激光焊接机的工作原理
20世纪 70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面, 表面热量通过热传导向内部扩散, 通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数, 使工件熔化, 形成特定的熔池。由于其独特的优点, 已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
激光焊接是激光材料加工用的机器, 又常称为激光焊机、镭射焊机, 按其工作方式常可分为激光模具烧焊机 (手动焊接机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机, 光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热, 激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。
主要特性
高功率 CO2及高功率 Y AG 激光器的出现, 开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。
激光焊接机的种类
激光焊接机又常称为激光焊机、雷射焊接机、镭射焊机、激光冷焊机、激光氩焊机、激光焊接设备等。按其工作方式常可分为激光模具烧焊机(手动激光焊接设备、自动激光焊接机、首饰激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机、振镜焊接机、手持式焊接机等, 专用激光焊接设备有传感器焊机、矽钢片激光焊接设备、键盘激光焊接设备。适用于珠宝首饰、电池镍带、集成电路引线、钟表游丝、显像管、电子枪组装、传感器、钨丝、大功率二极管 (三极管、铝合金、笔记本电脑外壳、手机电池、模具、电器配件、滤清器、油嘴、不锈钢制品、高尔夫球头、锌合金工艺品等焊接。
可焊接图形有:点、直线、圆、方形或由 AUTOCAD 软件绘制的任意平面图形。激光焊接机的工作原理
激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热, 激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散, 将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式, 主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。
激光器激励原理 —固体激光器 1311310黄汉青 1311343张旭日辅导老师：
摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。 关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 1引用 世界上第一台激光器—红宝石激光器（固体激光器）于1960年7月诞生了，距今已有整整五十年了。在这五十年时间里固体激光的发展与应用研究有了极大的飞跃，并且对人类社会产生了巨大的影响。 固体激光器从其诞生开始至今，一直是备受关注。其输出能量大，峰值功率高，结构紧凑牢固耐用，因此在各方面都得到了广泛的用途，其价值不言而喻。正是由于这些突出的特点，其在工业、国防、医疗、科研等方面得到了广泛的应用，给我们的现实生活带了许多便利。 未来的固体激光器将朝着以下几个方向发展： a)高功率及高能量 b)超短脉冲激光 c)高便携性 d)低成本高质量 现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 2激光与激光器
2.1激光 2.1.1激光（LASER） 激光的英文名——LASER，是英语词组Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射的光放大）的缩写[1]。2.1.2产生激光的条件 产生激光有三个必要的条件[2]： 1)有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构； 2)有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转； 3)有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。 3固体激光器 3.1工作原理和基本结构 在固体激光器中，由泵浦系统辐射的光能，经过聚焦腔，使在固体工作物质中的激活粒子能够有效的吸收光能，让工作物质中形成粒子数反转，通过谐振腔，从而输出激光。 如图1所示,固体激光器的基本结构（有部分结构没有画出）。固体激光器主要由工作物质、泵浦系统、聚光系统、光学谐振腔及冷却与滤光系统等五个部分组成[4]。
