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歡迎底部留言交流 本篇正文如下： 一、激光器性能參數(shù) 相關(guān)鏈接見： 激光器及其加工系統(tǒng)專題——激光器參數(shù)篇
光束發(fā)散角是用來衡量光束從束腰向外發(fā)散的速度。在自由空間光通信的應(yīng)用中需要非常低的光束發(fā)散角。具有非常小發(fā)散角的光束，例如光束半徑在很長(zhǎng)的傳輸距離內(nèi)接近常數(shù)，被稱為準(zhǔn)直光束。 由于波動(dòng)性，光束中存在一些發(fā)散是不可避免的（假設(shè)光在各向同性介質(zhì)中傳輸）。緊聚焦光束的發(fā)散角更大。如果一個(gè)光束發(fā)散角遠(yuǎn)大于物理上決定的發(fā)散角，那么光束就具有很差的光束質(zhì)量。
存在很多關(guān)于發(fā)散角的定量定義：最常用的定義是，光束發(fā)散角為光束半徑對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)軸向位置的導(dǎo)數(shù)，也就是與束腰的距離遠(yuǎn)大于瑞利長(zhǎng)度。這一定義延伸出半發(fā)散角概念（單位為弧度），依賴于光束半徑的定義。對(duì)于高斯光束，光束半徑通常定義在光束半徑詞條中有具體討論。有時(shí)采用全角度，是半發(fā)散角的兩倍。除了在高斯光束中取處于峰值強(qiáng)度處對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的角度作為發(fā)散角之外，還可以采用半高全寬（FWHM）發(fā)散角。在激光二極管和發(fā)光二極管數(shù)據(jù)表格中通常采用。高斯光束中，采用這種定義的發(fā)散角是由高斯光束半徑確定的半發(fā)散角的1.18倍。 給定光束半徑，更大的光束發(fā)散角，也就是，更大的光束參數(shù)乘積，與光束質(zhì)量有關(guān)，代表將光束會(huì)聚成非常小的點(diǎn)的可能性更小。如果用因子M來表征光束質(zhì)量，那么半發(fā)散角為：
舉個(gè)例子，Nd:YAG激光器產(chǎn)生的1064 nm的光束具有理想的光束質(zhì)量（ 為了測(cè)量光束發(fā)散角，通常測(cè)量光束散焦度，也就是采用光束分析儀測(cè)量不同位置的光束半徑。 也可以從某一平面的復(fù)振幅分布來得到光束發(fā)散角。這些數(shù)據(jù)可利用夏克哈特曼波前傳感器來得到。 θ為激光發(fā)散半角(弧度單位，mrad，1mrad=0.057°)，λ為激光波長(zhǎng)（1060-1080，具體看激光器參數(shù)），ω0為激光束腰半徑（焦點(diǎn)光斑半徑），M2為光束質(zhì)量因子，2ZR為瑞利長(zhǎng)度，單模激光器一般光束質(zhì)量已知的為M2，多模激光器可以先由BPP計(jì)算出M2，然后計(jì)算出發(fā)散角。發(fā)散角可用于計(jì)算離焦時(shí)的光斑大小。 1.3 M2因子 對(duì)于激光束，通常使用光束傳播比 M2 來表征光束質(zhì)量。M2 因子將光束的實(shí)際形狀與理想高斯光束的形狀進(jìn)行比較。
上式中， ω 是實(shí)光束的束腰半徑，θ 是實(shí)光束的發(fā)散半角；ω0 是理想光束的束腰半徑，θ0 是理想光束的發(fā)散半角。從本質(zhì)上講，M2 決定了光束與完美高斯的匹配程度。直正的激光束的發(fā)散角 θR-real，將大于理想高斯光束的發(fā)散角 θG-Gaussian，光束的波前在靠近光束腰部的近場(chǎng)是平面的，在遠(yuǎn)場(chǎng)是彎曲的，如下圖。
