果更穩(wěn)定，所需峰值功率會比紅外激光器低一半以上。

異種材料的激光精密點焊方式

掃描方式

脈寬可調脈沖光纖激光器采用MOPA構造兩級放大，脈寬和頻率獨立可調，使得更多激光應用成為可能。脈寬在60～350ns靈活可調，峰值功率高達10kW，重復頻率高達1000kHz，配備自主研發(fā)在線隔離器，是激光精細加工的理想激光源。

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