4000w半導(dǎo)體激光器熔化工藝研究

     一、研究目的

     針對(duì)4000w半導(dǎo)體激光器，研究其進(jìn)行激光熔焊時(shí)的焊接能力，并對(duì)可焊厚度各板材進(jìn)行拼焊試驗(yàn)，分析其焊接質(zhì)量。

     二、設(shè)備、材料及方法

     設(shè)備：長(zhǎng)光華芯4000w半導(dǎo)體激光器，400μm光纖，200mm聚焦鏡，聚焦光斑直徑0.8mm；

     材料：Q235、SUS304 1-6mm板材，1mm6061鋁合金；

     方法：先采用6mm平板堆焊方式進(jìn)行試驗(yàn)，初步確定焊接能力，然后對(duì)能力范圍內(nèi)各厚度板材進(jìn)行拼焊，測(cè)試其最高焊接速度，并輸出焊接工藝參數(shù)表。

     三、研究結(jié)果

     3.1 平板堆焊試驗(yàn)結(jié)果

表1 平板堆焊試驗(yàn)結(jié)果

表1中測(cè)量結(jié)果按圖1所示方式測(cè)量，熔寬去掉焊縫釘子頭后測(cè)量。

圖1 熔深熔寬測(cè)量示意圖

對(duì)表1試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，如圖2所示：

圖2 熔深隨焊接速度的變化（平板堆焊）

     從圖2可以看出，4000w半導(dǎo)體激光器焊接Q235與SUS304兩類材料時(shí)，1mm板焊接速度達(dá)6m以上，最大熔深達(dá)6mm，且同厚度下，不銹鋼焊接速度略高于碳鋼材料，材料厚度越小，差異越小，主要原因?yàn)閷?dǎo)熱系數(shù)的差異。

     3.2 拼焊試驗(yàn)結(jié)果

     根據(jù)平板堆焊試驗(yàn)結(jié)果，選取適當(dāng)參數(shù)對(duì)各厚度板材進(jìn)行拼焊試驗(yàn)，測(cè)試最高焊接速度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2及圖2所示：

表2 拼焊試驗(yàn)結(jié)果

圖3 熔深隨焊接速度的變化（拼焊）

     拼焊時(shí)，兩種材料的焊接速度與平板堆焊時(shí)有一定差異，因?yàn)槠春笗r(shí)拼縫間隙的存在使焊接速度有所提升。以上拼焊參數(shù)均在拼縫間隙小于0.1的的條件下完成。

     各焊縫截面形貌如圖4、5所示：

圖4 各厚度304不銹鋼焊縫截面形貌

圖5 各厚度Q235焊縫截面形貌

     從圖4與圖5可以看出，該激光器焊接時(shí)，焊縫表面平整，焊縫熔深方向釘子頭趨向不明顯，焊縫深寬比較小。分析原因?yàn)楹附庸獍咻^大，且能量分布均勻所致。

     四、結(jié)論

     1、4000w長(zhǎng)光華芯半導(dǎo)體激光器最大焊接能力為6mm碳鋼和不銹鋼，鋁合金焊接能力較弱，適合0.5mm左右薄片熱傳導(dǎo)焊接。

     2、該激光器焊接時(shí)因聚焦光斑較大，達(dá)0.8mm，焊接時(shí)飛濺小，成型較好，且熔寬較大，但速度會(huì)有所犧牲。該類焊縫應(yīng)更適合夾套焊接等應(yīng)用。