ISO 標(biāo)準(zhǔn) 11146將 M2 因子定義為：
在公式1中，w0是光束腰半徑，θ是激光的發(fā)散半角，λ是激光波長(zhǎng)。 高斯光束的發(fā)散半角由公式 2 確定：
將得到的發(fā)散角插入公式 1 中，以簡(jiǎn)化高斯光束 M2 因子的計(jì)算：
M2 因子為 1 對(duì)應(yīng)于衍射極限高斯光束，大于 1 的 M2 因子對(duì)應(yīng)于偏離理想高斯光束的光束。只能等于或大于1，不可能實(shí)現(xiàn)小于 1 的值。 M2無量綱參數(shù)，沒有單位。 氦氖氣體激光器的 M2 因子通常介于 1 和 1.1 之間。 對(duì)于非圓對(duì)稱光束，M2 對(duì)于與光束軸正交和彼此正交的兩個(gè)方向，系數(shù)可以不同。對(duì)于激光二極管的輸出尤其如此。 瑞利范圍也可以隨著 M2 因子的增加而減小：
1.4 振鏡焦斑尺寸計(jì)算
 1.5 焦深尺寸
二、單模多模對(duì)比 動(dòng)力電池零件BOOM圖
匙孔相關(guān)文章參考：激光與材料相互作用專題——熱導(dǎo)焊與深熔焊篇（② 匙孔效應(yīng)）這里不再贅述。 激光焊接熱源所有的缺陷都和熔池匙孔狀態(tài)相關(guān)，所以分析主要圍繞熔池匙孔狀態(tài)進(jìn)行 2.4 激光器單模多模對(duì)比與定義 a圖為多模能量分布，其是多個(gè)單一激光模式疊加起來形成的空間能量分布，多模疊加的結(jié)果是呈平頂形曲線 b圖為單模能量分布，過圓心任意方向上的能量分布為高斯曲線形式。 2.5 單模-多模激光器
1.單模光纖激光器： 2.多模光纖激光器： 芯徑大、能量密度略遜于單模，鈍刀，匙孔較大，金相更為粗壯，深寬比較小，同等功率下，熔深比單模低30%，適合用于裝配間隙較大的對(duì)接焊縫加工，厚板加工。 三、不同芯徑對(duì)比 3.1 激光與材料相互作用 激光焊接的核心就兩個(gè)：傳熱與導(dǎo)熱，傳熱與熱源、功率密度、線能量有關(guān)；導(dǎo)熱主要與材料的散熱、傳熱速度有關(guān)，屬于材料的固有屬性，一般可通過水冷夾具、保護(hù)氣流量去微調(diào)。 在焊接過程，主要對(duì)熱源、功率密度、線能量進(jìn)行調(diào)整，涉及工藝參數(shù)有：激光器芯徑、功率、速度、離焦量等的選擇。 3.3 熱導(dǎo)與深熔 相關(guān)鏈接參考：激光與材料相互作用專題——熱導(dǎo)焊與深熔焊篇（① 熱導(dǎo)焊與深熔焊的定義與特點(diǎn)）。不同的激光輻射照度會(huì)引起材料產(chǎn)生不同的物態(tài)變化，反映在焊接工藝上就表現(xiàn)為兩種典型的焊接模式：激光熱導(dǎo)焊和激光深熔焊。兩者的傳熱過程、焊縫形成機(jī)制、工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍有很大區(qū)別。 激光熱導(dǎo)焊模式：熱導(dǎo)焊時(shí)，照射在工件表面的激光輻射照度在104~106W/cm范圍，激光能量為表層 10 ~100m 的薄層所吸收，表層的激光能量靠熱傳導(dǎo)向材料內(nèi)部傳導(dǎo)，激光無法直接觸及。激光照射經(jīng)過一定時(shí)間后，表面達(dá)到熔化，這一熔化等溫線向材料深處傳播，表面溫度繼續(xù)升高。但最高只能達(dá)到材料沸點(diǎn)，溫度再高材料將汽化形成凹坑，穩(wěn)定的熱導(dǎo)焊過程將受到破壞，熔池會(huì)振蕩，出現(xiàn)材料燒損，一般熱導(dǎo)焊用在薄板居多，這種情況需要杜絕。隨著激光束與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便形成了一道淺而寬的焊縫，如圖所示。焊縫的深寬比小，一般焊縫寬度為熔深的2 倍以上，下圖為典型的激光熱導(dǎo)焊焊縫斷面形貌，焊縫形狀近似半球形。 3.5 不同芯徑焊接金相 1、高反材料鋁、銅、不銹鋼、鎳、鉬等 四、不同復(fù)合熱源對(duì)比
