《激光器裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)》指導(dǎo)書

《《激光器裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)》指導(dǎo)書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《激光器裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)》指導(dǎo)書（35頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1 激光器的組成認(rèn)識1.1 激光器的主要組成部分認(rèn)識1.1.1 YAG激光焊接機(jī)YAG固體激光焊接機(jī)一般由激光冷卻系統(tǒng)，數(shù)控工作系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)等部分構(gòu)成。1. 主機(jī)柜2. 激光器3. 升降機(jī)構(gòu)4. CCD監(jiān)視系統(tǒng)5. 導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)6. 焊接夾具7. 兩維數(shù)控工作臺8. 外循環(huán)系統(tǒng)9. 控制系統(tǒng)10.激光電源11. 內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)圖1-1-1YAG固體激光器焊接機(jī)組成部件圖1-1-2 YAG固體激光焊接機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1.1.2 YAG激光打標(biāo)機(jī)激光打標(biāo)機(jī)主要由激光器系統(tǒng)、聲光調(diào)制系統(tǒng)、掃描振鏡系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)五大部份構(gòu)成。1.冷卻系統(tǒng)2. 激光器3.顯示器4.光具座支架5.光

2、具座6. 工作臺7. 控制盒8. 計(jì)算機(jī)主機(jī)9. 激光電源10.聲光電源11. 掃描驅(qū)動器圖1-1-3 YAG固體激光器焊接機(jī)組成部件圖1-1-4激光打標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1.2 光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)1.2.1 YAG脈沖激光器光學(xué)諧振腔1指示光源系統(tǒng)2全反膜片架3光閘4聚光腔5光欄6半反膜片架7聚焦導(dǎo)光系統(tǒng)圖1-2-1 光具座結(jié)構(gòu)示意圖1.2.2 YAG連續(xù)激光器光學(xué)諧振腔1.輸出膜片架2.氪燈3.激光腔體4.激光晶體5.光具座6.聲光調(diào)整架7.聲光調(diào)Q開關(guān)8.反射膜片架9.指示光調(diào)整架圖1-2-2 YAG連續(xù)激光器光學(xué)諧振腔構(gòu)成1.3 CO2激光切割雕刻機(jī)光學(xué)傳輸系統(tǒng)1. 激光管2.第一反射鏡3.第二反

3、射鏡4.第三反射鏡5.聚焦鏡筒6.加工工件7.工件承載平臺圖1-3-1 CO2激光切割雕刻機(jī)光學(xué)傳輸系統(tǒng)1.4 激光光纖傳輸系統(tǒng)1.半導(dǎo)體指示裝置2. 全反膜片架3. 電極座4. 激光晶體5. 聚光腔6. 防護(hù)罩7. 閃光燈8. 主光閘（選配）9. 半反膜片架10.能量探頭11.光纖觀察鏡12.觀察鏡支架13.45反射座14.分路光閘15.光纖輸出耦合裝置16.光纖組件17光纖輸入耦合裝置圖1-4-1 光纖傳輸激光器光學(xué)傳輸系統(tǒng)1.5 冷卻系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換成激光，其光電轉(zhuǎn)換效率只有3左右，大量的電能都轉(zhuǎn)換成熱能。這部分熱能對激光器件有巨大的破壞力，使YAG激光晶體及氙燈破裂，聚光腔變形失效等，所以

4、必需有冷卻系統(tǒng)提供冷卻保障?？紤]到系統(tǒng)的光學(xué)效率，冷卻介質(zhì)一般為去離子水或蒸餾水。以保證內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)不受污染。本系統(tǒng)則采用雙循環(huán)制冷機(jī)組，內(nèi)循環(huán)水冷卻激光器，外循環(huán)水冷卻內(nèi)循環(huán)水。冷卻系統(tǒng)包含水箱、過濾器、磁性泵以及水溫、水流量保護(hù)器等組成。其原理圖如下所示：圖1-5-1 冷卻系統(tǒng)主回路原理圖 1、清洗換水：a 內(nèi)循環(huán)冷卻水為去離子水（蒸餾水最好），夏天兩個月?lián)Q一次，春天、秋天、冬天三個月?lián)Q一次；b 去離子裝置每六個月?lián)Q一次。每半年清洗一次水箱和過濾器。2、溫控儀下限溫度一般設(shè)定在20,但為防止溫差過大而結(jié)露，工作溫度一般根據(jù)環(huán)境和濕度設(shè)置，如環(huán)境溫度為32，可將下限溫度設(shè)定在28，上限溫度設(shè)置

5、在35。如環(huán)境溫度低于20下限溫度就設(shè)定在20。一般不低于環(huán)境溫度5，否則結(jié)露將導(dǎo)致激光器功率下降，并有可能帶來破壞性損失。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目2 激光器諧振腔的裝配調(diào)試2.1連續(xù)YAG激光器裝配調(diào)試2.1.1 Nd:YAG晶體的安裝1、如圖2-1-1所示，用螺絲刀分別拆下兩端頭上的棒壓蓋，取出兩端頭的橡膠堵頭。2、取出置放于晶體盒中的晶體，目測檢查其外觀有無破損。3、將晶體輕輕水平插入聚光腔內(nèi)（保證兩端露出部分基本等長）。4、兩端依次套上密封圈、棒壓蓋。5、用螺絲刀將螺絲旋入，使壓蓋將密封圈均勻壓緊。1.晶體2.密封圈3.棒壓蓋4.螺釘圖2-1-1 Nd:YAG晶體安裝示意圖注意：1)晶體外形為圓柱形結(jié)

6、構(gòu)，棒的兩個端面嚴(yán)格平行，與棒軸垂直，經(jīng)過拋光并且鍍增透膜；使用過程中要保持棒端面光潔。2)激光器工作時(shí)，YAG棒需用水冷卻至定溫度，以保持激光輸出的穩(wěn)定性。2.1.2 氪燈的安裝與維護(hù)1、氪燈的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)圖2-1-2氪燈的結(jié)構(gòu)示意圖連續(xù)激光氪燈的主要參數(shù)有：最大輸入功率，工作電流，工作電壓，氪燈極間距，燈的直徑和長度, 如表2-1所示。表2-1 連續(xù)激光氪燈的主要參數(shù)內(nèi)徑(mm)弧長(mm)總長(mm)外徑(mm)充氣電 極(mm)電參數(shù)備注41002766Krf4.95x16177V/22A濾紫外41002406Krf 4x15155V/20A濾紫外51002407Krf 5x1517

7、5V/30A濾紫外51002197Kr軟線162V/30AQCW24551021956Krf 5x15175V/30A進(jìn)口51021956Krf 5x15175V/30A進(jìn)口51002357Krf 6x10160V/30A國產(chǎn)61022007Krf6.3 x15200V/3 5 AQCW33661502508Kr200V/40A進(jìn)口2 、氪燈安裝維護(hù)1端頭 2、上腔體 3、濾紫外管 4、螺釘 5、燈壓蓋 6、棒壓蓋圖2-1-3 泵浦氪燈的安裝示意圖a如圖2-1-3，分別將腔體兩端頭的燈壓蓋拆下，取出兩端頭內(nèi)密封圈、壓蓋。注意：氪燈的正負(fù)極的正確接法（圓頭的一端為正極，接紅線）。b將氪燈輕輕水平

