激光器芯径的大小会影响光的传输损耗和能量密度分布,合理选择芯径十分重要,芯径过大会导致激光传输中的模式失真和散射,影响光束质量和聚焦精度,芯径过小会导致单模光纤光功率密度对称性变差,不利于高功率激光的传输。
一、小芯径激光器优势及应用(<100um)
高反材料:铝、铜、不锈钢、镍、钼等;
(1)高反材料需要选择小芯径激光器,利用高功率密度激光束使材料快速被加热至液化或汽化状态,提高材料对激光吸收率,实现高效快速加工,选择芯径大的激光器这容易导致高反,导致虚焊,甚至烧损激光器;
裂纹敏感性材料:镍、镀镍铜、铝、不锈钢、钛合金等
(2)这种材料一般需要严格控制热影响区,需要小熔池,选择小芯径激光器更合适;
高速激光加工:
(3)深熔焊需要高速激光加工,需要选择高能量密度的激光器,才能在高速下保证线能量足够熔化材料,尤其是叠焊,穿透焊,等对熔深要求较高的选择小芯径激光器更合适。
二、大芯径激光器优势及应用(>100um)
大芯径大光斑,热量覆盖面积大、作用面广,且只是实现材料表面微熔,非常适合在激光熔覆、激光重熔、激光退火、激光硬化等方面展开应用。在这些领域,大光斑意味着更高的生产效率、更低的缺陷(热导焊几乎没有缺陷)。
在焊接上,大光斑主要用来做复合焊,用于与小芯径激光复合:大光斑使得材料表面微熔,由固体转化为液体,使得材料对激光的吸收率大幅提升,再用小芯径打出匙孔,打出熔深,在这个过程中由于大光斑的预热,后处理,以及给到熔池较大的温度梯度,使得材料不易出现由于快热快冷所导致的裂纹缺陷,还能使得焊缝外观更为平滑,同时相较于单激光的方案实现更低的飞溅。
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