3c数码电子类激光焊接_光纤传输激光焊接机，该技术产品目前已经大量应用于3C数码电子类产品内部结构件焊接中。光纤传输激光焊接机是将高能激光束耦合进入光纤，远距离传输后，通过准直镜准直为平行光，再聚焦于工件上实施焊接的一种激光焊接设备。对焊接难以接近的部位，施行柔性传输非接触焊接，具有更大的灵活性。光纤传输激光焊接机激光束可实现时间和能量上的分光，能进行多光束同时加工，为更精密的焊接提供了条件。

    光纤传输激光焊接机具有光束质量好，光斑细，安装灵活等优点。 3C数码电子类光纤传输激光焊接机需要特别提出的是，光纤传输激光焊接机应用于3C数码电子类产品中的一项关键的技术——实时能量负反馈技术。 能量负反馈技术就是把想要输出的激光能量波形与实际输出的能量波形实时进行比较以确定泵浦灯投入能量大小，进而控制输出能量的方法。通过能量负反馈控制技术，可以将激光输出能量精确控制在3%以内，同时解决了以下几个导致激光输出能量大范围波动的问题：

    为了维持稳定良好的加工状态，减少产品不良率，就要求激光能量及其波形具有良好的重复性，而能量负反馈控制技术正是解决这一问题的有效手段。随着激光技术的进一步发展，3c数码电子类激光焊接设备应用将会越来越广泛，激光技术将带动该行业的集成化、高精密生产。

 LED灯作为第四代光源，具有节能、环保、长寿等优点，此外， LED灯带具有显示效果好、装饰美观，因而被广泛应用于家具、汽车、广告、照明、轮船、酒吧等行业。

在实际制造中，LED灯带上有规律地分布着LED灯，为了能让贴在导线上的LED灯可以导电，需要将贴片位置上的油漆绝缘层剥除，露出铜线位，为后续贴片封装做好准备。

LED灯带市场需求高、生产量大，因此对灯带导线的生产效率提出了很高的要求，目前采用激光处理手段剥除导线油漆绝缘层主要有填充剥除、抖动剥除两种方式，下文对比了两种剥除方式的效率差异。

一、实验说明

LED灯带导线绕在铝管上，剥除导线上一定宽度的油漆绝缘层，露出铜线，在铜线位置贴上LED灯珠，将贴有灯珠的导线从铝管上取出，封装外壳，即可形成LED灯带。

▲ 灯带导线

▲ 剥除油漆层

▲ LED贴片处放大效果

二、实验测试

1. 测试配置

2. 实验结果

三、工艺分析

1. LED灯带导线，采用填充方式，需两次才可将导线表面油漆绝缘层剥除干净；采用抖动方式，可一次性完成，效率提高0.5倍；

2. LED灯带导线，采用抖动方式一次性剥除干净，可实现流水线操作，提高生产效果；

3. 使用创鑫激光 50W声光调Q脉冲光纤激光器，可实现大范围（300x300mm）剥除干净导线油漆绝缘层。

▲ 创鑫激光50W声光调Q脉冲光纤激光器

激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等行业。  

快速提高了激光打标的深度流程图解

1、从激光的功率范围上来说，提高激光的功率将会直接提高了激光打标的深度。但是这一点一定要记住的是，一旦改变了激光的功率，其配套的激光电源，激光冷水机，激光调Q系统，激光用的腔镜等可以面临更换，成本上会增加不少，工作量也会增加。  

2、从激光本质上来说，优化激光的光束质量，也会提高激光打标机力度和深度。这一方法是从产生激光的办法上去处理的，比如在激光腔里动手脚，比如更换好的激光物质，激光晶体或者更换更高等级的气体，更换质量更可靠稳定的激光泵浦源，激光全反镜和输出镜等措施。

3、从激光后续的光斑处理上来说，使用优质的激光组，可以达到事半功倍的效果。比如来说，使用优质的扩束镜，使得光斑经其扩束后得好一个类似于高斯光束的完美光斑。使用优质的F-∝场镜，使得通过的激光有更好的光焦点力度，更佳的光斑。使用得在有效的幅面内光斑的能量更加的均匀。  