大族焊接光源有一款復(fù)合焊：傳統(tǒng)的以聯(lián)贏為代表的的復(fù)合焊是通過外光路復(fù)合，即在焊接頭進(jìn)行復(fù)合，采用復(fù)合頭，鏡片模組使得兩束光源整合，采用兩根光纖輸出；大族開發(fā)的光纖半導(dǎo)體復(fù)合焊是在內(nèi)光路，光纖熔接進(jìn)行復(fù)合，通過在激光器內(nèi)部，將兩個(gè)光源模塊的輸出光纖復(fù)合，采用二合一復(fù)合光纖進(jìn)行傳輸，整個(gè)設(shè)備和IPG AMB類似，避免了外光路的復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及維護(hù)成本，更方便現(xiàn)場(chǎng)使用。
4.5 紅藍(lán)復(fù)合焊 相關(guān)鏈接：銅的激光焊接之——銅的焊接難點(diǎn)、銅合金焊接飛濺分析、銅合金焊接技術(shù)路線
4.5 激光電弧復(fù)合焊 相關(guān)鏈接：現(xiàn)代激光焊接技術(shù)專題——激光電弧復(fù)合焊篇
五、QCW與CW對(duì)比
5.2 連續(xù)激光器能量分布特性 連續(xù)（CW）激光器的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其能量分布的高斯模式，即激光束截面的能量分布呈現(xiàn)出中心最高、向外逐漸降低的高斯（正態(tài)分布）形態(tài)。這種分布特性使得CW激光器在進(jìn)行精密加工時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)極高的聚焦精度和加工效果，特別是在需要高度集中能量的應(yīng)用場(chǎng)景中。
5.3 QCW準(zhǔn)連續(xù)激光器QCW準(zhǔn)連續(xù)激光器（Quasi-Continuous Wave）也叫長(zhǎng)脈沖激光器，產(chǎn)生ms量級(jí)的脈沖，占空比為10%。這使得脈沖光具有比連續(xù)光高十倍以上的峰值功率，根據(jù)脈寬可將重復(fù)頻率調(diào)制達(dá)500Hz。 QCW準(zhǔn)連續(xù)激光器主要應(yīng)用了一種類似調(diào)Q的技術(shù)，調(diào)Q是一種獲得高能量短脈沖的有效方法，它是將一般輸出的連續(xù)激光壓縮到寬度極窄的脈沖中發(fā)射，從而使光源的峰值功率提升幾個(gè)數(shù)量級(jí)的一種技術(shù)。 在調(diào)Q過程中，增益介質(zhì)在存儲(chǔ)到足夠多的能量之前，整個(gè)激光器諧振腔保持較高的腔損耗，此時(shí)激光器由于閾值太高，不能產(chǎn)生激光震蕩，使得上能級(jí)粒子數(shù)可以大量積累，當(dāng)積累到飽和值時(shí)，腔損耗迅速降低至一個(gè)很小的值，于是在短時(shí)間內(nèi)大部分上能級(jí)粒子儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榧す饽芰浚谳敵龆水a(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的激光脈沖輸出。 打個(gè)比方：類似圓鼓鼓的氣球直接放開氣嘴，緩慢持續(xù)放氣叫連續(xù)激光，調(diào)Q則是把氣球加壓一下擠爆瞬間放氣，連續(xù)和QCW大致就是這個(gè)情況。
