新型高效金刚石圆锯片激光焊接系统的开发

　　济南神威激光加工有限公司济南2500222华中理工大学激光技术国家重点实验室，武汉430074提要在迈统地，厂主要渺焊接设备的基础上。我们新型的高功年约4撤电渺励阶工位圆锯片激光焊接工作台。成功地开发出性价比优良的高效金刚石圆锯片激光焊接系统，该系统具有长期运转性能可靠运行费用低。焊接质量等突出特点，接质量检验手段。德国的8，16；1公金刚石圆锯片在石材加工建筑装潢高速公路切割中应用非常广泛。用量很大。传统的500，以卞锯片都是采用烧结和钎焊的方法进行刀头与基体的连接，由于其强度低特别是高温强度低。切割中会出现巧头以的事故所以国外市场十逐步被激光焊刚石圆锯片所替代。

　　激光焊接圆锯片具有以下优点，激光焊接时。锯片刀基。刀头结合面融化形成共结晶组织，焊缝强度高于母材。其弯曲断裂强度可达18爪1断口在刀头而采用钎灼时巧基刀头结面靠钎料融化渗透而连接。其弯曲强度仅为350抑洲断门在焊缝焊缝为细小均匀的柱状组织，不易产生裂纹。保证圆锯片在高速切削。冲击载荷，焊接速度快。焊缝极窄。热影响区小。对金刚石没有影响，锯片整体几乎无变形。保证了产品的最佳性能。

　　金刚石圆锯片的激光焊接技术始于80年代后期，美国的勤，公司最先采用激光切割圆锯片基体。并逐渐发展到用激光焊接金刚石锯片。此后几家欧洲工具制造商也采纳这种新技术1.

　　英国的1必8金刚石工具公司于1985年引进激光焊接技术，并投资25万英镑用于开展这种高技术方司已研宄出新的全自动激光焊接方法，大大地提高了广品的焊接强度。比利时的，318，公司己有大批量激光焊接圆锯片投放市场。意大利的金刚石工具制造商，公司率先应用激光焊接金刚石圆锯片，采用3002激光器用于焊接干式切片，开辟了新的应我国是石材大国，也是金刚石锯片生产大国。我国在激光焊接金刚石锯片领域起步并不晚，生产技术也较成沾5.但现耵生产他场71冲能与国外相比。其主要原因是我国在金刚石锯片生产中。般选择了进口成套设备或自制配套设备两条道路。进口设备性能较好，但价格昂贵。运行费用高，因而生产成本高。缺乏市场竞争力。自制配套设备价格和设备运行费用相对较低。但设备使用性能及配套性较差，因而产品质量欠佳也无市场竞争力。因此开发高质量金刚石锯片激光焊接设备对于我国的金刚石锯片质量的提高具有重要意义，也必然具有良好的经济和社会效益。

　　2基于我国现有技术开发金刚石圆锯片激光焊接系统的可行性经过近十年的研宄开发和推广应用。高功率激光技术在我国的材料加工领域已获得了广泛的应用，特别是在激光的材料面改性激光面处理和熔覆等方面更取得了明显的经济和社会效益。经分析我1999年10月1日收稿们认为影响金刚石锯片激光焊接质量的主要因素是我国现有的高功率激光器的光束质量普遍比较差激光热处理只是面加热，激光功率密度要求较低45评，2.光斑尺寸较大，但要求光强分布比较均匀。般情况下。激光器可以在多模条件下运行。激光束的发散角可以比较大，也就是说激光束的光束质量要求不高，激光焊接则对光束质量提出了不同的要求。对于激光焊接。由于要达到材料熔化，要求有较高的功率密度弘105106冒。此外。为满足对焊缝的宽度和深度以及焊缝质量要求，对激光束的聚焦半径和焦深都提出了定的要求。这就要求光束的聚焦能力比较强，也即光束质量的要求比较高。

　　激光束的光束质量可用光束的厘2参数来7Mz光束的光腰半径远扬发散角基模高斯光束的光腰半径基模高斯光束的远场发散角由此可，采用厘2评价光束，也就是评价个实际光束与基模尚斯光束的偏差。而基模高斯光束对于焊接等穿透加工方式来说是最适宜的即具有最大的可聚热能力和最大的焦深1因此，2以很好地评价个实际光束是否适宜于穿透加工方式的应用。