4、如果上述三种基本的方法都无法改变的情况下，可以通过更换焦距更短的场镜来实现激光打标机打出更好的深度。

目前汽车车身焊接主要有电阻点焊、激光焊、MIG和MAG焊等方式，其中 激光焊接技 术主要用于车身不等厚板的拼焊和车身焊接。激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧围的焊接。

激光焊接运用于汽车，可以降低车身重量从而达到省 油目的；提高车身的装配精度，使车身刚度提升30%，从而提高了车身安全性；降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本，减少车身零件的数目，提高车身一体 化程度。

1、激光焊的架构

激光焊接应用采用激光作为焊接热源，工业机器人作为运动系统。激光热源的优势在于，它有着极高的加热能力，能把大量的能量集中在很小的焊接点上，所以具有能量密度高、加热集中、焊接速度快和焊接变形小等特点，可实现薄板的快速连接。

（1）激光源：用于激光焊接的激光源主要有CO2气体激光源和YAG固体激光源两种。激光源最重要的性能是输出功率和光束质量。从这两方面考虑，CO2激光源比YAG激光源具有更大优势，是目前深熔焊接主要采用的激光源。

（2）光导和聚焦系统：光导聚焦系统由圆偏振镜、扩束镜、反射镜或光纤及聚焦镜等组成，实现改变光束偏振状态、方向、传输光束和聚焦的功能。这些光学零 件的状况对激光焊接质量有极其重要的影响。在大功率激光作用下，光学部件，尤其是透镜性能会劣化，使透过率下降，产生热透镜效应，同时表面污染也会增加传 输损耗。

（3）焊接机器人：由于激光熔焊、激光-MIG复合焊接技术方法的不同以及焊接接头形式的不同，所以对焊接接头的装配精度要求 也不同。搭接焊缝的激光熔焊和角焊缝的激光钎焊可以采用普通的焊接机器人。对于对接焊缝的激光钎焊和激光焊必须采用区别于常规机器人的绞臂式焊接机器人， 通常设计焊缝自动跟踪矫正系统。

（4）焊接夹具：可以保证激光焊接时所连接板材或总成的精确定位，保证焊缝间隙，防止焊接变形，从而提高激光焊接接头的质量。

（5）激光焊接控制系统：控制系统主要包括焊接过程的视频监视系统、机器人的焊缝自动跟踪系统和矫正系统、送丝控制系统等。对于不同的激光焊接方式，控制系统的组成也有所相同。激光熔焊无需送丝系统、焊缝自动跟踪系统和运行轨迹矫正系统。

2、激光焊的优势

激光焊接的主要特点如下：

（1）热量输入很小、焊缝深宽比大，热影响区小导致工件收缩和变形很小，无需焊后矫形；

（2）焊缝强度高、焊接速度快、焊缝窄且通常表面状态好，免去焊后清理等工作；

（3）焊接一致性、稳定性好一般不加填充金属和焊剂，并能实现部分异种材料焊接；

（4）光束易于控制，焊接定位精确易于实现自动化；

（5）非接触加工，不需对工件加压和进行表面处理；

（6）焊点小、能量密度高、适合于高速加工；

（7）短时间焊接，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合加工高熔点、高硬度、特种材料；

（8）无加工噪音，对环境无污染；

（9）可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接；

（10）很容易改变激光输出焦距及焊点位置；

（11）很容易搭载到自动机、机器人装置上；

（12）与其它焊接工艺方法比较激光焊接的前期投资较大；

（13）被焊工件装配精度高，相对而言对光束操控的精确性也有较高的要求；

（14）由于飞溅大，穿透焊的焊缝相对于钎焊更粗糙，但是强度比普通点焊要高很多。

3、激光焊的应用

应用于车身的激光焊接主要分为两种方式：一种为熔焊，不需要填充物质，激光直接作用在工件表面上进行焊接；另一种为填充焊，即通常所说的钎焊，主要应用于汽车顶盖的焊接。

3.1熔焊

根据激光束能量密度的大小，熔焊又可分为热传导焊和穿透焊。

（1）热传导焊

由于激光汇聚于一点时会产生相当高的温度（与能量密度大小有关），当温度达到1490℃时，钢板就会熔化，利用此种热效应进行焊接的方式为热传导焊，其 过程为：首先通过激光将工件表面加热到熔点，金属熔化后会形成一个半球形的熔池，熔池的半径和深度慢慢增大，当吸收的激光能量与熔池向四周扩散的热量达到 平衡时，熔池便不再扩大。

