散热不好等于提前报废？激光焊接散热有奇招！

在玻璃纤维激光器的分布中，越来越重视玻璃纤维激光器的可靠性，包括激光输出信号的可靠性、电子元件的可靠性、光学器件的可靠性、系统的可靠性等。其中大部分与激光器的热性能密切相关。此外，温度对激光器性能有显着影响，尤其是激光器输出功率和输出信号的稳定性。

散热不好等于提前报废？激光焊接散热有奇招！光纤激光器的热量主要来自泵浦源和放大谐振腔。泵浦源的转换效率约为50%，这也意味着与光功率相对应的能量是以热的形式产生的。如果热量不及时蒸发，内部芯片的温度会迅速升高，激光的中心波长会随着温度的升高而漂移。然而，在放大器腔中，一些泵浦光在接触放大器的有源光纤时会转换为激光输出功率，其余的则转换为热能。热能提高了放大介质的温度，从而扩大了荧光光谱，减少了自发发射的持续时间，从而降低了能量转换的效率。因此，热控制对于光纤激光器来说不太重要。

目前，最常见的热处理技术主要是风冷和水冷。其中，风冷散热技术主要应用于小功率脉冲激光器和小功率连续波激光器。大多数中高功率光纤激光器使用水冷式冷却器作为主要散热器。

蒸气流的特性因激光坡口的相对位置和焊接方向而异。由于振荡幅度小，圆形光束的频率高，整个激光辐射束可视为一个小孔。因此，激光束的圆形路径作用于锁孔壁的不同点，产生不同性质的蒸汽流。可以看出，当激光束指向焊接方向时，激光束在中心辐射，距离锁孔最远。目前，当液态熔融金属被推入圆轴时，锁孔没有完全填满锁孔，产生少量等离子蒸汽，在稳定状态下，锁孔膨胀。立柱在焊接方向略微倾斜。根据恒定的焊接过程，当激光束沿焊接方向移动时，会产生较大的蒸汽效应，其行进方向与焊接方向相反。激光束对准钥匙孔的前壁以熔化主要金属并扩大熔化槽的面积。贱金属和液态焊缝金属在锁孔壁中形成，导致更多金属蒸气和锁孔壁中更大的柱。弹簧的特性在圆形纤维的振动中不时发生变化。

获得了600个连续稳定相位图像的连续高度和面积，并计算了相对频率分布，以反映给定位置和范围内蒸气频率的概率。与不同振动模式相关的蒸汽电流和流量、时间水平和频率分布。在无振动激光焊接过程中，蒸气流显示出清晰的波特性。笔的高度小于 60 像素，最大笔区域大小为 4,000 到 6,000 像素。蒸气流的波动表明焊接过程不稳定，导致熔深不当和焊接缺陷。与非振动焊接工艺相比，振动焊接工艺中的蒸汽流动相对稳定，变化不大。被套的高度和面积主要集中在低质量区域。更具体地说，在环形捕获模式中，列高被移除，并且大部分在中心小于 20 个像素。

光束振荡的频率决定了激光能量在焊接区的分布。激光束的速度随着光束振荡频率的增加而急剧增加。当振荡频率为200Hz时，无波动的线焊接速度从0.3m/min增加到30m/min，激光能量密度降低，激光穿透功率降低。当振荡频率高于 200 Hz 时，标签的高度逐渐降低，中心通常小于 20 个像素。随着振荡频率的增加，蒸汽鼓风机的稳定性增加，这表明焊接过程变得更加稳定。

研究了纤维状态和振荡频率对熔池几何形状的影响。在同一焊接位置拍摄不同焊接参数的熔池照片，以消除发热的影响。区分枪管自身值、枪管宽度、枪管长度和前冻结角。不同的光纤振荡模式主要影响焊接场中的激光能量分布。激光束的振幅和振荡频率增加了激光束的加热面积，从而影响了激光束的能量密度。在这项研究中，纤维波动的幅度保持不变。梁振动可以增加焊池的宽度并减少其长度。

圆形振荡熔池的前沿硬化角小，影响金属液的温度梯度和硬化过程。 Kraetzsch 等人发现熔点的湍流会影响硬化行为，而 Hagenlocher 等人发现在循环波动过程中温度梯度的降低会导致晶粒细化。激光束的振荡实际上增加了线速度并降低了能量密度，因为每个长度的能量在整个实验过程中保持不变。焊接线速度越高，温度梯度越高，预热时间越短。在振动频率下，能量分布和熔体流动更加一致，有利于焊接过程的稳定性。随着振荡频率的增加，熔点的宽度略有增加，在50 Hz的高频下，熔点的长度先减小后增加。因为激光束的振荡将激光能量分布在治疗区域并增加吸收的能量。然而，随着纤维振荡频率的增加，焊柱的宽度增加较少，同时在较高的线速度下，冷却​​速度增加，导热时间减少。高的。

不同的振动模式产生独特的激光能量分布。由于长时间暴露在激光下，大部分激光能量集中在交叉或反向区域。电流振荡也会影响焊池的几何形状和流变特性。在无振动焊接过程中，由于小孔内的背压，焊池振动，液态金属从焊池中逸出。由于激光光斑的振荡极大地改变了熔池的流动，因此在横向振荡的枢轴点处产生了飞溅。在旋转点，激光束的轨迹发生显着变化。随着激光束移动到转折点，液态金属流入熔池的边缘区域。由于激光束的高速，液态金属可能不稳定。熔池中的强烈振动会阻止液柱回流到熔池中。此外，边缘区域较长的照明时间和较高的能耗会导致较高的蒸汽背压，这可能导致顶层溢出。幸运的是，由于能量分布均匀，熔池流动平稳，没有突变，强烈抑制一般振荡突起的形成。

吴等人。随着轴的摆动，锁孔变宽，防止锁孔关闭和塌陷，并减少通过锁孔的开口。在深熔激光焊接中，激光能量的释放导致键孔的形成和键壁中金属的强烈蒸发。圆盘的膨胀吸收了激光能量并减慢了它的速度，这反过来又影响了它的动力学。在光纤激光焊接法中，由于波长短（1070nm），激光蒸汽电流的衰减较低，CO2激光焊接法（10.6m）的影响可以忽略不计。因此，在激光振动焊接过程中，孔的性质，特别是孔壁的形状，是影响蒸气流动态特性的主要原因。

小孔的动态平衡由小孔表面的张力、蒸汽射流的背压和小孔壁中保护气体的超压维持。无振动激光焊接使锁孔更宽，孔壁更生动。当锁孔被压缩时，激光束在锁孔壁中的位置发生变化，导致锁孔的表面张力和反冲压力发生变化。在焊接过程中，钥匙孔被重新打开，更多的激光能量被引导到内部钥匙孔，这促进了金属蒸汽和钥匙上方的更大柱。锁孔壁局部膨胀和塌陷，使气体留在锁孔中并形成气孔。气泡进入熔池并返回。由于快速硬化，气泡无法逸出并以气孔的形式渗入焊缝。气孔主要位于接缝底部，呈圆形。振动频率低——5赫兹，钥匙孔的前后壁因减速而强烈扭曲向下。随着激光束的移动，锁孔的位置会不时发生变化，从而在空间中产生动态变化。振荡频率越低，小孔的稳定性越差，孔形成的趋势越明显。当振荡频率增加到 100 Hz 时，锁孔的形状保持稳定：顶部较宽，底部较窄，导致较大的熔融金属暴露在激光束中。