激光焊接工艺对BIDI器件耦合效率影响的研究

研究了激光焊接工艺中诸因素对单纤双向(BIDI)器件耦合效率的影响。通过实验分析了耦合效率对各方向偏移的敏感程度。基于力矩平衡模型对BIDI激光焊接工艺加以分析,指出激光焊接工艺中焊点不同面、焊点位置不对称是较重要的影响因素。通过样品实验对力矩平衡模型分析的结论加以检验,理论分析模型得到实验结果的印证。     

耦合及激光焊接工艺对光组件跟踪误差的影响

为了缩小光组件的跟踪误差的范围,以保持光组件在高低温工作状态下输出功率稳定性,对耦合和激光焊接工艺进行了研究。通过对光组件关键工艺参数开展大量对比优化试验,深入分析了耦合离焦量、焊接能量、焊点个数对光组件跟踪误差的影响,得到优化后工艺参数：耦合离焦量为26μm,单脉冲焊接能量为3 J,焊点为12点均分。采用优化后的工艺参数进行了100支器件小批制作和测试,结果表明,光组件的跟踪误差能从±1.5 dB缩小到±1.3 dB。     

激光脉冲串对电荷耦合器件积累损伤效应研究

为了研究激光脉冲串对光电系统的损伤和致盲机理,开展了重频纳秒激光对黑白行间转移相机电荷耦合器件的损伤实验研究。实验结果表明:存在两种积累损伤效应机理,多个脉冲到达CCD靶面同一位置的损伤或致盲具有积累效应,多个脉冲积累损伤能够显著降低线损伤和全靶面损伤阈值,降低程度与脉冲个数、激光到靶能量密度有关。致盲机理与单脉冲致盲机理相同,均表现为器件垂直转移电路间及地间的短路;而激光脉冲串到达CCD靶面的不同位置也能够实现器件的功能性失效,其机制与单脉冲损伤显著不同,仅表现为线损伤的叠加,并未造成器件电路紊乱,功能性损伤阈值即对应线损伤阈值660 mJ/cm2,而小于单次致盲阈值1 500~2 200 mJ/cm2。     

焊接用大功率YAG激光耦合装置的研制

为增大激光器输出功率,实现中厚度板的激光焊接,研制了一套YAG激光耦合装置.利用非相干合成技术将三束激光合成为一束大功率激光,再通过耦合技术经由一根光纤输出.对耦合装置的焊接性能进行测试表明,与单束激光源相比,该装置可使焊接材料厚度大幅度增加,提高了加工效率.     

镀锌钢板的光纤耦合半导体激光焊接性能

采用光纤耦合半导体激光器(LDF4000-40)组成的焊接系统,研究了其在汽车制造领域对不等厚(厚度t=0.7/1.4 mm)镀锌钢板的焊接性能。试验结果表明,与CO2激光焊接相比,光纤耦合半导体激光焊接过程更加稳定,焊缝成型美观且更易控制,焊接速度得到大幅提高;镀锌钢板焊接接头的拉伸强度和延伸率满足汽车行业的标准要求,且断裂位置在母材上;镀锌钢板焊缝金属由铁素体和部分珠光体组成,焊缝金属硬度相比于母材提高50%;在同等激光输出功率条件下,光纤耦合半导体激光与CO2激光比较,其焊接速度提高1.2倍以上。     

光纤耦合半导体激光的焊接性能

为了拓展半导体激光器在激光加工领域的应用范围,使其能够应用到厚板金属材料的焊接中,采用了Laserline公司研制的LDF4000-40光纤耦合半导体激光焊接系统,研究了其厚板SUS304奥氏体不锈钢的焊接性能。实验结果表明,其厚板SUS304奥氏体不锈钢焊接过程中完全能够形成匙孔效应,具有较强的穿透能力;相比于同等工作条件下的光纤激光,其焊接熔深有所减小,而焊接熔宽有所增加;焊缝成型及焊接过程稳定性要优于光纤激光,飞溅量明显小于光纤激光。由此证实了光纤耦合半导体激光器完全可以用于厚板金属材料的焊接。     

等离子体再辐射对紫外激光-靶耦合效率的影响

在对激光产生的等离子体做等温膨胀的假定下 ,应用解析方法研究了紫外强激光脉冲辐照金属靶材时 ,计及等离子体再辐射对激光 靶材耦合效应的影响。其结果与有关实验数据相一致 ,合理地解释了实验结果。     

难熔金属激光焊接技术的研究及应用

本文论述了难熔金属零部件激光焊接工艺的研究及应用。通过大量的科学试验,成功地将激光焊接技术用于钨—钨、钼—钼、钨—钼、钨—钽,及钼—钽等零部件的焊接,均收到了可喜的效果。     