沿预定轨迹移动激光光束，熔池也随之移动，熔池前方的金属不断熔化，后方的金属冷却，从而形成一条焊缝。热传导焊的优点体现在焊 缝光滑且飞溅少，速度为1～3m/min，焊缝深度与宽度比小于1。此焊接方式多用于平板拼焊。

（2）穿透焊

在汽车白车身上，因为焊接钢板有2～4层，厚度可达4mm，所以对焊缝的深度有更高的要求，此时热传导焊无法满足工艺的要求，这就需要另一种焊接方式— 穿透焊，穿透焊具有速度快、熔深更深的特点，它对激光能量密度的要求远高于热传导焊。

当激光作用于工件表面时，金属迅速汽化（在2590℃钢板就会汽化为 蒸汽），以蒸汽的形式扩散出熔池，并形成一个蒸汽通道，激光在通道内进行多次反射可以使金属对激光能量的吸收率增加到75%，在这里称之为“小孔效应”， 当产生的蒸汽压力不足以扩散出熔池时，熔池便不再加深，形成一个稳定的焊接状态。

熔池经过的位置，在蒸汽通道周围形成金属熔液流动，使上下两层板熔合在一 起，金属冷却后，便形成一条高强度焊缝。与热传导焊相比，穿透焊的优势在于其焊接深度更深、速度更快，对于4mm厚的低碳钢板材，焊接速度可达 5m/min；而其缺点在于其将金属迅速汽化后产生的大量飞溅容易损伤工件及加工设备。

3.2填充焊（钎焊）

另一种焊接方式为填充焊，此种方式并不熔化工件本身，而是利用激光的热效应熔化焊丝，并将其填充到所需焊接的两个工件之间，其优点在于焊缝美观，产生的 热变形小，汽车顶盖的焊接多采用此种方式。

汽车顶盖激光钎焊技术是最早应用于车身加工的激光工艺，其原理为利用激光将焊丝（一般为铜硅合金）熔化并填充到 顶盖与侧围工件的缝隙中，不但起到连接的作用还可以进行密封。穿透焊的过程与钎焊有所不同，激光在两层钢板上进行穿透焊接，无焊丝填充，机器人带动镜头按 照预先编定的轨迹直接焊接，无需导向装置。

穿透焊采用激光功率为4kW，远高于钎焊。因为焊接中需要熔化工件，所以在焊缝的两端需要设置功率斜坡，即在焊 接起始时，功率在30ms内从1kW线性增加至4kW，结束时功率在30ms内从4kW降到1kW。

这样做的优点在于避免在起弧和收弧时将钢板焊穿，形成 小洞，从而影响焊接质量。激光源采用YAG连续型激光发生器，最高输出可达4kW，由于焊丝的熔点相对钢板要低，所以选择激光的输出功率范围为 （1.8～2）kW，在熔化焊丝的同时，保证顶盖和侧围不产生热变形。

激光采用柔性的光缆传输，可以使激光发生器与焊接工位分开，避免设备受到损伤。根据 焊丝直径的大小，在焊接端利用光学镜头改变激光聚焦的光斑大小使之相互匹配，如焊丝直径为1.0mm，将激光聚焦的光斑直径调整为1.2mm，使激光最大 限度地作用于焊丝上。

焊接过程中由机器人带动自适应式焊接镜头，转动轴带动伸缩臂在水平方向上转动，而伸缩臂自身可以在垂直方向移动。一般车身的激光焊缝 长达42m，保证了其整体尺寸的精确性、车身强度和刚性。采用激光钎焊的车顶只有一条细致平滑的焊缝，直接作为外表面以增加车身的流线视觉效果，而采用传 统点焊工艺的车顶则有两条橡胶密封条。

汽车白车身顶盖激光自动焊接成套设备

如今激光焊接应用于汽车车身生产已经成为一种趋势，采用激光焊接不仅可以降低车身重量、提高车身的装配精度，同时还能大大加强车身的强度，在用户享受舒 适的同时，为其提供更高的安全保障。