8、插入聚光腔內(nèi)（保證兩端露出部分基本等長）。c兩端依次套上密封圈、壓蓋。d用螺絲刀將螺絲旋入，使壓蓋將密封圈均勻壓緊。 注意：1）氪燈有正負(fù)極性，圓頭為正，接紅線，尖頭為負(fù)，接黑線。氪燈正負(fù)極性務(wù)必與激光電源輸出正負(fù)極一致，錯誤的接法將導(dǎo)致氪燈嚴(yán)重?fù)p壞，并有可能引發(fā)棒和聚光器的損害。2）氪燈在工作時(shí)，需用水冷卻。3）更換氪燈的時(shí)間激光器中氪燈出廠說明書建議氪燈的使用壽命一般為300小時(shí)，但由于用戶使用條件不同，上述時(shí)間并不能作為更換氪燈的唯一依據(jù)。隨著使用時(shí)間的增加，氪燈的發(fā)光效率下降，激光輸出也隨之減弱，很多用戶為了獲得足夠的激光輸出，就加大激光電源的電流，使氪燈發(fā)光增強(qiáng)，這使氪燈老化加快，形

9、成惡性循環(huán)，有時(shí)會導(dǎo)致炸燈現(xiàn)象。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，建議按下面的方法決定是否應(yīng)該更換氪燈。當(dāng)換上一支新氪燈時(shí)，記錄下正常打標(biāo)時(shí)的激光電源電流表數(shù)值，作為標(biāo)準(zhǔn)電流值。當(dāng)氪燈逐漸老化，加大激光電源電流輸出，但電流表數(shù)值不應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)電流值的1.25倍。 例如：新氪燈打標(biāo)時(shí)電流值為14A，使用一段時(shí)間后，如果將電流值調(diào)大到14*1.25=17.5A后仍不能正常打標(biāo)，則應(yīng)考慮更換氪燈。4）氪燈不能被點(diǎn)燃的主要原因a.氪燈是否達(dá)到使用壽命；b.氪燈兩端電極至激光電源連接線聯(lián)結(jié)是否牢靠；c.激光電源工作狀態(tài)是否正常。2.1.3 聚光腔 1、聚光腔的結(jié)構(gòu)聚光腔的功能是將氪燈發(fā)射的光能會聚到Y(jié)AG棒上，盡可能

10、多地為工作物質(zhì)所吸收,以激勵工作物質(zhì)產(chǎn)生激光。用于打標(biāo)機(jī)的聚光腔的種類很多，例如二維成像的橢圓柱和圓柱聚光腔、三維成像的球面和旋轉(zhuǎn)球面聚光腔，非成像的緊包式光滑反射面和漫反射聚光腔，所采用的反射材料有金屬、玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等材料，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。聚光腔的主要參數(shù)有：最大輸入功率，工作電流，工作電壓，燈的直徑和長度。聚光腔的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示 。圖2-1-4 聚光腔的結(jié)構(gòu)示意圖2、聚光腔維護(hù)特別注意事項(xiàng) 1）常用聚光腔腔體有金屬腔和陶瓷腔兩種，金屬腔由鋼材加工而成，內(nèi)表面為高反射率鍍金面。無論哪種腔體，應(yīng)保持聚光腔腔內(nèi)光潔，否則嚴(yán)重影響激光器出光效率。2）陶瓷腔對氪燈是漫反射,對激光工作物

11、質(zhì)的輻照光場更均勻，吸收效率可以達(dá)到90以上，可形成全截面的均勻泵浦，實(shí)現(xiàn)高功率泵浦輸入。在可靠性和使用壽命方面，陶瓷材料抗剝落、抗氧化、易于清潔，在目前循環(huán)水冷系統(tǒng)不太過關(guān)的情況下，比金屬鍍金腔有更好的免維護(hù)性。但陶瓷腔對于陶瓷材質(zhì)和腔型的設(shè)計(jì)要求比較高，激光模式?jīng)]有鍍金腔好,因?yàn)楸闷中实?要達(dá)到同樣的輸出功率,腔長就要短很多,導(dǎo)致發(fā)散角大,效率不比金腔高,模式好一些,價(jià)格也貴2-3倍。而金屬腔是鏡面發(fā)射,從應(yīng)用看，使用陶瓷腔的激光打標(biāo)機(jī)在做退火工藝（Annealing）時(shí)，效果要比金屬鍍金腔好。金屬鍍金腔的激光打標(biāo)機(jī)在做雕刻（Engraving）工藝時(shí)，比陶瓷腔好。3) 聚光腔腔體的拆卸

12、、濾紫外玻璃管的更換聚光腔腔體經(jīng)過長時(shí)間的使用，會因冷卻系統(tǒng)等故障造成濾紫外管破裂，如發(fā)生此種情況須拆卸腔體予以維修。具體步驟如下：（a）關(guān)掉電源，將電極頭從氪燈上取下。(b)將連接聲光晶體的冷卻膠管取下。(c)將腔體內(nèi)晶體、氪燈拆下（注意將晶體、氪燈放到安全位置）。1、螺釘 2、壓塊 3、端頭蓋 4、密封圈 5、左端頭 6、密封圈 7、上腔體 8、截紫管 9、下腔體 10、擋片 11、硅膠 12、密封圈圖2-1-5聚光腔腔體的拆卸示意圖(d)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺母，拆下連接腔體的輸入輸出水管。(e)用螺絲刀分別拆下連接腔體與光具座的螺釘，即可取下腔體。（f）將腔體兩端端板螺釘拆開，取下端板。（g）輕

13、輕地取出炸裂的玻璃管，用刀片刮去聚光腔內(nèi)濾紫外管端頭的硅膠及玻璃殘?jiān)?，注意：不要劃傷腔體鍍金表面。（h）這時(shí)，可以看到腔體兩端頭，放置玻璃管處，一端有止口。（i）輕輕用棉簽或鏡頭紙擦洗鍍金面，去除表面污漬。（注意：不要用酒精等有機(jī)溶劑擦洗）。（j）首先將腔體立起，有止口端向下。將有止口的一端，在止口處均勻涂上硅膠。（k）將新濾紫外玻璃管輕輕放入沒有止口的一端，接觸到有止口硅膠處時(shí)，輕輕旋轉(zhuǎn)濾紫外玻璃管，慢慢向下，直至接觸到止口。（l）待硅膠完全固化后，將腔體調(diào)轉(zhuǎn)180。 (m）將硅膠慢慢涂到玻璃管與端頭之間。(n)涂完一圈后，待硅膠完全固化后。檢查玻璃管是否涂好。 2-1-6涂抹硅膠示意圖(o