　　肘2参数值的大小基本上决定了个光束是否适宜于穿透加工方式由上可相同的激光功率密度和焊接速度。

　　参数不同。焊接深度明显不同。焊缝质量也不同，高斯基模或准高斯基模具有最佳深度化。

　　我国现有的可靠运转的高功率激光器主要是高功率柿流⑶激光旧碟流⑶放忙低，运行可靠，技术成熟。但最大的缺点是光束质量低，只能用于材料的面处理。但是华中理工大学激光技术国家重点实验室通过国冢重点科技攻关采用多项独创的新技术成功地开发出约束放电激励横流高功率2激光器，具有可与国外产品相媲美位加工机床和加工工艺，成功地开发了高级金刚石锯片激光焊接生产线。

　　路转换器。工作台与工装夹1组成1激光器发出的光将通过工位光路转换器的反射镜的不同组合达到各个工位；焊接工作台带动锯片旋转。并可以调整定的帧角。以满足接倾角的需要1装夹具起定位和夹紧刀头的作用。

　　放电激励横流高功率，2激光器，最大输出功率2000模式为丁肘00+丁厘0.该激光器兼具横流激光器及纵流激光器的优点。光束质量好并且稳定。运行成本低，出气消耗量极小。光束质量稳定。能焊接该激光器的放电结构可以获得矩形区域内均匀的，益区，配合多折折或折可调整转换。激光谐振腔产生准坫模或饪阶模激光输出效率命3，工位光路转换器由气缸反射镜45反射镜电控部分聚焦透镜及调焦系统组成。焊接工作台呈品字形结构摆布在工位光路转换器的个方向。品字形结构使得激光到达工件的光程相等。焊同规格的销片时。可以设置同样的工艺参数，使得整批锯片质量稳定致。激光器工作0，激光经光闸输出。光闸在工作过程中始终处于开启状态。在等待焊接状态。

　　激光由反射镜1发射到激光吸收堆后面水冷，此时工位皆无激光输出。当某工位焊接时。只需驱动反射镜12或3，将激光导入对应的45反射镜。经45反射镜反射的激光将沿垂直方向经过透镜聚焦后作用于工件上，转换器电控系统根据设定的逻辑关系反射镜23和1的逻辑关系相反。改变激光束的走向。实现激光资源的合理分配，系统工作时。工位可以独立工作。也可以分时联动。系统联动8+.按时间优先原则接受个工位的申请，将激光输出到该工同时将另外两工位锁定在等待状态，并且这状态直保持到焊接工位的焊接结束，该工位放弃激光使用权为止，否则其它工位无法工作，工位能独立工作。以防工位出现故障时全线停机。另外工位的速度可分别调节，以满足同时焊接不同规格锯片的需要。调焦系统能精细地调节焦距，调节精度为，2，1003系统简介1激光。调整摄像仪焦距。测量加工台上加工探日心激光。设定人；激光的功率重复频率加工针面出激光聚焦光点的直径，上下平动加工时间。加工台平移的步长和转速。并加工，台。使光点的直径为加工微孔的孔径。关照明灯1和3.2微孔的加工结果采用此加工系统。实现了50，20，1004光洁，微孔为圆形。微孔在加工厚度内的孔径圆度公差小于微孔的内壁无毛刺。面粗糙度小于4，入口出口孔径差小于1.最大深宽比为204结论及分析采用上述加工系统，实现了对探针微孔的加工。

　　此加工系统可用于，1质旬微孔加工的用。此加1系统所用的人激光是不可光。其准直和对焦是用心激光。由于；激圯与1化。激光波差较大。用1激光对焦时需要考虑修正量。加工系统所用的激光改进为纟的仿圳庀⑴是可；1.系统可省掉准直和对焦用，心激光。且对焦的孔径即为加工的孔径。不需要考虑修正量。

　　个地脚螺钉能调节机架的水平；转动手轮，丝杆将带动拖板在水平方向移动。以调节焊接所需的偏移量；回转仁作台底板与水平面的倾角由撑杆调节，调节范围为4 1夕。焊接夹具安放在工作台上。并以锥形轴定位。在步进电机的驱动下，回转工作台带动焊装夹具旋转。速4生线运转叵坪情况述系统已经在生产线上长期正常运转。每天十几个小时连续工作。焊接质量稳定可靠。焊接4105 5500厚3.2，的金刚石销片完全满足出口质量标准要求。

　　1285朱海红唐霞辉朱国富。激光焊接金刚石锯片焊缝强度M卢宏胡菁陈清明，约束放电激励千瓦级基模，2激光器增益分布的测量，激光技术1998，31663者致歉。