光纤激光焊接技术***新进展

光纤激光焊接继续在可焊接的材料和应用方面不断拓展。激光技术和光束传输器件领域的创新，正在克服激光焊接在过去所面临的应用挑战，例如焊接铜、异种材料、薄金属箔或装配不良的零件。

光纤激光器正在提供越来越多的光束特性、波长、输出功率和脉冲持续时间选择。结合***的摆动焊接技术，光纤激光器已经通过“改善与高反射率材料的耦合效果、改善熔池的凝固行为、消除缺陷、改善穿透深度控制以及补偿装配不良的零件”等进步，大大缓解了过去面临的应用挑战。

此外，集成的全过程监测技术，如相干成像技术允许在焊接过程中实时收集大量信息，帮助制造商严格控制焊接质量，提高生产率。这些驱动型技术正在共同促进无缺陷激光焊接技术在各行各业的***应用中快速采用。

标准焊接头被设计成将准直的激光束聚焦到所需的光斑尺寸，并在光束传输过程中保持光束路径呈静态，在焦平面上呈现一个静态光斑。这种标准配置，导致每种设置仅限于面向特定的应用。相比之下，摆动焊接头在标准焊接头内整合了扫描振镜技术。通过用内部反射镜来移动光束，焦斑不再是静态的，并且可以通过改变各种图案的形状、振幅和频率来动态地调节。光束速度Vc可以由摆动频率f和摆动直径D控制，Vc＝π D f。

当使用较小的光斑时，这种摆动焊接方法的益处更加明显。当使用近红外（NIR）波长时，较小的光斑实现了巨大的功率密度，克服了诸如铜和铝等材料的高反射率，从而形成具有宽加工窗口的稳定匙孔，并且在使用***佳摆动参数时，避免了气孔和裂纹的产生。这为1µm光纤激光器在电动汽车和电池制造领域开辟了新应用，消除了对倍频绿光激光器的需求。

连续焊

随着新电池技术的发展以及电池容量越来越高，电池制造行业对焊接技术的需求正在不断提升。电动汽车尤其是这一趋势的主推手，汽车行业及汽车供应商正在寻找稳健、***的焊接工艺，以大批量生产铜铝接头，这种接头在电动汽车（EV）电池和电力存储产品中有着广泛需求。

铜焊接中的另一个问题是不稳定性，因为熔化金属的低粘度和表面张力，在低速焊接时会导致飞溅和气孔。 将速度增加到超过10m/min，以***小化这些不稳定因素，形成稳定的焊接过程。然而，这意味着***好的焊接参数在传统的运动系统（如机器人）达到极限的范围内。此外，熔深随着速度的增加而减小，而且焊缝变得非常窄。这必须要通过增加激光功率来补偿，而增加功率则需要对系统进行更高的资本***。

新的工艺研究表明上述现象可以避免，稳定焊接过程不仅仅可以通过增加焊接速度来实现，而且还可以通过动态***激光技术来实现，例如用摆动焊接头实现稳定的焊接。这种摆动技术允许以低线性焊接速度实现稳定焊接，并且对熔深影响***小。例如，只利用一台1kW单模光纤激光器，便可以获得熔深达1.5mm的高品质铜焊缝

同样的技术也可用于高亮度多模激光器，并已广泛用于改善铝制外壳的焊接质量和焊接一致性。温度和冷却速率的变化梯度比传统的激光焊接慢，这有助于消除缺陷和***飞溅产生。比较用标准焊接技术和摆动焊接技术焊接5000系列铝外壳，使用的功率同为3.5kW，比较显示，摆动焊接可实现更为稳定的无气孔焊接。焊缝熔深为2mm，可以明显看出在整体焊接质量方面，摆动焊接技术更胜一筹。