技术

对激光焊接的质量产生直接影响的参数包括：激光脉冲的能量、激光束光斑直径、激光脉
冲的频率、激光的脉宽、激光的脉冲波形、被焊材料的相对光吸收率、焊接速度、保护气体等。

  激光脉冲的能量：是指单个激光脉冲能最大输出的能量，单位是J（焦耳）。这是激光器的一
个主要参数，它决定了激光器所能产生的最大能量，按照模具修复的用途来说，激光能量在70J以
下已经能满足任何场合的需要了，再大的能量也是白费，或根本用不上，而且带来激光电源体积
和散热器体积的不断增大，降低了电源的使用效率。

　激光光斑聚焦直径：这是反映激光器设计性能的一个极为重要的参数，单位是（mm），它决定
了激光的功率密度和加工范围。如果激光器的光学设计合理先进，激光能量集中，聚焦准确，能
把激光光斑直径控制在0.2mm-2mm的范围，而能否把激光的聚焦直径控制在0.2mm是对激光发生器
的一个严格的考验。国内一般设计的激光器，由于只想降低成本，因此，激光的器件加工简陋，
设计并不严谨，激光在谐振腔里发散严重，导致难以准确聚焦，其激光器输出的激光光斑直径根
本达不到标称的0.2mm，而只能最小达到0.5mm，而由于激光的发散，令输出的激光束不能呈规则
的圆形，这就造成了激光实际照射区域过大，出现烧蚀焊缝的现象，即在焊缝的两端出现不必要
的激光照射而令焊缝两端呈现凹陷，这种现象对于修补已经抛光的模具影响尤为严重，有时甚至
会令模具报废。同普公司的激光器设计精良，选料严格，精心调试，使其激光器输出的光束光斑
直径能进行精密的监控，使聚焦光斑的大小最小能达到0.2mm，并能在0.2mm和2mm的范围里进行无
级调节，达到国际的先进水平。

　激光脉冲的频率：这是反映激光器在一秒内能打出多少个脉冲的能力，单位是（Hz）。首先需
要说明的是，焊接金属是使用激光的的能量，而在激光功率恒定的情况下，频率越高，每个激光
输出的能量就越小，因此，我们需要在保证激光的能量足够熔化金属的情况下，考虑加工的速度，
才能定出激光的输出频率。在激光修补磨具的场合，15Hz已经能满足焊接的需要了，过高的频率
势必造成激光的脉冲能量过低，从而造成焊接失败。

　激光的脉冲波形：对于采用脉冲激光进行焊接的加工，激光脉冲波形在脉冲激光焊接中是一个
重要的问题。当高强度的激光入射至材料的表面时，金属表面会将60%~98%的激光能量反射掉，且
反射率随表面温度变化。因此，不同的金属对于激光的反射率和激光的利用率都不一样，要进行
有效的焊接就必须输入不同波形的激光，这样焊缝处的金属组织才能在最佳的方式结晶，形成与
基体金属一致的组织，才能形成高质量的焊缝。国内一般的机器都采用廉价的单波形激光电源，
因此，其焊接的柔性较低，难以适应多种模具材料的焊接，并且经常要进行返工，大大浪费了焊
接材料的时间，并可能造成模具的报废。不同的金属材料表面对激光的反射和吸收程度差别很大，
而同一束激光对不同的金属会产生不同的焊接效果，并影响其熔深、焊接速度、结晶速度和硬度，
因此单一的矩形波焊接并不能解决不同的模具金属焊接的要求。同普TPM智能激光模具修补焊机采
用国内独有的智能波形技术，达到激光焊接系统的高度柔性化，能根据不同的应用场合而调整波形，
使焊缝的金属组织与基体金属一致，模具或者金属零件焊补后,焊缝硬度达到HRC50-HRC58，真正达
到无损焊接，大大提高了补焊的质量。

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