5.4 CW激光焊接的顯著優(yōu)勢(shì)分析1、金屬結(jié)構(gòu)的視角當(dāng)我們深入觀察金屬的微觀結(jié)構(gòu)，CW（連續(xù)波）激光焊接顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。與QCW（準(zhǔn)連續(xù)波）脈沖焊接相比，后者在金屬結(jié)構(gòu)拼接中受到頻率限制，通常不超過500Hz，并且在重疊率和焊接深度之間存在一個(gè)權(quán)衡。低重疊率導(dǎo)致焊接不夠深入，而高重疊率則限制了焊接速度，降低了效率。相反，通過選用合適的激光核心直徑和焊接頭，CW激光焊接能夠?qū)崿F(xiàn)高效且連續(xù)的焊接過程，特別是在需要高密封性的應(yīng)用場(chǎng)景中，連續(xù)波激光焊接更顯可靠。
2、熱影響的考量從熱影響的角度來看，QCW脈沖激光焊接中的重疊問題會(huì)導(dǎo)致焊縫區(qū)域的重復(fù)加熱，這可能會(huì)引起金屬結(jié)構(gòu)和母材之間的不一致性，包括不同的大小位錯(cuò)和冷卻速率，從而增加裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。而CW激光焊接避免了這種問題，提供了更加均勻和連續(xù)的加熱過程。
3、調(diào)試的簡(jiǎn)易性在操作和調(diào)試方面，QCW激光焊接需要精細(xì)調(diào)整多個(gè)參數(shù)，包括脈沖頻率、峰值功率、脈沖寬度、占空比等，而CW激光焊接的調(diào)試過程相對(duì)簡(jiǎn)單得多，主要關(guān)注波形、速度、功率和離焦量，大大降低了操作難度。 雖然QCW激光焊接以其高峰值功率和低熱輸入著稱，對(duì)于熱敏元件和極薄壁材料的焊接特別有利，但CW激光焊接技術(shù)的進(jìn)步，尤其是在高功率應(yīng)用（通常超過500瓦）和基于匙孔效應(yīng)的深熔焊方面，已經(jīng)顯著提高了其應(yīng)用范圍和效率。這種激光器特別適合焊接厚度超過1mm的材料，能夠?qū)崿F(xiàn)高深寬比（超過8:1），盡管熱輸入相對(duì)較大。 5.5 準(zhǔn)連續(xù)（QCW）激光焊接的核心優(yōu)勢(shì)分析1、能量分布的集中QCW，即“準(zhǔn)連續(xù)波”激光器，其工作方式表現(xiàn)為激光以間斷形式發(fā)射，不同于單模連續(xù)激光的均勻能量分布。QCW激光器的能量分布更為集中，這意味著其擁有更高的能量密度，從而實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的穿透能力。在金屬學(xué)上，這種能量分布能形成深寬比較大的“釘子”形狀熔池，使得QCW激光在處理高反射合金、熱敏感材料和微連接方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。 2、穩(wěn)定性增強(qiáng)與羽輝干擾減少QCW激光焊接的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是其能夠避免金屬羽輝對(duì)材料吸光率的影響，使得焊接過程更加穩(wěn)定。在激光與材料相互作用過程中，激烈的蒸發(fā)會(huì)在熔池上方形成金屬蒸氣和等離子體的混合氣體，即金屬羽輝，這些羽輝可能阻擋激光達(dá)到材料表面，導(dǎo)致激光功率不穩(wěn)定，進(jìn)而產(chǎn)生飛濺、炸點(diǎn)、凹坑等缺陷。QCW的間歇性出光方式（例如，發(fā)光5ms，間歇10ms）確保每次激光照射材料表面時(shí)不受金屬羽輝的影響，焊接過程相對(duì)更穩(wěn)定，尤其適用于薄板材料的焊接。 