多年前，采用閃光燈泵浦全固態(tài)激光器就已實現(xiàn)了低熱量輸入點焊，而這種點焊技術(shù)現(xiàn)在可以采用零維護(hù)成本的光纖激光器得以實現(xiàn)。這些新型光纖激光器與YAG激光器具有相同的脈沖寬度、脈沖能量和相似的峰值功率。
脈沖光纖激光器
光纖激光器市場份額的快速增長，表明它們帶來的好處已被意識到。但直到最近，也只有連續(xù)波（CW）或CW調(diào)諧激光器可進(jìn)行焊接。盡管脈沖激光焊接可以通過調(diào)制連續(xù)光纖激光束來得以實現(xiàn)，然而其平均功率取代峰值功率，需要一個更昂貴的較高的平均功率激光器來取得必要的多焦耳脈沖。現(xiàn)在IPG開發(fā)了一種新型的光纖激光器，參考了使用最廣泛的閃光燈泵浦激光器的脈沖參數(shù)，包括脈沖寬度、脈沖能量、峰值功率和脈沖重復(fù)率。
在平均功率150瓦，峰值功率1500瓦的水平，這些風(fēng)冷110V的激光器采用19英寸機架安裝成4U厚的設(shè)備，光電轉(zhuǎn)換效率是傳統(tǒng)YAG激光器的10倍，而且整個激光器只占一個YAG激光源機箱的一小部分空間。閃光燈、水冷式諧振器和自由空間光學(xué)，從二極管泵浦到光束輸出，都被一個完全密封的連續(xù)光纖系統(tǒng)替代。泵浦源有著壽命長、零維護(hù)成本的特點，是單個直接二極管發(fā)射器設(shè)備。泵浦源和諧振器所在的良性的熱環(huán)境直接影響到特定脈沖之間的穩(wěn)定性，而這些將又在產(chǎn)生焊接的一致性和質(zhì)量上直接反映出來。YLR-150/1500-QCW-AC激光器， 在平均功率150瓦脈沖模式和平均功率250W連續(xù)波（CW）模式下，產(chǎn)生的脈沖可達(dá)15J，然而大多數(shù)微焊接應(yīng)用所要求的則是<5 J。
特色應(yīng)用：脈沖激光焊接
圖1：單束點焊，304不銹鋼，多模光纖
這些光纖激光器，被稱為準(zhǔn)連續(xù)波（QCW）激光器，多年前就能夠產(chǎn)生與Nd：YAG脈沖燈泵浦激光器完全相同類型的焊接。在較高的脈沖能量時，這可能是“釘頭”焊接面，如橫向焊接截面，如圖1所示。但為了產(chǎn)生一個連續(xù)的焊縫，這些焊點通過確定的數(shù)量和焊接速度簡單地重疊起來。如果要求達(dá)到密封焊接，那么一個焊點的重疊部分要求～65％。圖2顯示的是在鈦設(shè)備上通過重疊焊點取得的對接焊縫表面。如果要求實現(xiàn)較淺的半球狀焊接，也就是有限的傳導(dǎo)焊縫，需減少脈沖能量或功率密度。
點焊
這種新型的光纖激光器有著許多額外的優(yōu)點。由于光束是在單模光纖中產(chǎn)生，激光束的可聚焦性或亮度都接近于完美的高斯光束形狀。這意味著當(dāng)用相同的光學(xué)元件作為一個傳統(tǒng)的燈泵浦激光器，可以在工件上面實現(xiàn)一個更小的點和更高的功率密度。結(jié)果產(chǎn)生了較小的焊縫。然而，對于一些焊接應(yīng)用，可能需要更加平頂形的光束，以及提供一個解決方案-QUICKFIT光纖連接器和一系列可選的光纖直徑。可提供從單模至200 μm多模的一系列光纖直徑，以及一系列準(zhǔn)直透鏡焦距和附帶連接器的光束耦合器，這些幾乎可以取得無范圍限制的焊點大小。
圖2：鈦設(shè)備的對接焊表面
表1：IPG 準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器150W型號產(chǎn)品的規(guī)格概覽
從粗放金屬學(xué)分析，有證據(jù)表明光纖激光器的脈沖間的穩(wěn)定性是直接反映在孔隙的缺乏上，因此，焊接質(zhì)量得以實現(xiàn)。
總結(jié)
IPG現(xiàn)在已能夠提供一個完全新型的脈沖光纖激光器，準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器應(yīng)用與激光焊接，比之前使用的傳統(tǒng)閃光燈泵浦Nd：YAG激光器焊接有了極大的改善。