M²因子越大，光束质量越差。
三、激光焊接技术
光束质量 激光功率 脉冲波形 激光焊接质 量的因素 聚焦光斑的 大小 脉冲频率 焊接速度 离焦量
这这些因素之中，有些是激光器的固有性质决定的， 比如，激光功率，只有激光功率密度达到一定的阈值的时 候，才能 进行深熔焊接，这可以通过选择合适的具有好的 光束质量的激光器来加以解决； 有 些是由振镜扫描式激光焊接系统所决定的，比如聚 焦光斑可以通过合理设计光学系 统来获得，离焦量可以通 过调节工作台的高度来选择合理的离焦量，焊接速度需要 和其他部件的响应速度和激光脉冲频率等协调，可以通过 计算机来控制。
邮箱；1354193629@
调整方法；通过调节工作台的高度
结论与展望


振镜扫描式激光焊接机目前在国内主要采用的还是二维振镜扫描 技术，应用的范围也比较狭窄。 随着国内的重工业机械化程度的提高，汽车工业的蓬勃发展，激 光焊接的应用范围将越来越广，所以，三维动态聚焦振镜激光焊接机 将必然具有非 常良好的发展前景。同时，三维动态聚焦系统还可以应 用于激光快速成型、激光模 具制造、立体激光雕刻、曲面雕刻、材料 表面处理等多种激光加工，这些也都是激 光加工行业未来的发展趋势。
振镜扫描式激光焊接机工作原理
将需要加工工件图形输入计算机，振镜使激光束沿焊接轨迹扫描，动态聚 焦镜组保持聚焦光斑在工件的不同高度部位都有合适的离焦量，计算机控制激光 器在需要焊的部位出光，完成焊接工作。 具有的优点
(1) 定位速度快，可以大大缩短加工时间，提高效率
(2) 采用计算机控制系统，定位精度高，焊接精度得到大大提高；
振镜扫描式激光焊接系统的研究
一、课题来源及简介 二、动态聚焦振镜扫描系统设计 三、振镜扫描式激光焊接技术研究 四、结论与展望
一、课题来源

新能源汽车电池包里面有很多 并联或串联电池块，这些电池 包需要固定焊接在一起，也就 是所谓的模组焊接。早期使用 的是电阻焊和超声波，目前的 工艺均采用激光进行焊接，不 良率较低，整体效果较好。
什么是振镜？ 振镜也叫做激光扫描器，可以在X-Y平面内控制激光器的偏转。
激光振镜 X-Y光学扫 描头 电子驱动放 大器 光学反射镜 片
振镜扫描系统 是由 XY 两轴扫描振镜、聚焦透镜以及计算机控 制系统组成，通过 XY 两轴振镜镜片的配合运动 使具有一定功率密度的激光聚焦点在工件平面上 按所需的要求快速运动，形成扫描轨迹。
激光焊接技术

激光源的选择


要求；高光束质量，长焦距 主要种类 ；YAG 固体激光器， CO2气体激光器
•输出平均功率不高 •获得极小的聚焦光斑，较高的峰值 功率密度 •用于焊接精度要求比较高的工件
焊接速度分析 影响因素 振镜的偏转 动态聚焦镜基座的电机速度， 聚焦光斑的功率密度
YAG 固 体激光器
二、动态聚焦振镜扫描系统设计

动态聚焦振镜扫描系统主要由激光器，扩束准直系统，动态聚焦系统， XY振镜扫描系统等几部分组成。


这套系统可以保证每个扫描点都可以很好地聚焦并且都能获得相同的 聚焦光斑大小和能量密度。 优点 ；可以对离焦误差进行动态补偿， 投射到工作面上的光斑不会发生畸变。
动态聚焦系统的光路
激光焊接技术

离焦量
在实际焊接中，工件的表面 都要与焦平面保持一小段距离，这 个距离就称 为离焦量。 如果激光焊接的时候，到达 工件表面的恰 好是焦平面，此时在 焦平面处的激光功率密度往往已经 超过激光焊接所需的功率密 度，在 焦平面焊接，可能会出现金属汽化、 熔渣飞溅或是打孔现斑尺寸的 大小是衡量一台激光焊接设备的一 个很 重要的指标，一般情况下，其 他指标相同的激光焊接设备，光斑 直径越小的价格往 往更高。 实际应用中，也需要根据实 际情况再确定光斑尺寸的大小
激光器的开关与振镜定位之间的时序关系
•输出的 激光光束质量高 •连续输出很高的 激光功率 •多数 CO2 激光器还处在 1.5~6 kW • 最大的 CO2 激光器已达 50kW

CO2气体 激光器
对多点进行连续焊接的情况下为了 保证焊接的质量，在 对多点焊接的 时候，必须要保证焊点与焊点之间 有一定的重叠量。
它可以来回双向移动，实时补偿 离焦误差
动态聚焦系统的光路
激光束的传输变换分析


衡量高斯光束的指标参数主要有远 场发散角θ 0。和光束质量因子 M² 。



它反映了激光的的平行程度
动态聚焦振镜系统的参数可行性分 析 扫描视场的范围能达到 300mm ´ 300mm e = 30mm d = 480mm x = xmax = 150mm ， y = ymax = 150mm 离焦误差 ÄL = 43.6mm 。假设CO2激光器的输出 光斑 w0 = 0.825mm ，波长 l = 10.6mm

扩束准直系统

动态聚焦系统
动态聚焦系统是通过将一个聚 焦透镜进行来回移动，从而对激光 光束焦点的位置进行调整，实现了 对扫描平面上离焦误差的实时动态 补偿的一种方案
一般光学设计中是将望远系统进 倒置来进行扩束准直的
作用； 减小了激光光束的远场发散角， 提高了激光光束的准直性 利于激光束能量分布均匀 减少了热破坏的可能性
(3) 激光焊接设备与工件距离远，焊接范围明显变大
(4) 不需要与工件直接接触，可以防止焊渣溅到工作人员的身上
国内，振镜扫描式激光焊接机主要还是采用物镜前的静态聚焦扫 描方式，焊接范围较小，所以只能对一些小零部件进行平面焊接。 国外的大公司已经 能够生产大范围的动态聚焦振镜扫描系统， 其具有高速度、高精度、高稳定性的优 点，但是它们的价格一直都居 高不下，大都在 1 万美元左右。