3、熔池穩(wěn)定性熔池的穩(wěn)定性，特別是其受力情況，對(duì)焊接質(zhì)量至關(guān)重要。與連續(xù)激光相比，由于作用時(shí)間長(zhǎng)、熱傳導(dǎo)面積大，連續(xù)激光產(chǎn)生的熔池面積較大，液態(tài)金屬多，容易引起熔池相關(guān)的各種缺陷，如氣孔、裂紋、飛濺等。而QCW激光焊接由于能量更集中且作用時(shí)間短，熔池主要集中在匙孔周圍，受力更均勻，相對(duì)而言，氣孔、裂紋、飛濺的發(fā)生率更低。 4、熱影響區(qū)域小連續(xù)激光持續(xù)作用于材料上，導(dǎo)致熱量不斷傳導(dǎo)至材料深處，薄材料容易發(fā)生熱變形和內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋等缺陷。相比之下，QCW激光的間歇性作用給予材料充分的冷卻時(shí)間，因此在熱影響區(qū)和熱輸入方面更小，更適合加工薄材料及靠近熱敏元件的材料。 5、峰值功率高在相同平均功率下，QCW激光能實(shí)現(xiàn)更高的峰值功率和更高的能量密度，從而實(shí)現(xiàn)更大的熔深和更強(qiáng)的穿透力。 這在銅合金、鋁合金薄板焊接方面尤其有優(yōu)勢(shì)。相同平均功率的連續(xù)激光因能量密度較低，可能無法在材料表面形成焊點(diǎn)，而過高功率的連續(xù)激光在實(shí)現(xiàn)材料熔化后吸收率會(huì)急劇增加，熱輸入突然增大，導(dǎo)致熔深和熱輸入不受控，在薄板焊接中無法使用，可能導(dǎo)致無法形成焊接或者穿透材料，無法滿足工藝要求。 5.6 CW和QCW激光器焊接效果對(duì)比
同樣的峰值功率，QCW pulse穿透能力更強(qiáng)，因?yàn)镼CW的脈寬更寬，綜合熱輸入更大，容易出現(xiàn)匙孔使得激光能量向材料更深處傳遞，焊縫熔深更大，穿透能力更強(qiáng)， 更高的峰值功率使得QCW在脈沖模式下能夠?qū)Ω叻春辖疬M(jìn)行焊接，這一點(diǎn)CW調(diào)制比較困難，因?yàn)榉逯倒β什粔颍颐}寬較小。 QCW金相：QCW相比CW 調(diào)制最大的優(yōu)勢(shì)就是搭配小芯徑，能夠有極大深寬比，適合打孔、疊焊。
如下圖所示，研究發(fā)現(xiàn)同樣的平均功率，加了1KHz調(diào)制之后，熔深明顯變淺，調(diào)制能降低熱輸入。在調(diào)制模式下, 隨著占空比增大，焊接熔寬，熔深逐漸增加，當(dāng)占空比≤ 50%時(shí)，焊接過程主要為熱導(dǎo)焊模式， 熔寬變化趨勢(shì)大于熔深變化趨勢(shì)；當(dāng)占空比＞50%時(shí),焊接模式開始從熱導(dǎo)焊轉(zhuǎn)變?yōu)樯钊?焊，此時(shí)焊縫熔深明顯增加，而熔寬增大趨勢(shì)較小。頻率越大，焊縫熔寬，熔深越接近于等效功率 CW 模式下的熔寬、熔深。當(dāng)占空比為 20%，頻率為 0.1 kHz 時(shí)，出光間隔時(shí)間過長(zhǎng)，熱量損失較大，相比在 CW 模式同等熱輸入下，熔深明顯較淺；當(dāng)占空比為 80%時(shí),調(diào)制頻率對(duì)焊接熔深，熔寬基本無影響。在相同熱輸入的情況下，CW 模式與CW調(diào)制焊縫顯微硬度大小并無明顯區(qū)別，但CW模式從焊縫區(qū)過渡至母材的寬度明顯大于CW調(diào)制模式，由此可知CW調(diào)制模式的熱影響區(qū)要小于 CW 模式, 采用CW調(diào)制模式能夠減小焊縫的熱影響區(qū)，抑制焊接變形。 5.7 QCW與CW對(duì)比匯總
