在汽車生產(chǎn)中應用光纖激光器已經(jīng)取得了巨大成功，它們已經(jīng)被用于眾多焊接和切割應用，包括白車身、懸掛部件、動力總成組件等等。這一點也不足為奇。與大多數(shù)以前采用的技術（激光和非激光）相比，光纖激光器具有多項優(yōu)勢。

然而，汽車行業(yè)仍然是創(chuàng)新的重要源泉。雖然高功率光纖激光器在汽車生產(chǎn)中已經(jīng)成功應用了一段時間，但為了支持電動化和輕量化，目前最復雜的焊接工藝需要的不僅僅是功率。盡管實際上有很多不同的應用，但大多數(shù)應用通常涉及：

• 非常薄的材料或?qū)�熱輸入敏感的材�?/li>
• “難”以焊接的材料，如鋁、銅和高強鋼
• 異種材料焊接

為了完成這些更具挑戰(zhàn)性的任務，激光器必須具備兩種主要功能。首先是具備足夠的功率來支持必要的生產(chǎn)效率。在處理較厚的部件時，還需要具備高功率才能實現(xiàn)足夠的熔深。其次是能夠精確控制激光功率在工作表面上的分布方式 – 無論是在空間上還是時間上。

功率和精確控制

Coherent高意公司開發(fā)出了可調(diào)環(huán)模（ARM）光纖激光器，旨在提供功率和控制精度。為了實現(xiàn)這一目標，ARM 采用了雙光束輸出 – 它產(chǎn)生一個中心光斑，周圍環(huán)繞著另一同心激光環(huán)。芯環(huán)功率可以獨立控制，并可脈沖輸出。

Coherent HighLight FL-ARM 系列光纖激光器的總功率高達10kW。這一功率量級對于以高效的產(chǎn)量的所有應用已經(jīng)綽綽有余。事實上，大多數(shù)高精度、要求最高的產(chǎn)品通常使用的量不到該功率量級的一半。因此，Coherent高意公司 ARM 激光器能夠在必要時將足夠的激光功率精確地定向傳遞到焊接位置。

銅焊接就是其工作原理的一個示例。一些制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向采用綠光激光器來焊接銅，因為與光纖激光器的紅外光相比，綠色激光更容易被銅吸收。但這一過程只能在室溫下產(chǎn)生。一旦銅受熱，它就能很好地吸收紅外光，而一旦有了匙孔，銅吸收紅光的能力也會變得更強。

因此，使用 ARM 激光器開始焊接銅時，首先只在環(huán)光來加熱材料，直至其熔化。接下來，高功率中心光束可產(chǎn)生匙孔。然而，在焊接過程中，一些功率會保持在環(huán)形光束中，因為這樣可以穩(wěn)定匙孔，這樣可減少飛濺，并達到穩(wěn)定的焊接效果。當光束到達焊縫末端時，環(huán)光功率完全關閉，芯部功率平穩(wěn)下降，以形成干凈、均勻的端部。

這種工藝也可在焊接其他要求較高的材料（例如鋁和鍍鋅板）時提供類似的優(yōu)勢。而且，它可以實現(xiàn)對薄材料或熱敏感材料的高精度焊接。

功率控制

一些類似于Coherent高意公司 ARM 的光纖激光器制造商指出，其產(chǎn)品允許100%的總功率在芯環(huán)之間隨意分配，好像這是一個優(yōu)勢。

但事實并非如此。

因為 ARM 激光器的全部優(yōu)勢在于，將功率分配在芯和環(huán)，從而將輸入的熱量以一種比單光束產(chǎn)生更好效果的方式傳導至相應工件中，這一點就像前面所描述的銅焊接示例一樣。否則，為什么不直接使用標準單光束（而且更便宜）的光纖激光器呢？

他們還產(chǎn)生了一個擔憂，即Coherent高意公司 ARM 結構不夠“靈活”。

要理解這一說法，您需要知道：

ARM 激光器實際上是采用兩個或更多個光纖激光器模塊構建的，其中每個模塊均耦合到芯或環(huán)光，以提供各種最大功率比。（在運行過程中，每個模塊的功率可以在該最大值的0%到100%之間平穩(wěn)變化。） 

在制造系統(tǒng)時，需要設置饋入芯環(huán)的模塊數(shù)量。因此，使用四個2 kW 模塊構建的8 kW ARM 激光器可以配置三種不同的最大芯/環(huán)功率比。它們分別是 6 kW/2 kW、4 W/4 kW 或 2 kW/6 kW。而且，芯環(huán)最大功率隨后無法更改，因此被認為“不靈活”。

但是，用于任何特定客戶激光器的配置均基于在購買激光器之前就進行的工藝試驗。這些情況確定了在量產(chǎn)所需的功率和芯環(huán)功率比。而且，提供了一個足夠大的工藝窗口，以支持適應生產(chǎn)中的不穩(wěn)定性（例如，原材料中的批次間變化，裝夾誤差等）。

轉(zhuǎn)自：Coherent高意激光

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