激光焊接机的常见故障及处理方法

（一）设备介绍

激光焊接机（图3-30）又称为激光焊机，是激光材料加工用的机器，按其工作方式分为激光模具烧焊机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机。激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。激光焊接属于熔化焊接，是无焊接剂焊接。此焊接方式具有焊缝宽度小、变形小、焊接速度快、焊缝平整美观、质量高、无气孔、定位精度高、无过多的焊后处理等特点。1970 年激光焊接机被Gordent 引入牙科领域，是现代口腔制作室的必备设备之一，主要适用于贵金属、非贵金属及钛合金之间的焊接。激光焊接机常用于固定义齿的固位体及桥体间的焊接、可拆局部义齿各金属部件之间的焊接、整铸支架的修补、精密附着体焊接以及铸造缺陷的修补等，可提高固定义齿的适合性。

图3-30　激光焊接机

（二）结构与工作原理

1.结构

（1）脉冲激光电源：主要为氪灯、氙灯和激光器提供电源，具有单一或连续脉冲两种形式，常用的最大脉冲能量为40～50 J，脉冲宽度为0.5～20 ms，适用于较大功率输出的激光设备。

（2）激光器：由激光棒（工作物质）、光泵光源（激励能源）、光学谐振腔和冷却系统四部分组成。

（3）激光棒：能够受激产生辐射的材料，是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体，也称YAG 晶体。激光棒质量的好坏将影响激光器输出能量的大小。常用的激光棒为Nd：YAG 晶体，波长为1064 nm（红外区），属于四能级系统，量子效率高，受激辐射面积大，并具有优良的热学性能，它是在室温下能够连续工作的唯一固体工作物质，是目前综合性能最为优异的激光晶体。

（4）光学谐振腔：光子可在其中来回震荡的光学腔体，是激光器的必要组成部分，通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜组成。谐振腔可控制输出激光束的形式和能量。

（5）光泵光源：利用外界光源发出的光来辐照工作物质，以此给工作物质提供能量，将原子由低能级激发到高能级。目前最常用的光泵光源为脉冲氙灯。当氙灯放电时，绝大部分电能转变成光辐射能，一部分电能变成热能。

（6）冷却系统：多采用封闭循环水冷系统，循环的热量通过制冷机带走，最终通过风扇将热量排入大气中，从而降低光源和谐振腔内的温度。

（7）工作室：由固定架、放大目视镜、激光发射头、真空排气系统、氙气保护装置等构成。

（8）控制和显示系统：可选择并显示焊接面焦点直径和脉冲时间以及合金种类，也可自行编程。在焊接过程中，工作状况和各种信息均可在此显示。

2.工作原理　激光焊接机利用高能脉冲激光对工件实施焊件，它以脉冲氙灯作为光泵光源，以YAG 晶体作为产生激光工作物质。激光光源首先将脉冲氙灯预燃，通过激光电源对脉冲氙灯放电，使氙灯产生一定频率和脉宽的光波，光波经聚光腔照射YAG 晶体，从而激发YAG 晶体产生激光，经过谐振腔后产生波长为1064 nm 的脉冲激光。该激光在导光系统和控制系统作用下，经过扩束、反射、聚焦后辐射至工件表面，使工件合金局部熔融产生焊接。

（三）操作常规及维护保养

1.操作常规

（1）操作前应检查电源、水源及氩气含量。(www.xing528.com)

（2）接通水源和电源，调节工作电压。

（3）调整激光头，并且调整氩气吹入喷嘴与焊区的距离为1.5～2.0 mm，气流为8 L/min。

（4）根据焊接合金种类选择预编程序，或人工选择诸如焦点直径、脉冲时间等焊接参数。

（5）将焊接物放入工作室并固定，关闭工作室，通过光学观测装置观测，按下开始键，在直视下焊接。

（6）焊接结束时，关闭电源、水源和氩气瓶。

2.维护保养

（1）仪器电源应严格接地，电源功率不得超过额定功率。检修设备时，应先断开电源。

（2）焊接过程中不要打开机箱，以免触电发生意外。

（3）定期检查封闭循环水冷系统及真空排气系统工作是否正常。冷却水为去离子水或蒸馏水，每月更换1 次。

（4）每次使用后应清洁工作室。

（5）保持直视放大镜的清洁，使用专用镜头纸擦拭。

（6）若设备无自动护眼装置则应佩戴激光护目镜，以防激光束射入眼睛，造成永久性失明。

（四）常见故障及处理方法

激光焊接机的常见故障及处理方法见表3-23。

表3-23　激光焊接机的常见故障及处理方法

（三峡大学人民医院　张强）