14、)將腔體復(fù)原，裝好。2.1.4光路調(diào)整光路及諧振腔的調(diào)整，對激光器功率的輸出及光學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要，YAG激光能夠放大，需要YAG晶體光軸線與2個膜片平面垂直。諧振腔諧振狀態(tài)的調(diào)整方法及注意事項(xiàng)如下：（參見圖1-2-2激光器諧振腔系統(tǒng)的構(gòu)成）1、將聲光Q開關(guān)及聲光架移出, 調(diào)整諧振腔體。YAG晶體、氪燈、聚光腔體、全反射膜片及半反射膜片清潔好以后，即可進(jìn)行諧振腔體的安裝調(diào)整。具體方法是1）首先，將清潔好的聚光腔體、YAG晶體及氪燈裝回原位，啟燃機(jī)內(nèi)作指示光標(biāo)用的HeHe激光器。調(diào)整HeHe激光器指示光軸與YAG晶體幾何軸線同軸。當(dāng)打開指示光開關(guān)，指示光發(fā)射出紅光時(shí)，調(diào)整指示光架上的四個調(diào)節(jié)螺釘使指

15、示光從YAG晶體幾何中心線穿過。四個調(diào)節(jié)螺釘分別調(diào)節(jié)上、下、左、右四個方向。2）將全反射膜片裝回原位，調(diào)整全反射膜片的位置角度，使最亮的一個反射點(diǎn)與HeHe原光束點(diǎn)在截光屏上重合。截光屏可用一張白紙片代替，紙片與HeHe激光束呈垂直放在擴(kuò)束鏡的入光面。當(dāng)指示光穿過全反膜片，如果膜片平面不與指示光垂直，指示光就會有折射現(xiàn)象，用白紙片擋在全反膜片與YAG晶體之間，除指示光主光點(diǎn)外還有折射光點(diǎn)在白紙上，調(diào)節(jié)膜片架上的調(diào)整螺釘使折射光點(diǎn)與指示光光點(diǎn)重合。這時(shí)全反膜片的位置基本就確定了。3）裝上半反射膜片，調(diào)整膜片的位置及角度，使該膜片的反射光點(diǎn)與HeHe激光原光束的光點(diǎn)及全反射膜片的反射光點(diǎn)在截光屏上

16、重合。拿一張白紙，把白紙上打一小孔（比光點(diǎn)大2倍左右），將白紙放于輸出鏡與YAG晶體之間，使指示光從小孔穿過，光射到輸出鏡時(shí)，形成反射。這時(shí)除有主光點(diǎn)從小孔穿過外，還有反射光點(diǎn)在小孔四周的白紙上，調(diào)節(jié)膜片架上的調(diào)整螺釘使兩個光點(diǎn)重合。2、激光的調(diào)整經(jīng)過上述調(diào)整后，YAG晶體與膜片之間的位置已基本確定。開啟激光電源開關(guān)，35秒鐘后，按下RUN開關(guān)，待繼電器吸合后，緩慢調(diào)整電位器旋紐，電流表顯示12A左右即可。這時(shí)取出隨機(jī)配備的激光轉(zhuǎn)換片，放在輸出鏡與擴(kuò)束鏡之間，如果有激光輸出，轉(zhuǎn)換片上有綠色光斑顯現(xiàn)，分別反復(fù)調(diào)整全反射膜片和半反射模片的微調(diào)螺釘，直到將激光閾值達(dá)到最低，光斑調(diào)到最大、最圓為止。此

17、時(shí)，諧振腔光振狀態(tài)的調(diào)整工作即結(jié)束。如果沒有綠色光斑顯現(xiàn)，可將電流加到15A左右，分別微調(diào)前后膜片架上的螺釘，看有沒有綠色光斑顯現(xiàn)。如果還沒有，重復(fù)指示光調(diào)整步驟，最終使激光輸出。3、聲光位置調(diào)整激光調(diào)出后，關(guān)閉激光電源，將聲光架用螺絲固定好，使指示光從聲光窗口中心通過。開啟激光電源點(diǎn)燃氪燈，將一白紙片插入輸出膜片后方，緩慢調(diào)整聲光架上螺釘 （如圖2-1-7），使聲光繞光軸緩緩偏轉(zhuǎn)，觀察白紙上指示光的衍射點(diǎn)，當(dāng)衍射光斑正負(fù)一級光斑相對自身最強(qiáng)時(shí)，在固定聲光晶體。 1、轉(zhuǎn)動軸螺釘2、聲光頭3、固定螺釘4、調(diào)節(jié)螺圖2-1-7 聲光位置調(diào)整示意圖2.1.5 光學(xué)部件拆裝注意要點(diǎn)1、氪燈及YAG晶體拆

18、裝要輕，不要碰撞，以免破碎。氪燈的電源極性不能接錯(圓頭為正，尖頭為負(fù))，接錯會引起氪燈炸裂，損壞聚光腔體內(nèi)面和YAG晶體，造成大的經(jīng)濟(jì)損失。2、全反射和半反射膜片的位置在裝配時(shí)不能互換，否則將改變激光輸出端口。膜片的鍍膜面應(yīng)向著晶體端面，不能裝反，是否裝配正確，可將膜片迎著光線觀察判別。3、重新裝配聚光腔時(shí)，冷卻水的接口處需要更換新的O型密封圈。密封要可靠，以免漏水引起電路短路，燒壞電路器件。4、紅外線觀察板的制作方法：將鋇氟化鐿紅外材料用糊狀粘合劑調(diào)均勻與鋁片粘合在一起，待全干后即可使用。2.1.6 打標(biāo)機(jī)振鏡掃描系統(tǒng)及其維護(hù)1、振鏡掃描系統(tǒng)的組成部分振鏡掃描系統(tǒng)是使激光按照預(yù)定軌跡運(yùn)行的

19、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它主要由高精度伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動板卡、反射鏡、 F-聚焦物鏡及直流供給電源組成。振鏡掃描系統(tǒng)是由光學(xué)掃描器和伺服控制二部分組成。 光學(xué)掃描器采用動磁式和動圈式偏轉(zhuǎn)工作方式的伺服電機(jī)。具有掃描角度大、峰值力矩大、負(fù)載慣量大、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、工作速度快、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。精密軸承消隙機(jī)構(gòu)提供了超底軸向和徑向跳動誤差；“電子扭力棒”取代傳統(tǒng)彈性材料扭力棒，大大提高了使用壽命和長期工作的可靠性；任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗，又減少了器件的發(fā)熱效應(yīng)，省卻了恒溫裝置；先進(jìn)的高穩(wěn)定性精密位置檢測傳感技術(shù)提供高線性度、高分辨率、高重復(fù)性、低漂移的性能。光學(xué)掃描器分為X方向掃描系統(tǒng)和Y方向

20、掃描系統(tǒng)，每個伺服電機(jī)軸上固定著激光反射鏡片。每個伺服電機(jī)分別由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令控制其掃描軌跡。圖2-1-8振鏡掃描系統(tǒng)的組成2、振鏡掃描系統(tǒng)主要元器件1）F-聚焦物鏡F-聚焦物鏡的作用如圖2-1-9所示，對于一般的光學(xué)透鏡，當(dāng)一束準(zhǔn)直激光射向透鏡前的反射鏡時(shí)，光束經(jīng)過反射鏡反射和透鏡折射后聚焦于像面上，其理想像高y = ftg ，即像高y與入射角的正切成正比。這種透鏡用于激光掃描系統(tǒng)時(shí)，由于理想像高與掃描角之間不成線性關(guān)系，因此以等角速度偏轉(zhuǎn)的入射光束在焦面上的掃描速度并不是常數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)等速掃描，應(yīng)使聚焦透鏡產(chǎn)生一定的負(fù)畸變，使它的實(shí)際像高變小并與掃描角呈線性關(guān)系，為此必須將透鏡設(shè)計(jì)成非球面

