表1 不同材料加工工艺使用光束脉冲宽度和能量密度
9/30/2018
以塑料焊接作为例子，在一些对精度要求很高的应用中，例如微流体装置， 使用光纤激光器将比其他激光源更有优势。图2给出就是用40W 纳秒激光器对 胰岛素注射器进行塑料焊接。
图2 用40W 纳秒激光器对胰岛素注射器进行塑料焊接
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在金属焊接方面，医疗器械行业中的微连接应用越来越普遍，细金属丝的连 接正是这样一个例子。我们发现在这种情况下，能量分布较广的脉冲能实现两个部 件之间更好的润湿性。图3 给出是用250 kHz、20W纳秒激光器焊接直径50μm的 金属丝。
图3 用250 kHz、20W纳秒激光器焊接直径50μm的金属丝
本次课介绍了纳秒脉冲激光器在材料微连接领域的不同
应用实例，展示了短脉冲激光器在非传统加工方面的优势。
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4. 作业思考题
（1激光器在材料微连接领域的特点是什么？
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图4 不同频率下的250ns脉冲实现的板上堆焊
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在电子和电池应用中最常见的是将薄铜箔和铝连接起来，图5给出的 是 铜铝点焊(b)及其拉伸试验结果(c)，以及12磅静负载时的图片(a) 。
图5 铜铝点焊(b)及其拉伸试验结果(c)，以及12磅静负载时的 图片(a)
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3. 小结
纳秒脉冲激光器的焊接应用
课程名称：激光焊接工艺实践 承担单位：浙江工贸职业技术学院
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1.教学目标
• 了解纳秒脉冲激光器的概念和设备特点，学习短脉冲 甚至超短脉冲激光器在焊接领域的应用和发展。
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2. 纳秒脉冲激光器的焊接应用
2.1 纳秒脉冲激光器的概念 纳秒脉冲激光器就是指激光器的脉冲时间或脉冲宽度很短，处于纳秒 量级。
图1 Spectra-Physics （光谱-物理）公司生产的 INDI-40-10纳秒脉冲激光器
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2.2 传统激光加工使用的激光脉宽和能量 纳秒(ns)脉冲红外光纤激光器的多功能性是众所周知的，它们是大多数工业 打标和雕刻应用的理想选择。传统观点认为焊接和连接需要具有高脉冲能量的毫 秒级长脉冲，但显然并不是这样！纳秒激光器很少在材料连接领域应用，但它们 在连接超薄材料时的确非常出色。
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利用纳秒激光器来焊接金属需要仔细调整脉冲参数和工艺设置，从而真正实 现效果好的连接。在图 4 中可以看到使用 70W 激光器在不锈钢薄板上堆焊直径 6mm的环。通过将频率提高至500kHz并降低脉冲能量至0.15mJ以下，可以获得 光亮的焊缝，甚至不需要保护气体。通过使用这种技术，有可能实现250μm的搭 接焊缝。