脈沖激光總結(jié)：兩大優(yōu)勢(shì)高峰值功率、低熱輸入 高峰值功率：由于脈沖開始時(shí)傳遞的大量能量，脈沖激光焊接往往適用于反射金屬。通常稱為“增強(qiáng)型脈沖”，脈沖周期開始時(shí)的這種功率尖峰僅持續(xù)總脈沖持續(xù)時(shí)間的一小部分。然而，它的功率足以突破材料的反射率，同時(shí)保持較低的平均功率，從而減少熱量。CW 激光器必須提供大量能量來耦合反射性很強(qiáng)的金屬，由此產(chǎn)生的熱量很容易損壞其中的零件或組件。 低熱輸入：脈沖激光焊接的最大優(yōu)點(diǎn)是工件整體溫升小，熱影響范圍小，工件變形小；由于脈沖持續(xù)時(shí)間短（通常為幾毫秒），進(jìn)入零件的熱量被最小化，因此建議在熱敏元件和極薄壁材料周圍使用脈沖激光焊接。 連續(xù)波激光焊接多為功率在500瓦以上的大功率激光器。一般來說，這種激光器應(yīng)該用于1mm以上的板材。其焊接機(jī)理為基于針孔效應(yīng)的深熔焊，縱橫比大，可達(dá)5:1以上，焊接速度快，熱變形小。 常見的光纖激光器的說明書都有一個(gè)Operation Mode（操作模式）選項(xiàng)，有兩種模式可選：CW和Modulated ；CW就是連續(xù)出光，一般都是用的這個(gè)，那modulated是怎么回事呢？一般翻譯為調(diào)制模式，是一種類似高頻脈沖的模式，那這個(gè)modulated和QCW pulse 又有什么區(qū)別呢？什么時(shí)候用 CW modulated ，什么時(shí)候用QCW Pulse呢？
5.9 CW modulated原理 CW modulated（后續(xù)簡(jiǎn)稱 CW調(diào)制）：通過改變信號(hào)輸入（ 驅(qū)動(dòng)電流 ），或通過在光產(chǎn)生后改變連續(xù)波輸出。在激光調(diào)制中，主要是使用函數(shù)發(fā)生器來創(chuàng)建調(diào)制信號(hào)，并使用激光二極管驅(qū)動(dòng)器將該信號(hào)應(yīng)用于激光器的驅(qū)動(dòng)電流，一般是類似正弦的連續(xù)調(diào)制信號(hào)。電光調(diào)制 (EOM)、聲光調(diào)制 (AOM) 和電吸收調(diào)制 (EAM) 等調(diào)制可用于通過電場(chǎng)或聲波操縱激光輸出。 5.10 CW 與QCW調(diào)制應(yīng)用對(duì)比 1、CW CW調(diào)制主要是兩個(gè)常用的場(chǎng)景，一個(gè)是3C的薄鋼板、鎳片、鋁銅片等超薄板微連接；因?yàn)檫@些工件往往在0.1mm左右，甚至更薄，QCW的峰值功率太高，能量過于集中，窗口較小，非常容易擊穿，良率低，此時(shí)CW調(diào)制因?yàn)榉逯倒β屎推骄β室恢拢瑹彷斎敫。β拭芏容^大，不容易擊穿，變形小，比較適合此類薄板連接，同時(shí)有占空比、頻率功率可調(diào)，窗口更大，使用更靈活，兼容性較好。 另外就是1mm以上的較厚材料的連接，QCW占空比沒有優(yōu)勢(shì)，和CW調(diào)制相比，因?yàn)樾枰崂鋮s，必須要那么長(zhǎng)時(shí)間，屬于冷加工，調(diào)制可以更快。在焊接非高反材料時(shí)，CW調(diào)制的效率是QCW的10倍左右。 同時(shí)有研究證明：在銅合金的焊接中匙孔開口閉合是導(dǎo)致飛濺發(fā)生的主要原因之一，當(dāng)匙孔內(nèi)的功率密度過低，無法保持蒸發(fā)壓力以保持鎖孔打開時(shí)，就會(huì)發(fā)生匙孔坍塌閉合，產(chǎn)生飛濺。CW調(diào)制可以影響熔體池的加熱、焊接和冷卻階段的時(shí)間行為，以避免過熱和優(yōu)化凝固過程，降低飛濺發(fā)生率，并擴(kuò)大工藝窗口。
