虽然许多现有的医疗器械生产线都在使用脉冲 Nd:YAG 激光器,但大多数新生产线却已经开始使用多模 QCW 光纤激光器,它们具有与 Nd:YAG 激光器相似的光束特性和脉冲参数规格,同时还可以提供光纤技术的拥有成本优势。
在探索下一代设备的设计时,通常都有一个共识,即,新设计要比上一代更小。因此,连接要求会变得更加严苛,特别是在减小焊缝尺寸和控制热输入方面。问题在于,从材料选择的角度来看,脉冲激光器有时会受到限制,因为高冷却速率会导致加工窗口变小或容易出现焊缝开裂情况。还有其他选择吗?
连续波 (CW) 单模光纤激光器与扫描头配对使用时,可提供独特且令人信服的焊接能力:焊接小型化 - 精确控制焊缝尺寸和热输入。
对于那些不太熟悉单模激光器的人来说,它们具有绝对优质的光束质量,因此,在给定光学焦距的情况下,可以产生更小的光斑尺寸。事实上,单模激光器通常使用 150 mm(6 英寸)焦距聚焦到直径在 25 µm(0.001 英寸)范围内的光斑。有趣的是,现在当我们将单模激光器与扫描头配对使用时,就能够在工件上快速移动 25 µm 的光斑,以便根据需要调节热源大小。如果需要 100 µm 宽的焊缝,可以垂直于焊缝方向快速移动光斑,从而形成所需的焊缝宽度。从热输入的角度来看,光斑运动得足够快时,材料的反应与使用较大光斑直径时的反应相同。
由于两个非常小的低惯性反射镜(称为检流计)彼此正交安装,因此能够产生 x 和 y 运动,从而使扫描头可以在工件上快速移动。F Theta 透镜创建了一个平坦的区域焦平面,因此在 100 mm x 100 mm 或 200 mm x 200 mm(根据光学器件的焦距)范围内,激光可以在整个区域内保持聚焦。
扫描头的关键是从镜子到工件的距离“杠杆”。实际上,检流计中非常小的高速运动会在工件上产生较大的运动和极高的速度。这提供了使用 25 µm 激光光斑的灵活性,可以移动光斑来创建适合扫描头运动窗口的任何形状或尺寸的焊缝。在微焊接中,这种能力是一个重要的工艺推动因素。
以下是一些单模光纤激光器的应用案例:
1. 任何形状或尺寸的点焊 – 它可以是圆形、环形、螺旋形、方形、笑脸或任何可以针对工件的热约束和焊缝的机械需求进行优化的形状。