电焊机常见故障维修 本文首先以BX -330型电焊机为例介绍了电焊机的工作原理，然后以表格的形式列出了BX 型电焊机的常见故障及其排除方法，给出了电焊机的日常维护方法。最后以BX-3系列为例介绍了典型故障的维修方法。 关键字：BX 型电焊机故障维护 电焊机被广泛使用于建筑、维修、制造业等行业中，尤其以BX 型使用最为广泛。因此了解BX 型焊机的常见故障及其排除方法是非常重要的。 1.工作原理 首先以BX -330型电焊机为例介绍它的工作原理。 BX -330 型电焊机，是一种动铁芯漏磁式电焊机，电焊机的空载电压为60 V~70 V，工作电压为30 V。电流调节范围为50 A~450 A。图1是BX -330型电焊机的初级、次级绕组的接线图。焊接电流的粗调节是靠改变次级绕组的接线方式来实现的，当连接2端头和3端头时，空载电压为70 V。焊接电流为160 A -450 A。电流的微调节是靠可动铁芯的移动，增减电焊机的漏磁来实现的。 BX -330型电焊机的初级、次级绕组接线图 2.常见故障及其排除方法 2.1BX 型焊机常见故障以及排除方法见下表： 1.焊机无焊接电流输出 1、焊机输入端无电压输入； 2、内部接线脱落或断路； 3、内部线圈烧坏。 1、检查配电箱到焊机输入端的开关、导线、熔断丝是否完好； 2、检查焊机内部开关、线圈的接线是否完好； 3、更换烧坏的线圈。 2.焊机电流偏小或引弧困难 1、网络电压过低； 2、电源输入线截面积太小； 3、焊接电缆过长或截面积过太小；
4、工件上有油漆等污物； 5、焊机输出电缆与工件接触不良。 1、待网络电压恢复到额定值后再使用； 2、按照焊机的额定输入电流配备足够截面积的电源线； 3、加大焊接电缆截面积或减少焊接电缆长度，一般不超过15米； 4、清除焊缝处的污物； 5、使输出电缆与工件接触良好。 3.焊机发烫、冒烟或有焦味冒出 1、焊机超负载使用； 2、输入电压过高或接错电压(对于可用220伏和380伏二种电压的焊机，错把380伏电压按220伏输入)； 3、线圈内部短路； 4、风机不转(新焊机初次使用时，有轻微绝缘漆味冒出是属正常) 1、严格按照焊机的负载持续率工作，避免过载使用； 2、按实际车入电压接线的操场作； 3、检查线圈，排除短路故障； 4、检查风机，排除风机故障。 4.焊机噪声大 1、线圈短路； 2、线圈松动； 3、动铁芯振动； 4、外壳或底架紧固螺钉松动。 1、检查线圈，排除短路处； 2、检查线圈，紧固好松动处；
随着科学技术的发展，近年来出现了激光焊接机。那么什么是激光焊接机呢？激光焊接机的特点与优点又有哪些呢？ 下图是激光焊接的工作原理： 首先，什么是激光？世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达106瓦，但仍属于低能量输出。 激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，假如焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接机的新领域。激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG 激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省往复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车产业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生均匀为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在
2-5千瓦之间。 与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远间隔焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。 但是，激光焊接也存在着一定的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有明显偏移。这是由于激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很轻易造成焊接缺陷。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 激光焊接的工艺参数
焊接机的操作规程 注：在开机前先开启电脑，并接通自动工作台及其他运动控制部件的电源，并检查各部件运行是否正常，再进行以下操作： 1 检查设备连线是否完好，接通外部主电源； 2 打开主机柜电源（空气断路器）； 3 检查制冷机工作状态{水压表2Kg/cm2 SV设定温度)=25~28 PV （实际温度）=25~28}； 4 制冷机工作正常则右旋钥匙开关，启动主机柜电源； 5 按下激光电源启动键“START"; 6 等待约90S后，当屏幕右边的的所有设备自检项目均显示为“正常” 时 1、注意事项 （1）、警告 请不要让YAG激光照射到皮肤，可能会造成灼伤。 请不要让YAG激光照射到可燃物，可能会造成火灾。 激光加工中或加工刚结束时，请不要马上触摸工件，此时工件可能处于
