连续波激光与脉冲激光在清洁和焊接方面的比较

最后更新:2023-08-25 作者 6分钟阅读

脉冲激光与连续激光在清洁和焊接方面的比较

用于清洁和焊接的连续波激光和脉冲激光之间有何区别?让我们对用于金属接头、除锈、除漆和去除涂层的脉冲激光和连续波激光进行比较。

我们都知道激光发生器的种类有连续波激光器(又称CW激光器)和脉冲激光器。顾名思义,连续波激光器的输出在时间上是连续的,激光泵浦源持续提供能量,长时间产生激光输出,从而获得连续波的激光。CW激光器的输出功率一般比较低,适合需要连续波激光器工作的场合。脉冲激光器是指每隔一定间隔才工作一次,脉冲激光器的输出功率较大,适用于激光打标、切割、焊接、清洗、测距等。其实从工作原理上讲,它们都属于脉冲式,只是连续波激光器的输出激光脉冲频率比较高,人眼无法识别。

STYLECNC将解释这两种激光器之间的区别:

脉冲激光 VS 连续激光

定义与原理

1、如果在激光器中加一个调制器,产生周期性的损耗,就可以从这么多的脉冲中选出一部分输出,这就叫做脉冲激光器,简单的说,脉冲激光器发出的激光是一束一束地同时发出的波(无线电波/光波等)等机械形式。

2、连续激光,光在腔内一个来回一般输出一次,由于腔长一般在毫米到米的范围内,所以每秒钟可以输出很多次,称为连续波激光,简单来说就是连续发射,激光泵浦源持续提供能量,长时间产生激光输出,从而得到连续波的激光。

特性

1、通过工作物质的激发和相应的激光输出,使连续激光能够长期以连续方式持续发光。

2、脉冲激光器输出功率大;适用于激光打标、切割、测距等,优点是工件整体温升小,热影响范围小,工件变形小。

特点

1、连续波激光器具有稳定的工作状态即稳态,连续激光中各能级粒子数及腔内辐射场具有稳定的分布。

2、脉冲激光是指单束激光的脉冲宽度小于0.25秒,并且每隔一定间隔才工作一次的激光。

工作方法

1、脉冲激光器的工作模式是指激光的输出是不连续的,每隔一定的间隔只工作一次的模式。

2、连续波激光器的工作模式是指激光输出是连续的,激光器开启之后,输出就不会中断。

输出功率

1、脉冲激光输出功率大。

2、连续波激光器的输出功率一般比较低。

峰值功率

1.连续激光器一般只能达到其自身功率的大小。

2、脉冲激光可以达到自身功率的很多倍,脉冲宽度越短,热影响越小,精细加工多采用脉冲激光。

耗材及维护

1、脉冲激光发生器:需要经常维护,后期会提供耗材。

2、连续波激光发生器:几乎免维护,后期不需要耗材。

连续激光清洗 VS 脉冲激光清洗

激光清洗 是一种新兴的材料表面清洗技术,可替代传统的酸洗、喷砂、高压水枪清洗等工艺。激光清洗机采用便携式清洗头和光纤激光器,传动灵活,控制性好,适用材料广,效率高,效果好。

激光清洗的本质是利用激光能量密度高的特点,在不损伤基材的情况下破坏附着在基材表面的污染物。根据清洗基材和污染物的光学特性分析,激光清洗机理可分为2类:一类是利用污染物和基材对某一波长的激光能量的吸收率的差异,使激光能量充分被污染物吸收,使污染物受热膨胀或气化。另一类是基材和污染物对激光的吸收率差别不大,利用高频、大功率的脉冲激光冲击物体表面,冲击波使污染物爆裂并与基材表面分离。

连续激光清洗 VS 脉冲激光清洗

在激光清洗领域,光纤激光器凭借更高的可靠性、稳定性、灵活性等优势,成为激光清洗光源的最佳选择。作为光纤激光器的两大组成部分,连续光纤激光器和脉冲光纤激光器分别在宏观材料加工和精密材料加工领域占据主导地位。