应用于金属焊接的光纤耦合输出2kW半导体激光光源

报道了一种高效节能、千瓦级光纤柔性输出半导体激光焊接光源。采用半导体激光合束技术,研制出2246W半导体激光合束光源,电光效率达43.6%;通过聚焦耦合,实现从600μm芯径、数值孔径0.2的光纤连续输出功率为2104W,光纤耦合效率达93.7%;在光纤输出端采用放大率1颐1的成像系统,到达工件表面的功率为2084W,光参量积为46.89mm·mrad,在束腰处测得光斑直径600μm,光功率密度为7.37×105 W/cm2,可以满足金属薄板焊接的激光加工要求     

大功率激光光纤耦合技术研究

简要介绍了大功率激光光纤耦合技术的六个主要的研究方向。包括 :光纤的选择与光纤端面处理、激光光纤耦合条件、聚焦透镜组合的选择、透镜像差的影响、光束与光纤失准引起的耦合效率下降以及透镜的热透镜效应。     

激光焊接时焊接模式转变规律及焊接过程稳定性的研究

在大功率激光焊接时．除了通常认为的稳定深熔焊和稳定热导焊外，作者发现在一定条件下还会出现第三种焊接过程──模式不稳定激光焊接，其基本特征是深熔焊和热导焊两种模式随机出现，熔深和熔宽相应地在大小两级跳变．综合研究了焦点位置、激光功率和焊接速度对激光焊接模式及焊缝成型的影响，得到了反映上述三种焊接过程的工艺参数范围的双Ｕ型激光焊接模式转变曲线。     

半导体激光器光束耦合效率研究

在远距离无线光通信中,接收点光功率与光束发散角平方成反比。为了获得小的光束发散角和大的功率耦合效率,必须研究光束准直系统与耦合效率的关系。根据非傍轴远场光分布理论,用光线追迹法对半导体激光器光束准直系统中的功率耦合效率进行研究,给出半导体激光器光束耦合效率的计算方法,并进行计算机模拟。这里的研究结果对半导体激光器光束准直系统设计具有一定的指导作用。     

碳钢连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究

采用脉冲激光和光纤激光分别对碳钢进行激光焊接工艺研究。通过优化焊接工艺参量, 均可以得到较好的焊接焊缝, 而且焊缝的显微硬度均大于母材。对两种不同类型激光焊接的焊缝形貌、微观组织、显微硬度进行对比分析, 发现光纤激光焊接的外观更平整, 焊缝质量更好, 焊缝组织的显微硬度提高了43%。     

对非相干光纤激光组束耦合效率的仿真研究

为了提高非相干光纤激光组束系统的耦合效率,需要分析影响耦合效率的各参数.理论分析及仿真研究结果表明,较小的高斯模场纵向偏移、离焦度和透镜焦距,较大的光栅周期对提高耦合效率是有利的,并且还存在最佳的光斑半径.在优化的系统参数基础上,系统的平均耦合效率可以达到58.1%.     

帕萨特领驭车身激光焊接工艺研究

文章主要从工艺角度论述了上海大众帕萨特领驭这一车型中所应用的两种典型激光焊接技术-车顶与侧围外板的激光熔焊和后盖外板上下板的激光钎焊。并根据大量的试验结果,列举了几个主要工艺参数对激光焊接质量的影响,提出了保证良好焊接质量的方法。     

合金钢激光焊接的研究

就合金钢 35Cr Mo的机械特性研究了激光焊接中的机理及特性效应和最佳焊接工艺参数 ,指出影响激光焊接的主要因素。     

薄板激光焊接质量影响因素研究

研究了薄板深熔焊（小孔效应焊）时，激光器输出模式及聚焦透镜的热效应对焊接工艺和质量的影响。并提出改进措施。     

激光深熔焊接小孔效应的传热性研究

激光焊接由于其焊缝深宽比高、热影响区小以及高的焊接速度而在工业上得到越来越广泛的应用。激光深熔焊接的本质特征就是存在着小孔效应。采用高速摄影的方法清晰、完整地观测了激光深熔焊接GG17玻璃时的小孔，实验研究了离焦量、焊接速度对小孔和熔池形状、尺寸的影响。在分层假设的基础上建立了激光深熔焊接小孔效应的传热模型，并根据观测到的小孔形状和尺寸，用有限元法计算了小孔周围的温度场和流场。实验与模拟计算结果表明，小孔前沿的温度梯度比后沿的大；焊接熔池中的最大对流速度达到了焊接速度的10倍左右；小孔形状和尺寸的实验观测为系统研究激光深熔焊接时的小孔效应提供了一种新的方法。