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【Rayclass | 锐课堂】第16期:QCW激光器焊接尺寸一致性,究竟可以多精准?
时间:2019-04-26来源:原创文章


QCW准连续

随着现代激光技术的发展,激光在不同行业领域的应用也更加深入, QCW准连续激光器的焊接技术已经广泛应用于3C领域,如手机各类模组、中板盖板等各种工业制造中。

QCW准连续激光器的点焊应用正在快速替代传统的Nd:YAG激光器。与传统Nd:YAG激光器相比,QCW准连续激光器拥有更优的加工稳定性。

针对QCW准连续激光器在精密焊接领域应用的稳定性,本期【Rayclass | 锐课堂】我们用锐科激光150W的QCW准连续光纤激光器做了相关实验分析。

首先我们来看看锐科激光的几款QCW准连续光纤激光器产品主要参数及其应用。

型号

峰值功率

(W)

单脉冲能量(J)

脉宽

(ms)

行业应用

RFL-QCW75

750

7

50

3C精密焊接、切割、打孔

RFL-QCW150

1500

15

50

3C精密焊接、切割、打孔

RFL-QCW450

1500

0.9

0.6

3C精密焊接、打孔

1)

试验材料

2.5mm厚的304不锈钢

2)

试验设备

150W QCW准连续光纤激光器

扫描振镜激光焊接平台

3)

试验方法

分别在2.5mm厚304不锈钢上打出50个焊点,通过测量焊点尺寸,分析焊点均匀度及激光器出光稳定性。

4)

试验过程

针对不同功率段,不同脉宽,我们进行了以下试验设计。

峰值功率(W)

脉宽(ms)

单脉冲能量(J)

焊点尺寸

熔深

300

2

0.6

4

1.2

8

2.4

10

3

500

2

1

4

2

8

4

10

5

750

2

1.5

4

3

8

6

10

7.5

1000

1

1

2

2

4

4

8

8

1500

0.5

0.75

1

1.5

2

3

3

4.5

5)

试验结果

从图1中可以看到,从外观上来看,焊点尺寸一致性很好,焊点形态饱满,圆度很高。

1 焊点图,其中峰值功率为750W,脉宽为2ms

接下来,再从实际测量每个焊点尺寸来看看:

  1. 下图是峰值为300W,脉宽分别为2ms、4ms、8ms和10ms的焊点尺寸与测试次数图。下表是根据下图统计而来的数据分析表。从表中可以得知焊点尺寸偏差范围在2.1%~7.5%,焊点尺寸一致性很好

焊点尺寸

300W×2ms

300W×4ms

300W×8ms

300W×10ms

最大值

0.32

0.34

0.38

0.42

最小值

0.31

0.32

0.34

0.36

平均值

0.31

0.33

0.36

0.39

上偏差

2.08%

3.85%

7.45%

7.48%

下偏差

-2.69%

-4.04%

-5.98%

-6.21%

  1. 下图是峰值为500W,脉宽分别为2ms、4ms、8ms和10ms的焊点尺寸与测试次数图。下表是根据下图统计而来的数据分析表。从表中可以得知焊点尺寸偏差范围在2.1%~7.1%,焊点尺寸一致性很好

焊点尺寸

500W×2ms

500W×4ms

500W×8ms

500W×10ms

最大值

0.36

0.47

0.59

0.65

最小值

0.32

0.45

0.55

0.62

平均值

0.34

0.46

0.57

0.64

上偏差

5.80%

1.81%

3.15%

2.65%

下偏差

-7.14%

-1.89%

-4.54%

-2.07%

  1. 下图是峰值为750W,脉宽分别为2ms、4ms、8ms和10ms的焊点尺寸与测试次数图。下表是根据下图统计而来的数据分析表。从表中可以得知焊点尺寸偏差范围在2.0%~5.3%,焊点尺寸一致性很好

焊点尺寸

750W×2ms

750W×4ms

750W×8ms

750W×10ms

最大值

0.39

0.54

0.70

0.80

最小值

0.36

0.51

0.65

0.72

平均值

0.37

0.52

0.68

0.76

上偏差

4.42%

2.58%

3.32%

5.20%

下偏差

-4.17%

-2.02%

-4.22%

-5.33%

  1. 下图是峰值为1000W,脉宽分别为4ms和8ms的焊点尺寸与测试次数图。下表是根据下图统计而来的数据分析表。从表中可以得知焊点尺寸偏差范围在3.2%~7.3%,焊点尺寸一致性很好

焊点尺寸

1000W×4ms

1000W×8ms

最大值

0.59

0.74

最小值

0.51

0.69

平均值

0.55

0.71

上偏差

6.47%

3.87%

下偏差

-7.27%

-3.16%

6)

结论

QCW激光器良好的焊点尺寸一致性,表示其功率输出十分稳定,这也是其相较于传统Nd:YAG激光器的一个明显优势。

正是因为功率输出的稳定性,才能保证在大批量生产时,产品焊接质量的稳定性。

除了焊点尺寸,功率输出稳定性的另一个衡量标准是熔深,后期【Rayclass | 锐课堂】我们将继续用熔深实验数据进行介绍。

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