锂电设备激光焊接设备基本结构及事理

1.激光事理

输入的三相电进入激光器主电源，转换成 60VDC…75VDC 的直流电，为泵浦激光二极管供电，泵浦激光二极管输出 980nm 的泵浦光，泵浦光通过光纤耦合到有源光纤中，有源光纤掺杂了稀土元素镱离子 Yb，镱离子 Yb 接管 980nm 的泵浦光，其内层电子被引发到外层，外层电子不稳定，会落回内层，期间产生 1070nm 的光子，光子在光纤内被两个反射器件持续反射增强，形成激光输出。

2.激光等级定义

光纤激光器输出波长为 1070nm 的不可见激光辐射。
根据 IEC EN 60825-1 标准定义，所有激光系统的光纤出射口激光等级都是 4 级。
利用者有任务确保光纤输出端或者光学加工头在一个屏蔽良好的防护室内，以确保有害辐射得到严密阻挡和接管，不会辐射到防护室外，激光防护室达到激光辐射量级为 1 级。
闭合的激光柜体、传导光纤与操作光纤是 1 级激光产品。
当连接光学加工头后，光学加工头处激光等级为 4 级。

本设备已经集成了级别为 2M 的勾引激光器。
勾引激光器是出射波长为 635nm 或 658nm 的红光激光二极管，出射光功率低于 1mW。
不可用眼睛或者光学仪器直视此勾引激光光束。

眼睛是人体对激光最敏感的器官，由于眼球对光的聚焦浸染可使视网膜上能量密度增高 105 倍，因此低剂量照射就可引起视网膜的严重损伤而导致视力低落乃至失落明。
直射、反射和漫反射激光束均能侵害人眼。

由于红外光的不可见性，纵然少量激光摄入人眼，人眼也无法及时作出闭眼反应，而使激光持续进入瞳孔，造成比可见光更大的侵害。

当房间内光芒较暗时，人眼为了能更清晰的不雅观察，瞳孔会自动扩大以收受接管更多的光芒，如果在这种可见光较暗的环境中有激光辐射，那么进入眼睛的激光同样会变多，带来的眼睛损伤也会更严重。

二、激光操作安全

1.对皮肤的侵害

强红外激光造成烧伤，引起不同程度的红疹、水泡、色素沉淀、溃疡，直至彻底毁坏皮下组织。

2.防护眼镜

激光器发出的光是不可见辐射，由于功率较高，纵然散射的光束依然可能对眼镜造成不可逆转的侵害。
在操作激光时，必须时候佩戴防护眼镜。

激光安全防护眼镜均对特定波长有效。

选择得当的激光安全防护眼镜时须要知道下述信息

激光器特性：激光器的输出模式、输出波长、功率。

光密度：Optical Density (OD)：OD 数值越大，激光防护眼镜的防护能力越强。

L 等级：标明了波长范围、激光模式名称和比例数，确定防护能力。

可见光透过率：Visible Light Transmittance (VLT)：VLT 数值低于 20%，激光防护眼镜须要在良好照明的环境中进行利用。

镜框舒适度：是否佩戴近视眼镜、面部轮廓。

三、激光的特色

激光和自然光比较有很多优点。
激光的紧张特性有：

1) 单色性：光谱幅度很窄；

2) 相关性：能够相互发生干涉征象；

3) 指向性：光束发散角小；

四、激光器的种类

1.激光器分类

激光器根据不同的泵浦介质，可以分为气体，固体，半导体，染料等，个中固体激光根据不同的激光介质可 以分为Nd:YAG; Nd: YVO; Yb:YAG 等；YAG固体激光器运用最为广泛，按输出波形分为：连续激光器、重频激光器、脉冲激光器 根据不同的腔体形式，又可分为灯棒；碟片；光纤等。
输出激光的波长和激光介质有关，和腔体形式无关。

2.光源（激光器种类与光束质量）选择

因激光焊接的办法及客户所提出的哀求不同，激光器选择将不同；激光器的选择包含选择何种类型的激光器，如 YAG 光源、光纤激光器、半导体激光器、二氧化碳激光器等；或根据焊接办法的不同选择连续激光器或脉冲激光器；光束质量也是影响焊接的主要成分；

五、激光模组先容

激光焊接系统的配置紧张包括激光器种类、激光器功率、光纤芯径、焊接头、冷却器等配置。

1.振镜构造和事理

激光束以脉冲或连续办法入射到振镜上，两个反射镜可分别沿X、Y轴扫描，用打算机掌握反射镜的反射角度，实现激光束的偏转运动，F-THETA镜的焦平面为一平面，能在激光束的不同入射角方向(远场与近场)上得到平整焦平面的聚焦效果，担保焊接的均匀性。

2.摆动类型

四种摆动类型 circle (C.W C.C.W) , liner , eight, infinity. 如下图：

3.焊接头

激光经由准直镜将发散的激光变成一束平行的激光，平行的激光经由聚焦镜聚焦，焦点附件的光束能量集中，可用于焊接工件。

4.激秃顶安装把稳事变

①激秃顶安装须要倾斜角度，一样平常倾斜5-8度，可以很大程度避免激光高反。

②须要把稳的是当激光器为YAG激光器时，焊接头倾斜角度为8-10度。

③振镜安装即螺丝固定在安装板上，须要把稳的是担保振镜场镜与焊接区域平面平行，避免离焦量偏差过大。

④激光高反会涌现激光器报警设备无法正常运行。

5.激光光缆

光缆LLK大略来讲便是连接激光器与加工镜头实现激光传输的媒介。
常规材料为石英玻璃掺入二氧化锗，提高光的折射率，一样平常可用于200~2400nm激光能量传输。
一样平常光缆设计都配有冷却水路。
光缆接口一样平常分为D型和B型接口，分别以各大厂家接口形式为主配套拓展。

光纤包层侧面耦合泵浦技能事理示意图，泵浦相称于一个波长转换器。

IPG 光纤激光器采取双向泵浦构造，可以将多个 LD 泵浦模块耦合到一根光纤中，大大提高了激光输出功率。

6.光纤芯径的影响

对付光纤传输的激光器，光纤芯也是一个主要的参数；如 IPG 激光器客户可以选择单模光纤激光器，其芯径为 14um；多模光纤激光器芯径有 50um、100um、150 um、200 um、300um、400 um、600 um 等可选择；

光纤芯径紧张影响焦点处光斑尺寸大小。
对付相同功率的激光器，其配置的光纤芯径不一样时，其功率密度也不相同。

一样平常地，光纤芯径越小，其光束质量越好；

7.激光器详解

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