2、QCW 加工能力：激光脈沖的峰值功率與克服焊縫表面的反射率進(jìn)而熔化母材形成焊縫的能力息息相關(guān)。由于QCW脈沖激光器具有一個(gè)更高數(shù)量級(jí)的峰值功率，這種與材料相互作用耦合的能力大大增強(qiáng)。這一獨(dú)特的特性現(xiàn)在使得QCW激光器在低功率激光焊接領(lǐng)域有更強(qiáng)大的加工能力，因?yàn)橥瑯拥钠骄β剩渌夹g(shù)峰值功率都比不上QCW激光器。 可操作性：QCW可以設(shè)置適合任何特定應(yīng)用的最佳時(shí)間脈沖波形（高反材料），還可以通過定制的重復(fù)頻率來預(yù)先設(shè)置所需的脈沖工藝參數(shù)。在處理復(fù)雜部件（如尖角和窄孔）或高反射和敏感材料時(shí)，可以完全控制脈沖持續(xù)時(shí)間、占空比、頻率、脈沖能量和平均功率，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行參數(shù)匹配；尤其是在抑制裂紋、飛濺上有不錯(cuò)的表現(xiàn)。
擺動(dòng)激光焊接的實(shí)現(xiàn)原理：主要通過焊接頭實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前有兩種焊接頭，一種是振鏡，振鏡又分為2D和3D振鏡，2D可以實(shí)現(xiàn)激光在二維任意軌跡控制，3D振鏡可以實(shí)現(xiàn)激光在XYZ，除了左右平面移動(dòng)，還能在高度上進(jìn)行調(diào)節(jié)。 擺動(dòng)焊接頭：該系統(tǒng)主要由掃描模塊（電機(jī)、鏡片）、準(zhǔn)直聚焦模塊、及控制系統(tǒng)（運(yùn)控板卡）構(gòu)成。激光束入射到掃描振鏡的兩個(gè)反射鏡上，兩個(gè)反射鏡通過兩個(gè)高靈敏度的伺服電機(jī)控制擺動(dòng)，使光束可沿 X、Y 軸方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)頭主要是可以填絲、加保護(hù)氣直吹，這塊比較有優(yōu)勢(shì)，在擺動(dòng)頻率和速度上差振鏡一點(diǎn)。
在一些導(dǎo)電連接工件上，需要擴(kuò)大過流面積，也需要擴(kuò)大金相連接面，也需要對(duì)擺動(dòng)激光焊接，使金相連接面變成“U”；
異種材料、鋁硅涂層等材料有些需要攪拌熔池防止元素偏析，也需要激光擺動(dòng)降低缺陷。疊焊的時(shí)候希望下層有效熔寬能夠更寬，此時(shí)就需要用擺動(dòng)焊接，增加有效熔寬，提高連接強(qiáng)度；
針對(duì)薄板焊接，成形過程易出現(xiàn)咬邊及背部下塌缺陷，對(duì)于要求成形美觀和高密封性的構(gòu)件，需要增添打磨或者密封工位； 對(duì)于高反材料：由于材料固有特點(diǎn)，即表面張力小、粘度較低，在激光作用的小熔池范圍內(nèi)不能夠得到充分流動(dòng)以及鋪展，且由于常規(guī)激光能量作用集中，在熔池內(nèi)部分布不均勻，極易使焊縫形成咬邊、下凹等缺陷，當(dāng)焊縫一旦焊透，就會(huì)由于表面張力小而形成背塌陷。
外觀缺陷主要是由于溫度梯度過大，即熔池太小，導(dǎo)致熔池到熔池邊緣固態(tài)材料位置溫差太大，加上單激光不擺動(dòng)焊接熔池波動(dòng)劇烈，導(dǎo)致熔池在波動(dòng)到邊緣迅速降溫，導(dǎo)致外觀粗糙，凹凸不平，甚至有咬邊，所以激光擺動(dòng)擴(kuò)大熔池能夠有效改善焊縫外觀，降低咬邊，焊瘤等缺陷。