21、鏡或用兩個及兩個以上的球面鏡片組代替。所謂f-鏡，就是經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計(jì)，使像高與掃描角滿足關(guān)系式y(tǒng)=f的鏡頭，因此F-鏡又稱線性鏡頭。圖2-1-9偏轉(zhuǎn)角與像高Y的關(guān)系圖F-聚焦物鏡聚焦系統(tǒng)的作用是將平行的激光束聚焦于一點(diǎn)。主要采用f-透鏡，不同的f-透鏡的焦距不同，打標(biāo)效果和范圍也不一樣，常用標(biāo)準(zhǔn)配置的透鏡焦距f160mm，有效掃描范圍110mm。用戶可根據(jù)需要選配型號的透鏡。可選配的F-透鏡有f100mm，有效聚焦范圍65mm。f160mm，有效聚焦范圍110mm。F-聚焦物鏡的種類（a ）CO2 激光F-鏡（雙鏡片結(jié)構(gòu)）圖2-1-10CO2激光通過F-鏡的半場光路示意圖（b）CO2激光F-鏡（

22、單鏡片結(jié)構(gòu)）單鏡片平場掃描鏡的特點(diǎn)：掃描角度寬、掃描范圍大、焦長短，光斑質(zhì)量好，能滿足絕大多數(shù)標(biāo)刻與雕刻工藝的需要。與同種用途的F-鏡相比，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格更低，因而可降低標(biāo)刻或雕刻的成本。圖2-1-11 CO2激光通過單片掃描鏡的半場光路示意圖（c）YAG激光F-鏡（三鏡片結(jié)構(gòu)）圖2-1-12 YAG激光通過F-鏡(三片)的半場光路示意圖2.1.7擴(kuò)束鏡、振鏡、光學(xué)鏡片維護(hù)1、擴(kuò)束鏡的作用：擴(kuò)束鏡是能夠改變激光光束直徑尺寸和發(fā)散角度的鏡頭組件。從激光器射出的激光往往具有一定的發(fā)散角，對于激光加工來說，只有通過擴(kuò)束鏡的調(diào)節(jié)使激光光束變?yōu)闇?zhǔn)直（平行）光束，才能利用聚焦鏡獲得細(xì)小、功率密度高的光斑；

23、擴(kuò)束鏡配合空間濾光片使用則可以使非對稱光束分布變?yōu)閷ΨQ分布，并使光能量分布更加均勻 。圖2-1-13擴(kuò)束鏡示意圖2、擴(kuò)束鏡的主要參數(shù)有： 激光擴(kuò)束倍數(shù)，一般從1.5倍至10倍，擴(kuò)束倍數(shù)越大則對激光發(fā)散角的壓縮比越大?？筛纳萍す馐臏?zhǔn)直度數(shù)。一般看發(fā)散角的毫弧度。 可適用功率。3、擴(kuò)束鏡的種類1）激光可調(diào)型擴(kuò)束鏡（CO2）可調(diào)型擴(kuò)束鏡專為具有較大的發(fā)散角度的激光擴(kuò)束所設(shè)計(jì)。通過調(diào)整擴(kuò)束鏡片間距離，在一定范圍內(nèi)可以消除發(fā)散角度的影響從而獲得經(jīng)擴(kuò)束的準(zhǔn)直性良好的激光束。CO2激光可調(diào)型擴(kuò)束鏡筒結(jié)構(gòu)示意圖如下，它由外筒、內(nèi)筒和頂絲組成。圖2-1-14 CO2激光可調(diào)型擴(kuò)束鏡結(jié)構(gòu)圖2）激光直筒型擴(kuò)束鏡（

24、CO2）直筒型擴(kuò)束鏡是為激光光束準(zhǔn)直性好因而無需調(diào)整光束發(fā)散（收斂）角度的情況而設(shè)計(jì)的，無需調(diào)節(jié)鏡片間距離。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。3）YAG激光擴(kuò)束鏡一般由3個鏡片組成，其特點(diǎn)是： 出光的準(zhǔn)直性好 體積小、長度短圖2-1-15 YAG激光擴(kuò)束鏡外形4、擴(kuò)束鏡維護(hù)特別注意事項(xiàng)1）擴(kuò)束鏡調(diào)整的好壞對激光打標(biāo)效果有很大影響。主要表現(xiàn)在：（a）激光功率下降；（b）打標(biāo)幅面內(nèi)激光強(qiáng)度不均勻；（c）計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中心偏離振鏡頭出光物理中心；2）擴(kuò)束鏡的調(diào)整要求：入射光要在擴(kuò)束鏡進(jìn)光孔中心，出射光要在出孔中心；5、振鏡1）振鏡的作用振鏡，應(yīng)該是稱為“檢流計(jì)”， 它的設(shè)計(jì)思路完全等同于電流表的設(shè)計(jì)，鏡片

25、取代了表針，而探頭的信號由計(jì)算機(jī)控制的05V（或10V）的直流信號取代，以完成預(yù)定的動作。跟電流表不同的是電流表輸出的是電流讀數(shù)，振鏡輸出的是鏡片的轉(zhuǎn)動角度。驅(qū)動鏡片的是伺服電機(jī)，在控制系統(tǒng)中，使用了位置傳感器和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)來保證振鏡系統(tǒng)的精度。2）振鏡的主要參數(shù) 最大掃描角度（機(jī)械角）： 20 小步長階躍響應(yīng)時(shí)間：0.25 ms 線性度: 99.99%,范圍20； 最大零點(diǎn)漂移：15 rad/ C ；重復(fù)精度: 8Rad 輸出信號：155A（普通模式） 3）振鏡維護(hù)特別注意事項(xiàng)：振鏡掃描頭打印失真的解決方法： 產(chǎn)生枕形或桶形失真是振鏡打標(biāo)的一種固有現(xiàn)象,它是由振鏡掃描方式所決定的。解決的

26、方法是對失真進(jìn)行信號校正； 校正的方法有兩種，一種是硬件校正，目前用的較少。另一種就是軟件校正，這是目前我們用得較多的一種； 硬件校正的方法是將D/A卡輸出的模擬信號通過一塊校正卡按照一定的規(guī)律改變其電壓值，再將信號傳送到振鏡頭； 軟件校正的方法是打標(biāo)軟件本身附帶有校正功能，在打標(biāo)過程中，先將數(shù)字信號按照一定的方法進(jìn)行處理，然后再將信號傳送給D/A卡。6、光學(xué)鏡片的擦洗方法1）光學(xué)鏡片清洗的注意事項(xiàng) 用工具來拿取鏡片，例如鑷子等。如有條件時(shí)拿鏡片時(shí)一定要戴指套或橡膠手套。 鏡片要放在鏡頭紙上，以避免損傷。 不要把鏡片放在硬或粗糙的表面，鏡片很容易被刮傷。 純金或純銅的表面不要清潔和觸摸。 2）