作为国内首套汽车白车身激光焊接成套设备，法利莱“轿车车身顶盖激光焊接柔性生产线”打破了国外企业在该领域的垄断地 位，填补了国内空白。经过多年技术攻关，目前已成功应用于多条整装焊接生产线，焊接速度达4.8m/min，比世界上同类型设备快30%，但价格却比国外 同类型生产线低40%，大大降低了整机制造成本，提高了民族品牌汽车的国际竞争力。

3D打印技术能够通过降低模具成本，减少材料，减少装配，减少研发周期等优势来降低企业制造成本，提高生产效益。那么，是不是将原有的设计思维和对于制造成本的管控方式直接挪到3D打印这种增材制造方式中来就可以发挥出3D打印的优势了呢? 面对3D打印技术，企业是紧盯3D打印对制造成本的影响，还是放眼全局?

本期，3D科学谷将结合美国大型3D打印服务企业Proto Labs的应用工程师所总结的增材制造六个设计要素，来剖析如何才能够减少3D打印带来的额外制造成本，更好的发挥3D打印在降低企业制造成本和提高综合效益方面的优势。

--1. 优化设计

精心设计的3D打印零件遵循的许多原则与注塑成型相似，比如说：在相邻表面之间使用渐变过渡;避免横截面积和零件体积之间的差异巨大的情况;避免出现在成品工件上产生残留应力的尖角;无支撑的薄壁结构不能过高，否则会出现翘曲。

--2.抛弃传统

典型的3D打印零件往往带有仿生设计，比如说蜂窝结构或复杂点阵结构。不要害怕在设计时使用这种结构，只要它们能够创造出更轻、更坚固的部件。

图片来源：雷尼绍

不必忌讳在设计中使用孔状结构，因为通过传统制造方式在零件中钻孔无形中增加了材料的浪费，从而导致成本上升。

但应注意的是，在增材制造时，尤其是选区激光熔融金属3D技术制造圆孔时需综合考虑是否添加孔洞的支撑结构以及下表面可能会出现的变形情况，有些情况下，考虑采用泪滴形或六角形等孔形结构来代替圆孔是更好的设计方式。

--3.综合考虑零件大批量生产时的制造方式

3D打印技术能够实现自由造型，为零件设计创新带来了很大空间，比如说3D打印技术可以制造出具有很多孔洞结构的零件，但这并不意味着一定要这样来设计零件。

这是由于，很多企业认识到3D打印技术能够胜任零部件小批量生产，但是一旦企业所需要的产量大量上升时，仍需要考虑转换成机械加工、铸造等传统工艺，在这种情况下，设计师需要在设计早期就综合考虑零件将来投入量产时所采用的制造工艺是否也同样能够成功的实现出设计方案，从而在设计时做出权衡。

在设计周期早期进行可制造性(DFM)分析非常重要，做到这一点将确保企业在整个零件生命周期中实现具有成本效益的生产。

--4.减少打印后的二次操作

部分3D打印工艺中需要为打印零件添加支撑结构，以防止零件卷曲和翘曲，例如在使用选区激光熔融设备加工金属零件时，通常需要为悬伸结构添加支撑;立体光固化(SLA)3D打印中，也存在着需要添加支撑结构的情况。

打印中形成的金属支撑结构，在打印完成之后需要通过机加工等方式去除，塑料支撑结构需要通过手持磨砂机等方式加以去除。但不论是何种去支撑的方式，都会增加成本，延发制造周期。因此设计时应考虑通过改变设计、改变零件摆放的等方式来尽量避免为零件添加支撑结构。

--5.观察公差

为了满足金属零部件对公差的要求，有时配合使用机械加工等二次加工工艺是必要的，但过度追求公差要求将会对3D打印零件的设计和制造产生影响，比如说为过度追求精度而增加打印层数，从而导致打印时间和打印成本增加。

采用恰当的设计策略，有时可以减少使用打印后处理工艺，比如说悬伸结构表面(下表层)，通常比垂直壁面和朝上表面的表面光洁度差，如果要生产具有最佳精度的细节特征，那么最好在设计时将这些特征定位在零件的上表层。

--6.顾全大局

虽然3D打印的材料成本、设备成本比成熟的传统制造工艺高，但不要因此而望而却步。

在进行3D打印零部件设计时，更应紧紧抓住3D打印技术在实现复杂轻量化结构，功能集成化零件方面的优势，尽可能激发3D打印在零部件设计优化中所起到的作用。延伸阅读：3D打印实现轻量化的四种途径