高温状态。 请牢固连接指定的电线电缆，如使用容量不足的电缆或连接方法不正确， 会引起火灾。 请不要损伤电源电缆，连接线。一旦损伤，会造成触电、短路、起火。 如有损坏，需要修理、更换，请与本公司联系。 机器运行中出现焦臭味、异常声音、异常发热、冒烟等异常现象时，请立 即切断电源，尽快联系本公司。否则会造成触电、火灾。 请保证接地良好，如不接地，在故障和漏电时，可能会造成触电或损坏设备。 设备通电中会产生磁场，易受磁场影响的其他设备请不要接近。
请保持设备电器部分干爽，如果电器部分进水会破坏绝缘，会造成触电和短路，甚至火灾。 当设备使用中请不要覆盖毛毯、布等，这样会影响散热，可能造成发热、起火。 请不要将本设备用于金属加工以外的用途。 请在本设备的使用场所内放置灭火器，以防止火灾。 请定期对本设备进行维护保养。 2、安装要求 1.1本设备必须由经过专业人员培训的人进行操作，操作人员必须熟读 说明书。 1.2请将本设备安装在牢固的水平无倾斜的场所。 设备输入电压为单相AC220V 60 HZ 容量24A以上 或三相AC380V 60 HZ 容量20A以上本设备必须接地。
逆变电焊机的基本工作原理： 逆变电焊机主要是逆变器产生的逆变式弧焊电源， 又称弧焊逆变器， 是一种新型的焊接电源。 是将工频（50Hz）交流电， 先经整流器整流和滤波变成直流， 再通过大功率开关电子元件（晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT），逆变成几kHz~几十kHz的中频交流电， 同时经变压器降至适合于焊接的几十V电压， 再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。 其变换顺序可简单地表示为： 工频交流（经整流滤波）→直流（经逆变）→中频交流（降压、整流、滤波）→直流。即为：AC→DC→AC→DC 因为逆变降压后的交流电， 由于其频率高， 则感抗大， 在焊接回路中有功功率就会大大降低。 所以需再次进行整流。 这就是目前所常用的逆变电焊机的机制。 逆变电源的特点： 弧焊逆变器的基本特点是工作频率高， 由此而带来很多优点。 因为变压器无论是原绕组还是副绕组， 其电势E与电流的频率f、磁通密度B、铁芯截面积S及绕组的匝数W有如下关系：E=4.44fBSW 而绕组的端电压U近似地等于E，即： U≈E=4.44fBSW 当U、B确定后，若提高f，则S减小，W减少， 因此， 变压器的重量和体积就可以大大减小。 就能使整机的重量和体积显著减小。 还有频率的提高及其他因素而带来了许多优点， 与传统弧焊电源比较， 其主要特点如下： 1.体积小、重量轻，节省材料，携带、移动方便。 2.高效节能，效率可达到80%~90%，比传统焊机节电1/3以上。 3.动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。 4.适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。 5.可一机多用，完成多种焊接和切割过程。
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。 2.3.受激吸收 受激辐射的反过程就是受激吸收。处于低能级E1的一个原子，在频率为的辐射场作用下吸收一个能量为hν的光子，并跃迁至高能级E2，这种过程称为受激吸收。自发辐射是不相干的，受激辐射是相干的。 由受激辐射和自发辐射的相干性可知，相干辐射的光子简并度很大。普通光源在红外和可见光波段实际上是非相干光源。如果能够创造这样一种情况：使得腔内某一特定模式的ρ很大，而其他所有模式的都很小，就能够在这一特定模式内形成很高的光子简并度，使相干
一．安全注意事项 该设备属于四类激光产品，能产生漫反射，能引起人身伤害或火灾，在使用本机器之前，请仔细阅读以下安全注意事项，以确保能安全、正确的操作本机器。 1.本机供市电380V，箱内有高压，开机状态下不可触摸机器内部。 2.不准私自拆卸、安装、改造焊接机。 3.把焊接机放在水平和安全的地方。 4.接地，如果不接地，发生异常的时候你可能会触电。 5.不要窥视或触摸激光。 6.在操作过程中请佩戴好防护眼镜、防护手套、长袖夹克、皮革围裙等保护眼 睛和皮肤免受飞溅物的伤害。 7.避免激光直射皮肤。 8.不要触摸正在焊接或者钢焊接完成的工件。 9.只能使用给定的电缆。 10.不可损坏电源线和各种连接线。 11.若机器出现非正常情况，请立即按下急停按钮关机停止使用。 12.戴心脏起搏器的人严禁靠近焊接机，焊接机工作时会产生磁场，可能影响到 起搏器的正常工作而危害患者生命。 13.不要把水泼在焊接机上，水洒在焊接机上可能引起焊接机短路或者起火。 14.焊接机上不可放盛水的容器，水洒在焊接机上可能引起触电或火灾。 15.焊溅物可能点燃易燃品，所以焊接时远离易燃品。 16.为避免火灾，禁止让激光照射易燃材料。 17.除了焊接指定工件，焊接机不能移作他用。 18.为了以防万一，焊接机旁要放置灭火器。 19.焊接机要定期维护和保养，以防止任何潜在的危险。
