准连续光纤激光器焊接稳定性分析

来源:创鑫激光

发布时间:2018年12月13日上午 11:12:35

随着现代激光技术的发展,激光在不同行业领域的应用也更加深入,不仅解决了传统加工中存在的不足,同时也在工艺上面取得了众多的突破。 目前,激光焊接技术已经广泛应用于3C领域,手机各类模组、中板盖板等各种工业制造中。近年来新能源汽车、3D打印等行业的快速发展,也让激光精密焊接成为了市场的新需求。 近期,针对精密焊接的稳定性,创鑫激光焊接工程师特做了相关实验分析。

随着现代激光技术的发展,激光在不同行业领域的应用也更加深入,不仅解决了传统加工中存在的不足,同时也在工艺上面取得了众多的突破。

目前,激光焊接技术已经广泛应用于3C领域,手机各类模组、中板盖板等各种工业制造中。近年来新能源汽车、3D打印等行业的快速发展,也让激光精密焊接成为了市场的新需求。

近期,针对精密焊接的稳定性,创鑫激光焊接工程师特做了相关实验分析。

实验方法

使用创鑫激光的MFQS-150W/1500W准连续光纤激光器对不锈钢进行精密点焊,激光点焊实验在扫描振镜激光焊接平台上进行,采用旁轴辅助气体保护。在不同激光峰值功率(300W、600W、900W、1200W、1500W)情况下,优化出光波形及工艺参数,确保焊点成型质量,分别在不锈钢片上打出50个焊点,通过测量五组参数下的焊点尺寸,分析焊点均匀度及激光器出光稳定性。

 

图1不锈钢片上50个焊点图                

图2 焊点放大图

实验结果

1、激光峰值功率300W时实验效果

1)测试波形

出光波形

脉宽(ms)

功率(W)

频率(hz)

1

1.5

300

1

2

3.5

300

1

3

3.8

0

1

 

2)不锈钢上50个焊点尺寸(mm)数据如下:

1.24

1.239

1.245

1.236

1.214

1.222

1.211

1.218

1.228

1.236

1.217

1.258

1.222

1.233

1.221

1.225

1.212

1.222

1.19

1.238

1.225

1.269

1.25

1.171

1.23

1.238

1.233

1.249

1.269

1.213

1.174

1.224

1.213

1.248

1.218

1.249

1.23

1.234

1.209

1.22

1.25

1.241

1.217

1.22

1.255

1.224

1.19

1.253

1.266

1.177

 

 

3)图表分析

 

图表分析

4)结论:焊点尺寸范围为1.1~1.3mm,平均焊点尺寸1.22mm,焊点波动9.8%,焊点均匀、出光稳定,能满足精密焊接需求。

 

2、激光峰值功率600W时实验效果

1)测试波形

出光波形

脉宽(ms)

功率(W)

频率(hz)

1

1.5

600

1

2

3.5

600

1

3

3.8

0

1

 

 

 

2)不锈钢上50个焊点尺寸(mm)数据如下:

2.001

2.082

1.992

2.065

1.973

1.967

1.914

2.060

1.832

1.962

1.974

2.051

1.869

2.030

1.856

1.800

2.091

1.821

1.947

1.941

2.069

1.960

1.936

1.892

2.000

1.783

1.891

2.038

1.841

1.788

2.083

1.902

1.968

1.860

2.031

1.935

1.888

1.890

1.854

2.001

1.920

2.068

1.980

1.900

2.043

1.808

1.808

1.860

1.800

1.912

 

 

3)图表分析

 

 

4)结论:焊点尺寸范围为1.79~2.1mm,平均焊点尺寸1.94mm,焊点波动8.2%,焊点均匀、出光稳定,能满足精密焊接需求。

 

3、激光峰值功率900W时实验效果

1)测试波形

出光波形

脉宽(ms)

功率(W)

频率(hz)

1

1.5

900

1

2

3.5

900

1

3

3.8

0

1

 

 

2)不锈钢上50个焊点尺寸(mm)数据如下:

2.548

2.538

2.462

2.5

2.544

2.496

2.466

2.464

2.573

2.543

2.53

2.522

2.454

2.419

2.534

2.543

2.561

2.518

2.425

2.433

2.464

2.551

2.531

2.424

2.539

2.318

2.518

2.538

2.448

2.517

2.551

2.302

2.469

2.465

2.497

2.49

2.438

2.343

2.572

2.27

2.449

2.381

2.448

2.453

2.527

2.459

2.498

2.545

2.472

2.528

 

 

3)图表分析

 

4)结论:焊点尺寸范围为2.3~2.57mm,平均焊点尺寸2.48mm,焊点波动7.2%,焊点均匀、出光稳定,能满足精密焊接需求。

 

4、激光峰值功率1200W时实验效果

1)测试波形:

出光波形

脉宽(ms)

功率(W)

频率(hz)

1

1.5

1200

1

2

3.5

1200

1

3

3.8

0

1

 

 

2)不锈钢上50个焊点尺寸(mm)数据如下:

2.679

2.75

2.762

2.718

2.725

2.818

2.828

2.612

2.882

2.86

2.656

2.891

2.658

2.805

2.753

2.69

2.832

2.708

2.821

2.837

2.569

2.87

2.811

2.841

2.69

2.764

2.83

2.714

2.802

2.712

2.827

2.834

2.782

2.716

2.826

2.689

2.802

2.856

2.964

2.718

2.747

2.732

2.433

2.75

2.781

2.758

2.831

2.831

2.904

2.595

 

3) 图表分析

 

4)结论:焊点尺寸范围为2.43~2.97mm,平均焊点尺寸2.76mm,焊点波动7.6%,焊点均匀、出光稳定,能满足精密焊接需求。

 

5、激光峰值功率1500W时实验效果

1)测试波形

出光波形

脉宽(ms)

功率(W)

频率(hz)

1

1.5

1500

1

2

3.5

1500

1

3

3.8

0

1

 

 

2)不锈钢上50个焊点尺寸(mm)数据如下:

2.747

2.801

2.962

2.715

2.88

3.091

3.055

2.719

2.956

2.916

2.882

2.974

2.734

2.772

2.869

2.944

2.665

2.845

3.006

2.878

3.015

2.889

2.933

2.786

2.878

2.975

2.806

2.99

2.955

2.912

2.963

2.834

2.931

3.005

2.861

2.835

2.851

3.106

3.036

2.818

2.849

2.88

2.942

2.828

2.858

2.783

3.052

2.942

2.855

2.979

 

 

 

3)图表分析

 

4)结论:焊点尺寸范围为2.67~3.12mm,平均焊点尺寸2.89mm,焊点波动7.6%,焊点均匀、出光稳定,能满足精密焊接需求。

 

总结

通过实验结果分析可见,激光峰值功率分别为300W、600W、900W、1200W、1500W时,焊点尺寸波动保持在8%范围内,能量集中且稳定,焊点均匀,能够很好的满足消费类电子产品精密点焊及金银首饰的修补焊接,如电子产品的壳体、屏蔽罩、USB接头、导电贴片、金银首饰等。

准连续光纤激光器的优势:

1:整机方式,无需客户进行2次整合集成;

2:风冷冷却方式,减少水冷机;

3:自带波形软件编辑功能;

4:兼容模拟信号控制;

5:结构简单,体积小,轻便;

6:光束质量好,能量稳定性高;

7:光纤结构,寿命超长。

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