在焊接過程中氣孔抑制的核心就是想辦法讓氣泡能夠及時(shí)逸出熔池，這時(shí)必要的擺動(dòng)激光能夠?qū)崿F(xiàn)攪拌熔池，加快氣孔上浮速度，同時(shí)匙孔也能擊穿氣孔促進(jìn)氣泡氣體逸出，從而抑制氣孔產(chǎn)生。 氣孔主要分為冶金氣孔和工藝氣孔；冶金氣孔主要是材料本身的特性所致，比如氫氣孔、金屬元素?zé)g；工藝氣孔主要是：1、表面污染（油污、水漬）；2、匙孔不穩(wěn)定所致的小孔型氣孔；
裂紋定義：在焊接過程中，在應(yīng)力作用下，焊接接頭中局部地區(qū)（中間居多）的金屬原子結(jié)合力遭到破壞（凝固速度不一致，導(dǎo)致體積減小產(chǎn)生拉應(yīng)力）而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙被稱為裂紋。
裂紋的主要解決方案：就是減緩凝固速率，讓熔池緩慢冷卻，讓液態(tài)金屬有時(shí)間去填滿內(nèi)部由于熱脹冷縮所導(dǎo)致的孔隙，避免孔隙成長(zhǎng)為裂紋，影響焊接性能，擺動(dòng)可以有效的實(shí)現(xiàn)焊縫尾部重熔，攪動(dòng)熔池，擴(kuò)大熔池面積，抑制裂紋出現(xiàn)。
飛濺產(chǎn)生原因： 主要是匙孔內(nèi)金屬蒸汽在向上噴發(fā)的過程中給到熔池一個(gè)向上的剪切力，把液滴從熔池中帶出，形成飛濺； 如何解決飛濺： 解決飛濺的核心就在于降低匙孔深度波動(dòng)，降低剪切力，同時(shí)擴(kuò)大匙孔開口是的金屬蒸汽無法直接作用于液態(tài)熔池，同時(shí)穩(wěn)定熔池波動(dòng)，使得液態(tài)金屬不會(huì)出現(xiàn)在匙孔正上方直接受到金屬蒸汽作用，從而降低飛濺發(fā)生率。擺動(dòng)焊接的高速擺動(dòng)可以擴(kuò)大匙孔開口，穩(wěn)定匙孔體積不劇烈波動(dòng)，同時(shí)擴(kuò)大熔池，使得熔池平緩，擴(kuò)大溫度梯度，有效避免了飛濺發(fā)生。
6.7 熱輸入分析 6.8 線能量對(duì)比[1].陳琳. 鋁合金薄板激光擺動(dòng)搭接焊縫成形機(jī)理及其熔池行為研究[D].華中科技大學(xué),2022.
6.8.1尖牙分析
隨激光束沿螺旋線路徑移動(dòng)，熔池上表面近似圓形，并且邊界平滑，隨焊接過程進(jìn)行，熔池整體向前移動(dòng)，由于螺旋線軌跡激光運(yùn)動(dòng)軌跡最長(zhǎng)，線能量最低，匙孔深度也最小，匙孔開口最大，整體液體流速最低，熔池形狀波動(dòng)極小，相對(duì)于其他擺動(dòng)軌跡，螺旋線擺動(dòng)的激光焊接熔池更加穩(wěn)定。此外，熔池中匙孔在既定路徑上移動(dòng)的過程中形狀波動(dòng)也較小，未見匙孔上方的閉合趨勢(shì)，在螺旋線擺動(dòng)路徑移動(dòng)的激光焊接中，匙孔移動(dòng)前方的溫度梯度較小，相當(dāng)與匙孔前方的區(qū)域經(jīng)過預(yù)熱，有利于匙孔和熔池的穩(wěn)定性。
隨著擺動(dòng)頻率的增大，激光的掃描路徑被大大延長(zhǎng)，激光的平均掃描速度增大，導(dǎo)致激光軌跡瞬態(tài)線能量大幅下降，然而光束路徑的疊加程度也隨之增大，因此，不同頻率下綜合峰值能量密度相差無幾，這說明僅改變頻率對(duì)焊縫熱輸入影響較小，但對(duì)線能量影響較大，線能量下降導(dǎo)致熔深降低，可能會(huì)出現(xiàn)深熔焊向熱導(dǎo)焊過渡的情況，穩(wěn)定是越穩(wěn)定了，外觀成形也變光滑，就是熔深會(huì)下降。
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