二．使用注意事项 1.配备具有激光和焊接机的相关知识与经验的担当人员，担当人员不仅要掌握 焊接机的安全锁钥匙和密码，而且要指导操作者如何使用焊接机。 2.建立专用的激光焊接区，同时在焊接区设立“闲杂人员禁止靠近”等相关标 示。 3.把焊接机安装在水平、牢固的地方，不准放在倾斜的地方。 4.请在环境温度为5℃~30℃，湿度不大于35%的环境中使用本焊接机，周围环 境温度不应波动过大。禁止在下列环境中使用本焊接机： 有油污的环境；有震动的环境；有腐蚀的环境；高频噪声的环境； 潮湿的环境；含有高浓度碳、氮、硫的氧化物（CO 2、NO X 、 SO X ）的环境。 5.在冬天，如果环境温度降到0℃以下，水箱里的水就会结冰，水箱可能冻破。 所以特别小心在冬天要保证焊接机的环境温度不要低于0℃。如果环境温度降到0℃以下，请先排干水箱里的水，同时可以参考相关章节的介绍。 6.如果环境温度变化剧烈，在YAG激光棒和镜片上会形成水蒸气，这会影响焊 接机的使用。所以，尽可能阻止环境的剧烈变化。如果已经形成水蒸气，那么开机后先预热一会儿再使用机器。 7.如果焊接机的机壳有污点或水，请用干布或潮湿的布擦干。如果污点擦不干 净，可用中性的清洁剂或酒精擦拭干净。不可用汽油或油漆稀释剂擦拭机器。 8.禁止把螺丝或硬币等放在焊接机的内部或外部，这样可能引起短路而损害机 器。 9.请用手轻轻操作按钮，不要用螺丝刀等工具接触按钮。尤其不要用尖锐的东 西接触触摸屏，这样会造成触摸屏的永久性损害。应该用手指或专用的触摸笔操作触摸屏。 10.按钮和开关不要连续操作，保证每次只按一次。反复的开关对机器的寿命有 影响。
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 1引言 (2) 2激光 (2) 2.1激光产生的三个条件 (3) 2.2激光的特点 (3) 2.3激光器 (3) 3 CO2激光器的原理 (5) 3.1 CO2激光器的基本结构 (5) 3.2 CO2激光器基本工作原理 (7) 3.3 CO2激光器的优缺点 (8) 4 CO2激光器的应用 (9) 4.1军事上的应用 (9) 4.2医疗上的应用 (10) 4.3工业上的应用 (12) 5 CO2激光器的研究现状与发展前景 (14) 5.1 CO2激光器的研究现状 (14) 5.2 CO2激光器的发展前景 (15) 6 结束语 (17) 参考文献 (19) 致谢 (20)
摘要：本文从引言出发介绍了CO2激光技术的基本情况，简单介绍了激光和激光器的一些特点，重点介绍了气体激光器中的CO2激光器的相关应用，目前CO2激光器是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的高功率、高质量等优点。论文首先介绍了应用型CO2激光器的基本结构和工作原理，着重介绍了应用型CO2激光器在军事、医疗和工业三个主要领域的应用，最后介绍应用型CO2激光器的研究前景和现状。通过这些介绍使得人们能够加深对CO2激光器的了解和认识。 关键词: CO2激光器；基本原理；基本结构；应用； Abstract: This departure from the introduction of CO2 laser technology, introduced the basic situation, briefly introduced some of the characteristics of laser and laser to highlight the CO 2gas laser in laser-related applications, the current CO 2 laser was one of the most extensive laser, it had some very prominent high-power, high quality and so on. Paper introduced the application of CO 2 laser-type basic structure and working principle, focusing on the application type CO 2 laser in the military, medical and industrial application of the three main areas, Finally, applied research prospects for CO 2 laser and status. Through these presentations allowed people to deepen their knowledge and understanding of CO s lasers. Keywords:CO2Laser Basic Principle Basic Structure Application