27、光學(xué)鏡片清洗的步驟由于設(shè)備長時(shí)間使用，空氣中的灰塵將吸附在聚焦鏡和晶體端面上，輕者降低激光器的功率，重者造成光學(xué)鏡片吸熱，以致炸裂。當(dāng)激光器功率下降時(shí)，如電源工作正常，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查各光學(xué)器件。聚焦鏡是否因飛濺物造成污染。反射鏡金屬膜是否脫落或受損。諧振腔膜片是否污染或損壞。晶體端面是否漏水或污染。3）光學(xué)鏡片的清洗方法： 用空氣球把鏡片表面的浮物吹掉。注意：不要用工廠的壓縮空氣，因?yàn)槠渲泻写罅康挠秃退?，油和水會在膜層表面形成有害的吸收薄膜。將無水乙醇（分析純）與乙醚（分析純）按3:1的比例混合，(或用丙酮或乙醇)，將擦鏡紙疊成一小方塊夾在四指之間沾濕擦鏡紙，一手拿鏡片一手拿紙以鏡片鍍膜紋路

28、方向輕輕擦過，如不干凈換張紙重復(fù)以上動作?；蛴瞄L纖維棉簽或浸入混合液，輕輕擦洗光學(xué)鏡片表面，每擦試一面，須更換一次棉簽或鏡頭紙。注意：如果這一步不能除去污垢，建議換一個鏡片。2.2脈沖YAG激光器裝配調(diào)試2.2.1 Nd:YAG晶體的安裝（與2.1.1相同）2.2.2 氙燈的安裝脈沖YAG激光的雙燈聚光腔結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2-1所示：1.燈壓蓋2.7X140 氙燈3.O型密封圈4.過水套5.頂板(140)6.上端頭(I)7.上端頭(II)8.上 下水冷塊(140)9.上 下瓦塊(140)10.燈石英玻璃管1311.YAG晶體7X15012.棒石英玻璃管1313.O型密封圈14.水套I15.水套

29、II16.O型密封圈17.上中端頭(I)18.上中端頭(II)19.棒水套20.O型密封圈21.棒壓蓋22.O型密封圈23.棒套24.護(hù)套25.小孔光欄26. 左下端頭27.右下端頭28. O型密封圈29. 左擋板30. 右擋板圖2-2-1 聚光腔結(jié)構(gòu)示意圖圖2-2-2 聚光腔俯視機(jī)械圖按圖2-2-2拆去螺釘1、2。參看圖2-2-1，將頂板（140）、上端頭(I)、上端頭(II)、上中端頭(I)、上中端頭(II)和兩只泵浦燈一起垂直提起。將頂板頂面向下放平，卸下兩端燈壓蓋，小心將泵浦燈沿軸向輕輕抽出。將新泵浦燈沿軸向輕輕裝入，使燈兩端伸出長度一致，套上O型密封圈，將兩端燈壓蓋裝好、壓緊，再將上

30、述頂板等組件還原裝好、壓緊。整個過程避免碰其它光學(xué)器件及調(diào)整裝置，以免相對位置發(fā)生變化。注意：避免損壞英玻璃管。起動內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，檢查腔體無滲漏水現(xiàn)象，換泵浦燈過程完畢。2.2.3光路的調(diào)整1、主光路1）裝配好激光器聚光腔后，先取下半反膜片座及全反膜片座。2）將小孔光闌分別套上晶體棒套兩端，并將指示光調(diào)到與YAG晶體軸線同軸，即指示光同時(shí)透過晶體棒套兩端的小孔光闌，并在白紙上呈現(xiàn)一個圓形的紅色光斑，（將晶體反射到指示光濾光片上的點(diǎn)調(diào)至與濾光片上小孔重合為止）。將另一小孔光闌裝入45半反鏡座小孔上，檢查經(jīng)過晶體的兩端小孔光闌的指示光是否穿過反射鏡小孔中心，即三個小孔是否成一條直線，若有所偏移，則分

31、別調(diào)整45半反鏡座或聚光腔，直到三個小孔準(zhǔn)直成一條直線。3）將半反膜片架裝上導(dǎo)軌，鎖緊后，并將指示光反射點(diǎn)調(diào)入晶體棒套一端的小孔光闌內(nèi)。4） 將全反膜片架裝上導(dǎo)軌，鎖緊后，并將指示光反射點(diǎn)調(diào)入晶體棒套另一端的小孔光闌內(nèi)。5） 取下三個小孔光闌。打開主電源，將激光輸出能量調(diào)到較低值，微調(diào)全反膜片架，利用上轉(zhuǎn)換片和曝光相紙進(jìn)行觀察，使激光光斑成規(guī)則的圓形。若光斑左右存在缺隙，則調(diào)整全反膜片架的右端調(diào)節(jié)螺釘。若上下存在缺隙，則調(diào)整半反膜片架的下端調(diào)節(jié)螺釘，直到光斑較圓，且激光能量分布均勻，激光與指示光同軸。此時(shí)，激光輸出質(zhì)量最好。注意事項(xiàng)：a) 調(diào)整全反膜片架和半反膜片架時(shí)一次調(diào)整幅度不宜過大。b)

32、 應(yīng)在工作電壓較低時(shí)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整激光輸出時(shí)，切勿將手觸及氙燈兩端的電極，以免發(fā)生觸電事故。2、光纖傳輸激光光路調(diào)整1）光纖傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)主要由耦合裝置和光纖兩大部分組成。2)耦合裝置耦合裝置由一套復(fù)合聚焦鏡組成，其結(jié)構(gòu)圖如下： 光纖 激光束 圖2-2-3光纖耦合裝置結(jié)構(gòu)圖注意：在裝配復(fù)合聚焦鏡時(shí)，鏡片要清洗干凈。3）光纖的結(jié)構(gòu)及激光在光纖中的傳輸光纖的結(jié)構(gòu)圖2-2-4。圖2-2-4光纖的結(jié)構(gòu)圖光纖是一種帶有涂層的透明介質(zhì)細(xì)絲。通常由石英芯和二層塑料涂層組成。在光纖進(jìn)行耦合時(shí)或在適當(dāng)?shù)娜肷浣?，可以使折射光線在光纖端面上的入射角大于全反射的臨界角，這樣，激光在光纖端面上發(fā)生內(nèi)全反射，經(jīng)過多

33、次這樣的內(nèi)全反射，激光就可以從光纖的一端傳到另一端，直至輸出為止。光纖是一種易斷材料，因此，在每次拆卸光纖時(shí)，切勿將光纖彎曲度低于90。3）光纖的安裝注意：在光纖安裝之前，必須認(rèn)真檢查光纖端面（可用顯微鏡進(jìn)行目視觀察，不得有任何損傷） 1.光纖插頭2.光纖連接套3.光纖固定套4.光纖護(hù)套5.光纖 圖2-2-5 光纖耦合裝置結(jié)構(gòu)(1)檢查光纖端面（可借助顯微鏡）若有污染，可按“光纖端面的清洗”提供的方法，將光纖端面清潔干凈。(2)將光纖插頭插入光纖插座，并使定位芯嵌入到定位槽，一邊輕輕向前推，一邊輕輕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)光纖連接套。(3)注意在光纖的安裝和使用中不要折彎光纖，以免光纖折裂。4）光纖端面的清

