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应用天地 Applications

激光焊接

光纤激光器在铝合金 IT 构件

产品中的应用

文/大族激光精密焊接事业部

相对于传统激光器，光纤激光器
随 着手机、平板电脑、笔记 光束质量好、体积小、精度高、光电
本等消费类电子产品的更
新发展，大量新工艺、新 转换效率高。在焊接消费类电子产品
材料、新结构得到了应用，而铝合金 的铝合金结构件时，能够很好地避免
具有质量轻、强度高、耐腐蚀、成型 传统激光器焊接时存在的一些缺陷和
性好等优点，被广泛应用于制作各种 问题。在此将光纤激光器和在消费类
消费类电子产品结构件，并采用激光 电子产品铝合金结构件上应用广泛的
脉冲点焊工艺进一步加工。在使用激 脉冲激光器进行对比研究，以确定光
光进行脉冲点焊时，焊点极易产生裂 纤激光器是否能够成功应用于此类产
纹，造成焊接强度下降，稳定性也大 品上。
大降低。传统的 CO 2 、YAG 等连续激 图2：500W光纤激光器
光器焊接铝合金虽然能够避免裂纹的 实验材料和设备
产生，但是传统激光器光束质量差、 (1) 实验材料 泵功率反馈脉冲激光器，激光器功率
体积庞大、维护费用高、光电转换效 实验选取了具有代表性的 5052 300W，其外观如图 1 所示。光纤激
率低，在一定程度上制约了其在消费 铝合金作为材料，并分析其化学成分， 光器采用单模光纤激光器，激光功率
类电子产品上的应用。尤其是消费类 结果如表 1 所示。材料厚度为 0.8mm， 500W，外观如图 2 所示。
电子产品的结构件都具有厚度薄、体 焊接接头为搭接接头。 实验过程中采用金相分析法评
积小、精度高等特点，采用传统连续 估焊接质量，通过拉力测试评估焊接
激光器焊接时易产生变形大、焊穿、 (2) 实验设备 强度，并通过测量焊后工件外观尺寸
烧熔等问题。 实验所用脉冲激光器为 YAG 灯 的方法评估焊接变形。实验中的焊接
光纤激光器的快速发展为解决 参数如表 1、表 2 所示。
这一难题带来了契机，光纤激光器诞
生于 20 世纪 60 年代，受当时技术条 焊接缺陷
件限制，发展比较缓慢。自 1988 年 铝合金激光焊接的主要缺陷是气
Snitzer 等人提出双包层光纤以来，基 孔和裂纹，这点在脉冲激光焊接时体
于这种包层泵浦技术的光纤激光器和 现得尤为明显。一般认为铝合金激光
放大器获得了快速发展，光纤激光器 焊接产生的气孔主要是氢气孔和低熔
的输出功率水平快速提升，并广泛应 沸点合金元素蒸发导致的气孔。铝合
用于高精度激光加工、激光医疗、光 金线膨胀系数高，焊接应力大，又是
通信及国防等领域。 图1：YAG脉冲激光焊接机 共晶型合金，易产生热裂纹。尤其是

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