半导体激光器工作原理及主要参数 OFweek激光网讯：半导体激光器又称为激光二极管（LD，Laser Diode），是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。半导体激光器件，一般可分为同质结、单异质结、双异质结。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。半导体激光器的优点在于体积小、重量轻、运转可靠、能耗低、效率高、寿命长、高速调制，因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域得到了广泛的应用。 半导体激光器工作原理是：通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种：电注入式、电子束激励式和光泵浦激励式。电注入式半导体激光器一般是由GaAS（砷化镓）、InAS（砷化铟）、Insb（锑化铟）等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶（PbS、CdS、ZhO等）作为工作物质，通过由外 部注入高能电子束进行激励。光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶（GaAS、InAs、InSb等）作为工作物质，以其它激光器发出的激光作光泵激励。 目前在半导体激光器件中，性能较好、应用较广的是：具有双异质结构的电注入式GaAs 二极管半导体激光器。 半导体光电器件的工作波长与半导体材料的种类有关。半导体材料中存在着导带和价带，导带上面可以让电子自由运动，而价带下面可以让空穴自由运动，导带和价带之间隔着一条禁带，当电子吸收了光的能量从价带跳跃到导带中去时就把光的能量变成了电，而带有电能的电子从导带跳回价带，又可以把电的能量变成光，这时材料禁带的宽度就决定了光电器件的工作波长。 小功率半导体激光器（信息型激光器），主要用于信息技术领域，例如用于光纤通信及光交换系统的分布反馈和动态单模激光器（DFB-LD）、窄线宽可调谐激光器、用于光盘等信息处理领域的可见光波长激光器（405nm、532nm、635nm、650nm、670nm）。这些 器件的特征是：单频窄线宽、高速率、可调谐、短波长、光电单片集成化等。 大功率半导体激光器（功率型激光器），主要用于泵浦源、激光加工系统、印刷行业、生物医疗等领域。 半导体激光器主要参数： 波长nm：激光器工作波长，例如405nm、532nm、635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm。 阈值电流Ith：激光二极管开始产生激光振荡的电流，对小功率激光器而言其值约在数 十毫安。
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数摘要：焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊， 电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。 关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。 1. 引言 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，
激光焊接机安全操作规程【完整版】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 激光焊接是众多激光技术中的一种非常成熟的应用。它把能量密度很高的激光束照射到两部分材料上，使局部受热熔化，然后冷却凝固连成一体。 由于激光焊接热影响区小、加热集中迅速、热应力低，因而在机械、电子、电池、航空、仪表等行业，显示出独特的优越性，已成为精密加工行业中一种极具竞争力的加工手段。近年来，许多行业对于激光焊接机的使用越来越频繁，与此同时，由于激光强度高，电离辐射和受激辐射都会对操作者造成严重的伤害；再加上整台激光焊接设备上所配置的激光头多维联动装置和多工位转台，一台激光焊接机的安全风险不可小觑。 在使用过程中，为了确保操作人员的安全，我们在操作激光焊接机的过程中需要掌握一些安全操作规范。下面就为您讲解激光焊接机的安全操作规程有哪些： 1、要认真阅读使用说明书，严格按操作规程运行激光焊接机，以确保设备和人身安全。 2、应检查焊接机各部位是否正常工作 焊接工作进行前，应检查激光焊接机各部位工作是否正常，操作结束后对焊机、工作场地进行检查，消除隐患，保证安全无事故。 3、避免激光照射产生火灾 激光束直接照射或强反射会引起可燃物燃烧，导致火灾，此外激光器中有数千至数万伏高压电，会被电击伤害。因此只允许受过训练的工作人员操作激光焊接机。激光的光路系统，必须用金属进行全封闭，以防直接照射的发生，激光焊的工作台也应进行屏蔽，防止放射光的照射。 4、应避免激光对眼睛的伤害 激光焊接机焊接所用激光的功率密度很大，光束又很细，很容易对人的眼睛、皮肤造成