34、洗(1)用吹氣球吹掉光纖端面的灰塵。(2) 用無塵擦試紙或高級鏡頭紙醮少量酒精輕輕擦拭光纖表面的污物。(3) 每次裝拆光纖時(shí)，都必須先擦洗好光纖端面，清洗時(shí)請注意不要劃傷端面。5）光纖耦合裝置的調(diào)整步驟(1) 先調(diào)整4個45反射座，讓紅光通過每個鏡片的中心；(2) 將45反射鏡反射的光點(diǎn)調(diào)至光纖輸入耦合裝置的孔中心處，均勻鎖緊四周的固定螺釘。(3) 將光纖觀察鏡放至光纖的同軸處，光纖輸出端對著日光燈，觀察光點(diǎn)是否在光點(diǎn)上，若不在，則調(diào)整45反射角度，若光點(diǎn)較大或很模糊，則手動旋調(diào)光纖輸入耦合裝置，調(diào)整光纖與耦合裝置之間的距離，將在光纖上的亮點(diǎn)調(diào)至最小最清晰位置為最佳。最后調(diào)整45反射角度，將亮

35、點(diǎn)調(diào)至光纖的中心處。且光纖輸出端是實(shí)心的紅光光點(diǎn)。3、聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng)主要由復(fù)合聚焦鏡和軸升降裝置和可旋轉(zhuǎn)聚焦系統(tǒng)組成，激光加工通常需要一定的離焦量，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發(fā)成孔，離開激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度分布相對均勻，離焦方式有兩種正離焦與負(fù)離焦，焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)要求熔深較大時(shí)采用負(fù)離焦。焊接薄材料時(shí)，宜用正離焦。（1）焊接：采用負(fù)離焦（2）切割：采用焦點(diǎn)在工件之中（3）打孔：采用焦點(diǎn)在工件1/3處（4）標(biāo)記：采用焦點(diǎn)在平面上實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目3 激光打標(biāo)機(jī)的使用3.1 激光電源的使用激光電源是激光泵浦源（氪燈）的電力提供系統(tǒng)。激光

36、打標(biāo)機(jī)的激光電源由主電路、控制電路、保護(hù)電路等組成。保護(hù)電路有電源內(nèi)部保護(hù)和外部保護(hù)。內(nèi)部保護(hù)主要有：欠電壓和失電保護(hù)、過流保護(hù)等。外部保護(hù)主要有：冷卻介質(zhì)流量保護(hù)和溫度保護(hù)。激光輸出電流通過IGBT的導(dǎo)通和截止來調(diào)節(jié)，IGBT工作在開關(guān)頻率自適應(yīng)變化的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)它開通時(shí)間加長，關(guān)斷時(shí)間變短時(shí)，電流則增大，反之電流則減小。380V或220V交流電同時(shí)加到升壓變壓器，變壓器輸出1.6kV高壓，加到點(diǎn)火線圈原邊電壓為1000V左右。按一下點(diǎn)火開關(guān)，延時(shí)510秒鐘后，點(diǎn)燃氪燈。在點(diǎn)火同時(shí)，控制板工作使IGBT處在導(dǎo)通狀態(tài)下，維持氪燈在7A左右的電流。調(diào)整多圈電位器來改變IGBT通斷占空比，可使電源

37、輸出電流在7A25A之間變化。YAG晶體在氪燈發(fā)出的強(qiáng)光激發(fā)下產(chǎn)生激光?？刂仆ㄟ^氪燈電流的大小即可控制激光的強(qiáng)弱。CT-LMK50-B型激光打標(biāo)機(jī)采用普通型激光電源，點(diǎn)火和電源電流調(diào)節(jié)為手動調(diào)節(jié)，面板示意圖如下圖：圖3-1-1 激光電源操作面板圖各功能控件介紹：“保護(hù)”指示燈：為外部保護(hù)（冷卻介質(zhì)流量保護(hù)和溫度保護(hù)）報(bào)警指示?！斑^流”指示燈：為激光電源內(nèi)部保護(hù)（欠電壓和失電保護(hù)、過流保護(hù)，功率元件超溫）報(bào)警指示?？諝忾_關(guān)：為激光電源總開關(guān)。數(shù)顯表：顯示激光電源輸出電流。多圈電位器：順時(shí)針調(diào)節(jié)，激光電流增大，調(diào)節(jié)范圍7A25A?！皢印卑粹o：為點(diǎn)火按鈕，按下后（510）秒左右氪燈點(diǎn)燃?！巴Ｖ埂卑?/p>

38、鈕：為關(guān)燈按鈕，按下后氪燈立即熄滅。3.2 聲光電源聲光電源是聲光Q開關(guān)的電力驅(qū)動和控制電源，控制調(diào)制頻率和脈寬。在激光腔內(nèi)起調(diào)Q作用的聲光Q開關(guān)，其作用是將連續(xù)的激光調(diào)制成所需的高峰值脈沖激光（頻率：200Hz50kHz），由于Q開關(guān)器件的插入損耗，其時(shí)激光器的平均輸出功率有所下降，但峰值功率大大提高，從而改善激光刻蝕的效果。調(diào)制原理見下圖： 激光調(diào)制前 激光調(diào)制后 圖3-1-2聲光調(diào)制原理圖激光打標(biāo)機(jī)可以采用外控和內(nèi)控型聲光電源，頻率和脈寬的調(diào)節(jié)通過軟件和硬件調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。下圖為開放式一體化高速激光打標(biāo)機(jī)的聲光電源操作面板。（其他形式的打標(biāo)機(jī)略有不同）圖3-1-3 聲光電源操作面板聲光電源操

39、作面板功能如下。FREQUENCY（頻率）：表中顯示實(shí)際頻率。電位器調(diào)節(jié)頻率高低。頻率的選擇刻蝕金屬時(shí)，頻率一般為（23）kHz；金屬相變（打黑）時(shí)，頻率一般為20kHz左右。FREQUENCY（調(diào)節(jié)）：頻率微調(diào)電位器。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向調(diào)低。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向調(diào)高。RUN（運(yùn)行）：工作運(yùn)行指示燈。運(yùn)行時(shí)燈亮。ALARM（報(bào)警）：報(bào)警指示燈。出錯時(shí)燈亮。INNER（內(nèi)控）：內(nèi)部頻率控制。內(nèi)部控制頻率信號。OUTER（外控）：外部頻率控制。外部控制頻率信號。T-on（開）/T-off（關(guān)）/RUN（運(yùn)行）：本機(jī)采用RUN模式 ，T-on/T-off為測試開關(guān)。M1/M2/M3：打標(biāo)模式選擇。M1 脈沖操

40、作模式（通常運(yùn)行M1模式）；M2 首脈沖抑制操作模式；M3 逐脈沖抑制操作模式。脈沖控制模式介紹：脈沖操作（M1）：這是一種典型的調(diào)制方式。激發(fā)激光的過程在施加射頻信號的期間停止，激光晶體棒由于吸收氪燈的能量而積累了大量的能量，一旦解除射頻信號，反射光束恢復(fù)原來的路徑，激光將釋放出峰值巨大的激光脈沖。在出光期間給Q開關(guān)元件施加上一系列射頻脈沖群，周期性的關(guān)斷和釋放激光，從而對工件進(jìn)行打標(biāo)處理。首脈沖抑制操作（M2）：驅(qū)動器工作于上一種調(diào)制方式時(shí)，在出光控制有效之前，射頻信號施加了相對長的時(shí)間，晶體棒積累了巨大的能量激光脈沖，因此第一個激光脈沖的峰值功率比后續(xù)脈沖的高的多，第一個燒蝕點(diǎn)深度也比后