金属表面的锈蚀、油漆、油污及氧化层的去除是目前激光清洗应用最为广泛的领域。浮锈去除对激光功率密度要求最低,采用超高能量脉冲激光器甚至光束质量较差的连续波激光器即可实现。除致密的氧化层外,一般需采用功率密度较高的近单模脉冲能量在1.5mJ左右的MOPA激光器。对于其它污染物,则需根据其光吸收特性及清洗难易程度选择合适的光源。 STYLECNC公司的系列脉冲、连续波激光清洗机分别适合超大能量粗斑和高能量细斑的应用。

在同等功率条件下,脉冲激光器的清洗效率远高于连续波激光器,同时脉冲激光器可以更好地控制热量输入,防止基材温度过高或微熔化。

连续激光器在价格上有优势,并且可以通过使用高功率激光器来弥补与脉冲激光器在效率上的差距,但是高功率连续激光器的热输入较大,对基材的损伤也较大。

所以2者在应用场景上有本质的区别,精度要求高,需要严格控制基材加热,而对基材无损的应用场景,比如模具,应该选择脉冲激光器。而对于一些大型钢结构、管道等,由于体积大,散热快,对基材的破坏要求不高,可以选择连续波激光器。

连续激光焊接 VS 脉冲激光焊接

激光焊接 激光焊接是利用高能量激光脉冲对材料进行小区域局部加热。激光辐射的能量通过热传导扩散到材料内部,使材料熔化形成特定的熔池。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。激光焊接机主要分为脉冲激光焊接和连续波激光焊接。

激光焊接主要针对薄壁材料及精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,具有长宽比高、焊缝宽度小、热影响区小、变形小、焊接速度快等特点。焊缝平整美观,焊后无需处理或简单处理,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光斑小,定位精度高,易于实现自动化。

连续激光焊接 VS 脉冲激光焊接

脉冲激光焊主要用于金属薄板材料的点焊和缝焊。其焊接过程属于热传导型,即激光辐射加热工件表面,并通过热传导向材料内部扩散,控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数,使工件间形成良好的连接。脉冲激光焊最大的优点是工件整体温升小,热影响范围小,工件变形小。

连续波激光焊接大多采用高功率激光器,功率大于 500W.一般来说,这种激光器应该用于 1mm。其焊接机理是基于针孔效应的深熔焊接,深宽比大,可达5:1以上,焊接速度快,热变形小,在机械、汽车、船舶等行业有广泛的应用。还有一些小功率的连续激光器,功率从几十瓦到几百瓦不等,在塑料焊接、激光钎焊行业有广泛的应用。

连续波激光焊接主要利用光纤激光器或半导体激光器对工件表面进行连续加热,其焊接机理是基于针孔效应的深熔焊接,具有深宽比大、焊接速度快等特点。

脉冲激光焊接主要用于厚度小于 1mm该焊接工艺属于热传导型,即激光辐射加热工件表面,再通过热传导扩散到材料内部。波形、宽度、峰值功率、重复频率等参数使得工件之间实现良好的连接。在3C产品外壳、锂电池、电子元器件、模具修补焊接等行业有着大量的应用。

脉冲激光焊接的最大优点是工件整体温升小,热影响范围小,工件变形小。

激光焊接是一种熔化焊接,它利用激光束作为能量源,冲击焊件的接头。激光束可由平面光学元件(如镜子)引导,然后通过反射聚焦元件或镜子投射到焊缝上。激光焊接是非接触焊接,操作时不需要加压,但需要惰性气体以防止熔池氧化,偶尔也使用填充金属。激光焊接可以与MIG焊接结合,形成激光MIG复合焊接,实现大熔深焊接,且热输入与MIG焊接相比大大减少。

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激光清洗与酸洗在金属表面处理中的应用

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