也就是说，面对3D打印技术时如果仅关注这项技术对于制造成本的影响，而忽略掉全面考虑该技术在重塑产品设计和功能，以及重塑供应链方面的潜力，会使企业错过3D打印创造的更多综合效益。

温馨提醒：用户在选购冷水机时，请注意环保型与非环保型冷媒选择。尤其用于出口时，注意出口国家是否要求环保冷媒。

冷水机机型众多，功能齐全，目前使用的冷媒分别有：R22，R134A，R410A，R407C这几款，除了R22为非环保冷媒外，其余均为环保型冷媒。

冷媒知识分享！

一、冷媒的定义

冷媒又称为制冷剂，在工业冷水机领域是制冷循环的工作介质，冷媒通过在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热循环往复来达到制冷的目的。由于需求不同，冷媒的种类也不同，又因为不同的冷媒对环境有不同程度的危害，因此，冷媒有环保冷媒和非环保冷媒之分。

二、环保冷媒和非环保冷媒的区别

1、R-134a（四氟乙烷）环保型冷媒

R-134a是目前国际公认的替代R-12的主要制冷工质之一，常用于车用空调，商业和工业用制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合制冷剂，如 R-404A 和 R-407C 等。

主要用途：主要替代R-12 用作制冷剂，大量用于汽车空调、冰箱制冷。

产品包装：钢瓶包装，13.6kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISO TANK。

2、R-410A环保型冷媒

物化特性：常温常压下，R-410A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R-410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。

主要用途：R-410A主要用于替代R-22和R-502，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。

产品包装：钢瓶包装，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISO TANK。

3、R-407C环保型冷媒

物化特性：常温常压下，R-407C是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R-407C是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。

主要用途：R-407C 主要用于替代R-22，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、中小型中央空调。

产品包装：钢瓶包装，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISO TANK。

4、R-22非环保型冷媒

R-22是使用最广泛的中低温制冷剂，主要应用于家用空调、商用空调、中央空调、移动空调、热泵热水器、除湿机、冷冻式干燥器、冷库、食品冷冻设备、船用制冷设备、工业制冷、商业制冷，冷冻冷凝机组、超市陈列展示柜等制冷设备。二氟一氯甲烷也可用于生产聚四氟乙烯树脂的原料和灭火剂1121的中间体，以及用于聚合物（塑料）物理发泡剂。

产品包装：一次性钢瓶包装：13.6kg/瓶，22.7kg/瓶；可重复使用钢瓶包装（需回收包装钢瓶）：400kg/瓶，800kg/瓶。

三、为什么推荐使用环保冷媒

R-410A和R-407C环保型冷媒是目前为止国际公认的用来替代R-22最合适的冷媒，并在欧美，日本等国家得到普及，不仅环保，而且能提高冷水机性能。

1、环保型冷媒属于低毒性，显示不具燃烧传播性。

2、环保型冷媒的臭氧层破坏系数为0，R22的臭氧层破坏系数为0.05。

3、使用环保型冷媒时，系统的总传热特性比R-22大，所以可改善系统效率，并且减少热交换器的热传面积。

非环保型冷媒对臭氧层有破坏、并且存在温室效应，因此在发达国家（欧盟、日本、美国），已经停止了在新空调、制冷设备上的初装；中国目前对于R-22制冷剂的生产、初装、以及再添加基本没有限制。

四、要求环保冷媒的国家

由于不同国家对冷媒的要求均不相同，建议客户出口的时候要提前询问客户当地冷媒政策。笼统的说，发达国家基本要求使用环保冷媒，如欧洲各国，发展中国家仍有使用非环保冷媒，但是也陆续出台环保冷媒政策，如东南亚国家。详情以客户国家冷媒政策为准。

我国出台的《国家环境保护总局办公厅关于新扩改建中央空调器项目使用R-22作为工作介质有关问题的复函》（环办函[2004]55号）中的有关规定：“按照《蒙特利尔议定书》有关规定，我国作为第五款国家（发展中国家）可以生产和使用R-22作为致冷剂到2040年，其间2016年将对生产实施冻结，冻结在2015年的水平，然后逐年淘汰，到2040年生产和消费降到零”。因此，现阶段使用R-22冷媒是符合产业政策的。