SPI产品的高产量激光焊接应用

来源:激光制造网    关键词:光纤激光器, SPI,    发布时间:2019-01-23

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光纤激光器现已发展成为极其可靠和稳定的工业工具。这些激光器具有独特的功能,可以改进各种工业和制造工艺。


本应用指南特别关注电子行业(锂离子手机电池)和医疗市场(起搏器和焊接植入设备)中的薄金属部件的大批量焊接。这与我们关于焊接主题的其他应用笔记之间的关键区别在于体积。该笔记重现了具有数百万件零件吞吐量的用户的真实生活体验,其中减少1%废料的工艺改进每年可节省超过100,000,000美元甚至更多。


介绍

起始位置被视为现有的激光用户,其部署大量基于YAG的闪光灯或DPSS焊接系统,用于通常厚度小于1mm且通常更薄的零件。材料可以是不锈钢,铝或镀镍钢。

部署的YAG激光系统(通常小于400W 连续功率)将受到杆激光器的标准(基于物理的)限制,这可能导致CW输出功率,焦点和光束质量的基于时间的波动。激光性能的这种基于时间的参数变化当然会引起基于时间的焊接性能差异。焊缝焊接和批次间的焊缝强度变化不利于大批量自动化生产。最小化这种基于时间的波动成为专业激光维护人员的工作。


在许多行业中,激光被视为最后的工具,因为将激光工艺保持在紧密的Cpk值所需的持续维护在备件中成本高昂,并且需要定期将工艺脱机。除此之外,目前大多数大批量生产都在亚洲进行,专业的激光支持技术比在美国或欧洲更为罕见,可以看出,大批量激光焊接往往是在寻找许多解决方案的问题。公司。


激光焊接

薄金属部件中的点焊或缝焊对激光输出功率稳定性很敏感,因为变化会改变焊缝熔深(缝焊)或导致冲孔或焊缝飞溅(点焊)。

非常薄的部件,例如在磁盘驱动器或医疗设备部件上发现的焊接,特别容易发生这种工艺变化。


光纤激光器内部

虽然YAG激光器通常是由闪光灯泵浦并使用反射镜和准直光学器件的掺杂玻璃棒,但光纤激光器是在掺杂光纤的低于20um的核心内产生的。不需要镜子,因为称为布拉格光栅的基于光纤的装置用于产生激光腔的镜子。整个光纤激光腔由玻璃纤维组件制成,拼接成一个整体结构,无需调整或定期维护。


为海底电信网络(MTTF速率超过400,000小时)创建的多个(用于冗余)单发射二极管用于泵浦掺杂光纤。因此实际上整个系统被创建并保持在单模光纤内,直到传送准直器。这确保了不需要对准,热透镜或光学器件的校准(因为没有玻璃光学器件)。


当然,证据就在于应用:我们的激光器拥有24小时/7天,365天运行的大批量制造客户,他们测量的激光停机时间低于1%,包括开启和预热(光纤激光器提供即时开启和无预热)。


光纤激光器的工艺优势

这种系统的优点如下:

  • 单模光纤仅承载TEM00输出,M2为1.1或更小
  • 输出功率在很宽的环境温度范围内高度稳定,为+/- 0.5%
  • 激光通过小型BDO(光束传输光学元件)提供光纤传输,输出5mm准直激光束到焊接头的聚焦光学系统
  • 泵送方案无需维护,可延长正常运行时间并消除耗材成本
  • 缺少热透镜可确保激光器不会偏离校准或随时间变化输出功率
  • 光学部件的缺乏确保了不随时间或振动的对准漂移
在CW模式下使用光纤激光器进行铝焊接。 在脉冲模式下使用光纤激光器进行铝焊接。

在CW模式下使用光纤激光器进行铝焊接。在脉冲模式下使用光纤激光器进行铝焊接。