41、續(xù)的深的多，打標(biāo)時(shí)即出現(xiàn)“火柴頭”現(xiàn)象。因此我們引入了首脈沖抑制功能。從出光控制信號有效的第一個沿起，射頻包絡(luò)線緩慢下降，使Q開關(guān)元件緩慢打開，抑制第一個激光脈沖的峰值功率，使其與后續(xù)的相等，從而消滅“火柴頭”現(xiàn)象，使標(biāo)刻深度均勻。逐脈沖抑制操作（M3）：這種方式用于塑料和木材等材料的加工場合。從每一個出光有效信號前沿起，射頻信號包絡(luò)線緩慢下降，而后維持于出光狀態(tài)直至控制信號變?yōu)闊o效電平?？刂菩盘栆坏┳?yōu)橛行щ娖剑漕l信號迅速出現(xiàn)并維持至控制信號再變?yōu)闊o效電平。3.3激光水冷系統(tǒng)激光水冷系統(tǒng)可通過其前操作面板，進(jìn)行設(shè)置工作溫度。通過設(shè)置上、下限溫度，使制冷機(jī)在達(dá)到上、下限溫度時(shí)停止、啟動。溫度

42、的上、下限應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行合理的設(shè)置：可以在1830之間設(shè)置，當(dāng)環(huán)境溫度較高（30）時(shí)，制冷溫度上、下限分別設(shè)為30、25。當(dāng)環(huán)境溫度較高（30）時(shí)，制冷溫度上、下限分別設(shè)為28、23。注意：1、激光水冷系統(tǒng)開機(jī)3分鐘之后，才可開激光電源。2、待激光水冷系統(tǒng)壓縮機(jī)停止后，才可關(guān)斷激光水冷電源。3.4 主機(jī)操作控制操作面板如圖3-1-4，激光電源操作面板見圖3-1-1。圖3-1-4 控制操作面板圖1) 指示燈（綠燈）：亮，表示接通系統(tǒng)主電路2) 急停：按下，切斷主電路。3）鑰匙：右旋打開，接通系統(tǒng)主電路。4) 水泵：按下，接通水泵，冷卻系統(tǒng)工作。5) 掃描：按下，接通光學(xué)掃描驅(qū)動源。6)

43、 指示：按下，接通半導(dǎo)體激光指示器，光路有紅光輸出。CT-LMK50-B型激光打標(biāo)機(jī)操作步驟1) 合上機(jī)柜后面主空氣開關(guān)。2) 插入鑰匙，順時(shí)針轉(zhuǎn) 903) 按下水泵開關(guān)，冷卻系統(tǒng)工作，水泵接通 4) 合上激光電源空氣開關(guān)，按下RUN開關(guān)，510秒鐘后自動點(diǎn)亮氪燈，電流表顯示7A左右。5) 調(diào)整旋鈕，改變輸出氪燈電流大?。娫磧?nèi)部設(shè)置電流在725A，超過33A關(guān)掉IGBT，超過40A切斷主繼電器）。6) 依次打開計(jì)算機(jī)、掃描、聲光，指示按鈕。7) 進(jìn)入WINDOWS操作系統(tǒng)，打開激光標(biāo)記軟件，設(shè)置合適參數(shù)后，進(jìn)行激光打標(biāo)工作（軟件操作見CTMARK標(biāo)記軟件操作手冊）。8) 標(biāo)記工作完成后，依次

44、關(guān)閉指示、聲光、掃描、計(jì)算機(jī)，激光電源開關(guān)。9) 最后等待I分鐘關(guān)閉水泵開關(guān)。然后拉下空氣開關(guān)，斷開整機(jī)供電。注意:在不標(biāo)刻時(shí)可將激光電源置于休眠(SLEEP)狀態(tài)。3.5 激光標(biāo)記工藝激光標(biāo)記的文字圖案是否清晰美觀除了與設(shè)備本身的性能有關(guān)外，很大程度上取決于激光標(biāo)記采取的工藝方法是否合適。下面從幾個方面介紹影響激光標(biāo)記效果的相關(guān)因素：1、激光與工件表面的作用高能量密度的會聚激光作用在工件表面，因?yàn)楣ぜ砻嫣匦圆煌瑫l(fā)生變化。2、工件表面被刻蝕。物質(zhì)表面在激光高能量的照射下表面分子迅速氣化，露出工件內(nèi)層的物質(zhì)。激光標(biāo)刻可除去表層物質(zhì)露出內(nèi)層物質(zhì)，形成顏色對比產(chǎn)生刻蝕的效果。3、工件表面物質(zhì)在激

45、光高能量的照射下，形成氧化層。此時(shí)激光脈沖的能量不高，不足以讓物質(zhì)表面氣化。例如，我們通常所說的在光亮不銹鋼的表面可以標(biāo)記出黑色的效果，實(shí)際上“黑色”為不銹鋼在高溫下產(chǎn)生的氧化物。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目4 激光焊接機(jī)的使用4.1主機(jī)操作本機(jī)為液晶顯示、單片機(jī)控制的激光電源。用戶通過操作鍵對多種激光波形和參數(shù)進(jìn)行編程（程序可貯存199組），從而實(shí)現(xiàn)對工作電流、工作頻率、脈沖寬度和焊接斑點(diǎn)直徑的智能化控制。具有控制功能強(qiáng)，性能穩(wěn)定，體積小，操作方便且便于維修等特點(diǎn)。圖4-1-1 激光面板示意圖液晶顯示內(nèi)容有“開機(jī)”(或“關(guān)機(jī)”)、“切換 ”、“程序號 ”、“電流 A”、“脈寬 ms”、“頻率 Hz”和“光斑直徑

46、 mm”等。按“選擇”鍵，光標(biāo)在液晶顯示屏上移動至所需編輯或操作選項(xiàng)處；按“調(diào)節(jié)”鍵，光標(biāo)所在處后面的數(shù)字減少可增加；按“OK”鍵，前面的編輯或操作得到確認(rèn)。1、開機(jī)a. 閉合空氣開關(guān)，接通動力電源；b. 用鑰匙開關(guān)接通電源；c. 按“選擇”鍵，將光標(biāo)移動至“開機(jī)”處，按“OK”鍵。大約75秒鐘后，機(jī)器自動鳴笛一聲，液晶顯示“關(guān)機(jī)”，氙燈預(yù)燃成功。2、裝載程序預(yù)燃成功后，液晶屏上自動調(diào)出第一組焊接參數(shù)程序。在裝載狀態(tài)下，將光標(biāo)移至“程序”處，按組合鍵或可逐個調(diào)用其它已貯存的焊接參數(shù)程序。3、編程本系可以統(tǒng)貯99組焊接參數(shù)程序。用戶使用時(shí)可以選擇適當(dāng)焊接參數(shù)的程序進(jìn)行焊接。程序編輯方法如下：首先

