用于焊接的主要有兩種激光, 即CO2 激光和Nd:YAG激光。CO2 激光和Nd: YAG激光都是肉眼不可見紅外光。Nd: YAG激光產(chǎn)生的光束主要是近紅外光,波長(zhǎng)為1. 06 Lm, 熱導(dǎo)體對(duì)這種波長(zhǎng)的光吸收率較高,對(duì)于大部分金屬, 它的反射率為20% ~ 30%。只要使用標(biāo)準(zhǔn)的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0. 25 mm。CO2 激光的光束為遠(yuǎn)紅外光, 波長(zhǎng)為10. 6Lm, 大部分金屬對(duì)這種光的反射率達(dá)到80% ~ 90%,需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0. 75 - 0. 1mm。Nd: YAG激光功率一般能達(dá)到4 000~ 6 000W左右, 現(xiàn)在最大功率已達(dá)到10 000W。而CO2 激光功率卻能輕易達(dá)到20 000W甚至更大。
大功率的CO2 激光通過小孔效應(yīng)來解決高反射率的問題, 當(dāng)光斑照射的材料表面熔化時(shí)形成小孔, 這個(gè)充滿蒸氣的小孔猶如一個(gè)黑體, 幾乎全部吸收入射光線的能量, 孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25 000 e 左右, 在幾微秒的時(shí)間內(nèi), 反射率迅速下降。CO2 激光器的發(fā)展重點(diǎn)雖然仍集中于設(shè)備的開發(fā)研制, 但已不在于提高最大的輸出功率, 而在于如何提高光束質(zhì)量及其聚焦性能。另外, CO2 激光10 kW以上大功率焊接時(shí), 若使用氬氣保護(hù)氣體, 常誘發(fā)很強(qiáng)的等離子體, 使熔深變淺。因此,CO2 激光大功率焊接時(shí), 常使用不產(chǎn)生等離子體的氦氣作為保護(hù)氣體。
用于激發(fā)高功率Nd: YAG晶體的二極管激光組合的應(yīng)用是一項(xiàng)重要的發(fā)展課題, 必將大大提高激光束的質(zhì)量, 并形成更加有效的激光加工。采用直接二極管陣列激發(fā)輸出波長(zhǎng)在近紅外區(qū)域的激光, 其平均功率已達(dá)1 kW, 光電轉(zhuǎn)換效率接近50% 。二極管還具有更長(zhǎng)的使用壽命( 10 000 h), 有利于降低激光設(shè)備的維護(hù)成本。二極管泵浦固體激光設(shè)備(DPSSL)的開發(fā)。
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