几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点： （1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。 （2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。 （3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外
第一章主回路工作原理 一、什么叫主回路 主回路指焊机中提供功率电源的电路部分。 二、主回路原理图（以ARC160例） 三、组成器件说明 1、K——电源开关 用以接通（或切断）与市电（220V、50赫兹）的联系 2、RT——起动电阻 因焊机启动时要给后面的滤波电解电容充电。为避免过大的开机浪涌电流损坏开关及触发空开跳闸，在开机时接入启动电阻，用以限制浪涌电流。正常工作后，启动电阻被继电器短路。实际电路中，为避免因开机浪涌电流冲击造成启动电阻损坏，起动电阻采用了热敏电阻（PTC和NTC），它们具有良好的耐冲击性。 3、J1——继电器 开关接通之后，电流通过启动电阻给滤波电解电容充电，当电容电压达到一定值时，辅助电源开始工作提供24V电，使继电器吸合，将启动电阻短路。 4、DB——硅桥 此硅桥用于一次整流，将市电220V、50赫兹交流电整流后输出308V的直流电。 5、C1——电解滤波电容 整流后输出的308V的直流电为脉动直流，此电容起滤平作用 6、R——放电电阻 在关机以后，滤波电容中存有很高电压，为了安全，用此电阻将存电放掉。 7、C2——高频滤波电容 在高频逆变中，需要给开关管提供高频电流，而电解滤波电容因本身电感及引线电感的原因，不能提供高频电流，因此需要高频电容提供。 8、Q——开关管 开关管Q1、Q2、Q3、Q4组成全桥逆变器，在驱动信号作用下，将308V直流转 变成100Kz（10万赫兹）交流电的。 9、C3——隔直电容 为避免直流电流流过变压器肇成变压器饱而接入此电容。
10、T1——主变压器 变压器的作用是将308V的高压变换成适合电弧焊接所需要的几十伏的低压。 11、D——快速恢复二极管 D5、D6的作用是二次整流，即将100KHz的高频交流电流再次转变成直流电流。 12、L1——电抗器 电抗器具有平波续流作用，可使输出电流变得连续稳定，保证焊接质量。 13、RF——分流器 分流器是用锰铜制成的大功率小阻值的电阻，用于检测输出电流的大小，提供反馈信号。 四、全桥逆变器工作原理 1、全桥逆变器的电路图 2、全桥逆变器工作原理 全桥逆变器每个工作周期分四个时段，分别为t1、t2、t3、t4，其工作原理如下： t1时段K1、K4导通，K2、K3关断 电流方向：正极K1 C1 T K4 地 t2时段K1、K4、K2、K3关断 无电流 t3时段K1、K4关断，K2、K3导通 电流方向：正极K2 C1 T K3 地 t4时段K1、K4、K2、K3关断 无电流 从上述分析看，在t1与t3时段里，流过变压器T的电流方向正好相反，也就是将直流电变成了交流电。 五、主回路中点波形图
作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13 几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点： （1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。 （2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，
CO2气体保护焊接设备原理 一.CO2气体保护焊的工艺理论 1. CO2焊的冶金原理 2.1 保护气体与金属的相互作用 1.2 CO2焊生成的气孔问题 1.3 合金元素的烧损与控制 2. CO2焊的电弧与熔滴过度特点 2.1CO2焊的电弧特点 2.2焊丝的熔化特性 2.3CO2焊熔滴过度 3. CO2焊焊接参数的选择 3.1焊丝直径 3.2焊接电流 3.3电弧电压 3.4焊接速度 3.5焊丝干伸长 3.6气体流量 二.CO2气体保护焊对焊接设备的要求 1. CO2焊自动调节系统 1.1 弧焊过程中的自身调节系统 1.2 电弧电压反馈自动调节而系统 2. 焊接飞溅与焊缝成形
2.1 焊接飞溅问题及对飞溅的控制 2.2 CO2焊焊缝成形问题 3. 对CO2焊接设备的要求 3.1 对电源外特性的要求 3.2 对电源动特性的要求 3.3 对电源调节特性的要求 3.4 对送丝机的要求 3.5 对焊机控制系统的要求 三.CO2气体保护焊设备 1. CO2气体保护焊焊接电源 1.1 变压器抽头式硅整流电源1.1.1 三相焊接变压器 1.1.2 三相桥式硅整流器 1.2 晶闸管整流电源 1.2.1晶闸管整流电源主电路 1.2.2晶闸管的移相触发电路 1.2.3触发脉冲传输方式 1.2.4网络电压补偿 1.2.5整流器的晶闸管选择与保护1.3逆变电源 1.3.1逆变弧焊整流电源的特点1.3.2逆变弧焊整流电源的组成