47、將光標(biāo)移至“程序”處，按“調(diào)節(jié)”鍵，調(diào)出不同的參數(shù)組，找到該參數(shù)的編號，按“OK”鍵，進(jìn)入該組參數(shù)的編輯狀態(tài)。 將光標(biāo)移致“電流”或“脈寬”處，按“調(diào)節(jié)”鍵，可設(shè)置電流或脈寬。將光標(biāo)移致“分段號”，按“調(diào)節(jié)”鍵，設(shè)置參數(shù)在各段之間切換并對應(yīng)各段的編號。增加波形段數(shù)，可按“調(diào)節(jié)”鍵，最多允許15段。如要刪除某一波形段數(shù)，就將該段脈寬設(shè)置為“0”，再按“OK”鍵，則該段被刪除。4、關(guān)機(jī)按“選擇”鍵，光標(biāo)移至“關(guān)機(jī)”處，按“OK”鍵，5秒鐘后，機(jī)器長鳴一聲，主電源關(guān)斷成功。再按“停機(jī)”按鈕，關(guān)斷控制電源。最后關(guān)斷空氣開關(guān)。此時(shí)按空氣開關(guān)使整機(jī)斷電。每次開關(guān)機(jī)時(shí)，每個繼電器的通斷吸合按程序執(zhí)行的，用戶

48、仔細(xì)聽是有一定規(guī)律的，如果在開機(jī)時(shí)聽到繼電器吸合不正常如抖動或不規(guī)律等，有可能是印制板沒有插到位或者是松動了，插緊后再開機(jī)。 4.2焊接操作 圖4-1-2 焊接機(jī)操作面板圖焊接操作面板使用說明：驅(qū)動： 按下驅(qū)動鍵可啟動工作臺校正： 專用于調(diào)光和指示，如安裝有夾具一般情況下可減少使用該功能回零： 按下此鍵則工作臺將回到最初的零點(diǎn)位。程序： 按下程序鍵，可走預(yù)先設(shè)好的程序。程控： 按下驅(qū)動鍵后，按下程控鍵，再踩腳踏開關(guān)或按程序鍵，則工作臺開始走預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序并出光。手控： 按下手控鍵，就出激光。切換開關(guān)是根據(jù)需求對Y軸和旋轉(zhuǎn)夾具之間進(jìn)行切換。X，X，Y，Y則是對工作臺進(jìn)行微調(diào)。有關(guān)CNC、PLC

49、等數(shù)控系統(tǒng)使用說明見說明書。4.3焊接工藝激光焊接質(zhì)量除了與設(shè)備本身的性能有關(guān)外，很大程度上取決于激光焊接時(shí)所選用的工藝參數(shù)和工藝方法。下面從幾個方面介紹激光焊接效果的相關(guān)因素：4.3.1激光與零件表面的作用1、不同能量密度的會聚激光作用在零件表面時(shí)，零件表面特性會發(fā)生不同變化。一定能量密度的激光作用在金屬零件表面時(shí)，使零件表面瞬間達(dá)到融化溫度，形成融池并伴隨產(chǎn)生分子氣化。當(dāng)這種作用發(fā)生在緊貼的兩個零件表面時(shí)，使緊貼的兩個零件表面同時(shí)生成融池，且融化物產(chǎn)生互滲作用，冷卻后達(dá)到焊接的效果。2、一定能量密度的激光作用在金屬零件表面時(shí)，使零件表面瞬間達(dá)到融化溫度，形成融池。此時(shí)若用純氧高速將融池內(nèi)的

50、融化物吹走就形成切割作用。3、一定能量密度的激光作用在零件時(shí)，可形成氧化層。此時(shí)激光脈沖的能量不高，不足以讓物質(zhì)表面形成融池或氣化。例如，我們通常所說的在光亮不銹鋼的表面可以標(biāo)記出黑色的效果，實(shí)際上“黑色”為不銹鋼在高溫下產(chǎn)生的氧化物。 4.3.2激光光束質(zhì)量1、高質(zhì)量的激光光束猶如的焊槍頭（或切割頭或刻刀），會在零件表面留下各種的痕跡，而達(dá)到焊接、切割或標(biāo)刻的效果。用上轉(zhuǎn)換片在激光傳輸?shù)墓饴飞嫌^察（遠(yuǎn)離焦點(diǎn)），激光束照在上轉(zhuǎn)換片上，如果光斑為規(guī)整的圓、且內(nèi)部“綠色”光暈分布均勻，說明光束質(zhì)量較好；若光斑呈橢圓狀且光斑內(nèi)部“綠色”光暈有明顯缺陷，則光束質(zhì)量較差?？赏ㄟ^以下方法可以改善激光光束質(zhì)

51、量：2、光斑橢圓，則可微調(diào)全反和半反膜片架，將其調(diào)整成規(guī)整的圓（可按5.3.1的方法進(jìn)行調(diào)整）。3、光斑內(nèi)部有明顯缺陷，則光學(xué)膜片表面受到污染，需要清理。4、在水冷光闌兩維調(diào)整架上安裝適當(dāng)孔徑的小孔光闌，這樣激光輸出能量會有所下降，但光束質(zhì)量會得到改善。4.3.3焦點(diǎn)位置的影響經(jīng)過聚焦的激光光束如下圖所示，應(yīng)使零件焊接面位于焦深范圍內(nèi)。此時(shí)激光功率密度最高，激光焊接效果最好，通常我們通過調(diào)節(jié)聚焦筒來觀察在激光與金屬作用時(shí)產(chǎn)生的火花和聲音來識別零件表面是否在焦深范圍內(nèi)。有時(shí)為了達(dá)到特殊焊接效果，可通過正離焦和負(fù)離焦來實(shí)現(xiàn)淺焊和深焊。 4.3.4保護(hù)氣體對焊接質(zhì)量的影響在激光焊接時(shí)，金屬材料表面瞬

52、間達(dá)到融化溫度，此時(shí)金屬材料表面與空氣中的氧發(fā)生劇烈反應(yīng)而形成氧化層。為降低氧化作用，用適量的惰性氣體吹拂焊接表面，使焊接表面瞬間與氧氣隔離，達(dá)到提高質(zhì)量的效果。4.3.5激光脈沖頻率與焊接速度對焊接質(zhì)量的影響當(dāng)激光脈沖頻率較低而焊接速度較高時(shí)，形成點(diǎn)焊，也就是說相鄰焊接斑點(diǎn)間首尾不能相接。由于焊接斑點(diǎn)直徑是一定的，所以只有當(dāng)激光脈沖頻率與焊接速度相匹配時(shí)，才能形成滿焊。近似公式如下：焊接速度激光脈沖頻率X激光焊接光斑直徑X（光斑重疊率）式中，光斑重疊率：相鄰兩光斑在直徑方向的重疊率。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目5 激光在線噴碼機(jī)的使用激光在線噴碼機(jī)在開機(jī)后，具體使用見使用說明書實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6 激光高速雕刻機(jī)的使用激光雕刻機(jī)可以在打標(biāo)機(jī)的基礎(chǔ)上安裝雕刻板卡實(shí)現(xiàn)雕刻功能，具體使用見激光高速雕刻使用說明書實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目7 激光雕刻切割機(jī)的使用激光雕刻切割機(jī)開機(jī)后，具體使用方法見EZCAD 1.0操作使用說明書、激光切割加工插件使用說明書。-第35頁- 共36頁