1.3.3逆变弧焊整流电源的工作原理 1.3.4逆变弧焊整流电源的控制电路 2. 送丝机调速电路 2.1 直流电动机的基本性能 2.2 转速自动调节方式 2.3 程序控制电路 3. 送丝系统 3.1 送丝机 3.2 焊枪及软管 4. 气路系统 4.1 气体钢瓶 4.2 预热器 4.3 减压器 4.4 流量计 4.5 电磁阀 4.6 配比器
激光修补·焊接机安全说明 1、认真阅读操作说明书，严格按操作规程运转机器，以确保设备和人身安全： 2、激光焊机工作期间，切勿用眼睛正视激光束，也切勿让身体（如手）接触激光束，以免 造成伤害； 3、对设备操作、作业的时候，请穿材料为化纤以外的不易燃烧，皮肤露出少的衣服； 4、操作人员工作时，必须佩戴防护眼镜； 5、激光加工中，由于加工点会产生可见光和紫外线等。这些光线可穿透保护眼镜，在加工 中请不要直视加工点； 6、由于激光加工可能会发生火灾，所以绝对不能再机器的周围放置易燃物品。（石油、润 滑剂、丙酮、废棉纱头等）； 7、激光管理区域内，禁止激光相关人员以外的人进入； 8、注意保持环境及设备的清洁，光具座是本机的核心部分维护时必须特别注意； 9、进行维护时，要定期跟换制冷水和操作照明灯； 10、更换制冷水时请使用高纯度离子水（制冷水的电阻率是18MΩ/cm2）,更换期间的基准 为一个月一次。冷却水更换步骤如下： ①打开水箱上盖： ②水泵同时从侧面的排水口抽出水箱内的水； ③抽出水后，擦去箱内的污垢、沾液等； ④装进新的制冷水，到水位线为止。 ⑤再盖上水箱上盖。 11、对机器进行检修，一定要断电，且要确定储能电容器上的电荷已经泄放完了，方能进行， 以免造成触电事故； 12、如机器运行过程中，出现异常现象，则需断电（按下急停开关）检查。 13、该设备操作环境要求 ①电压是单相200～220V，容量6KW； ②请在干净的环境中使用； ③操作场所的温度为10～32℃； ④操作场所的湿度为＜60％。（请在不结露的场所内使用） 14、设备启动操作如下： ①将控制装置背面的总开关调到On； ②打开水箱的电源后，请确认水温。（开始时水温设置为20～25℃）； ③确认急停开关打开，将控制装置的钥匙开关顺时针旋转后，请按下Power On； ④确认画面左上角显示“Turnon”后，请安OK按钮。（画面左上角显示的“Turnon” 变成“Turnoff”后、大约1分钟如果再次响起确认的声音，设备已启动，进入了可操作状态） 15、设备停止操作如下： ①光标停在“turnoff”时、按下OK按钮，请将钥匙开关逆时针旋转； ②然后将水箱电源调至OFF，机器运转停止； ③最后将控制装置背后的总开关调至off。
YAG激光焊接机的工作原理 激光焊接是激光材料加工用的机器，又常称为激光焊机、镭射焊机，按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动焊接机）、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。 20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 激光焊接机的种类 激光焊接机又常称为激光焊机、雷射焊接机、镭射焊机、激光冷焊机、激光氩焊机、激光焊接设备等。按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动激光焊接设备）、自动激光焊接机、首饰激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机、振镜焊接机、手持式焊接机等，专用激光焊接设备有传感器焊机、矽钢片激光焊接设备、键盘激光焊接设备。https://www.doczj.com/doc/d815060240.html,/goods/list_1_2.html 适用于珠宝首饰、电池镍带、集成电路引线、钟表游丝、显像管、电子枪组装、传感器、钨丝、大功率二极管(三极管)、铝合金、笔记本电脑外壳、手机电池、模具、电器配件、滤清器、油嘴、不锈钢制品、高尔夫球头、锌合金工艺品等焊接。 可焊接图形有：点、直线、圆、方形或由AUTOCAD软件绘制的任意平面图形。 激光焊接机的工作原理 激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化。 激光焊接机的种类 激光焊接机又常称为激光焊机、雷射焊接机、镭射焊机、激光冷焊机、激光氩焊机、激光焊接设备等。按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动激光焊接设备）、自动激光焊接机、首饰激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机、振镜焊接机、手持式焊接机等，专用激光焊接设备有传感器焊机、矽钢片激光焊接设备、键盘激光焊接设备。https://www.doczj.com/doc/d815060240.html,/goods/list_1_2.html 适用于珠宝首饰、电池镍带、集成电路引线、钟表游丝、显像管、电子枪组装、传感器、钨丝、大功率二极管(三极管)、铝合金、笔记本电脑外壳、手机电池、模具、电器配件、滤清器、油嘴、不锈钢制品、高尔夫球头、锌合金工艺品等焊接。