激光焊接作为一种高效精密的加工方法,在汽车制造、电子加工等领域发挥着重要作用。焊缝熔深及形态是评价焊接质量的关键指标:熔深不足,焊接强度难以满足要求;熔深过大,则会形成过硬的熔池,易产生热裂纹、气孔等焊缝缺陷,从而严重影响焊接质量。今天来说一说激光在焊缝熔池检测方面的应用。
图为常见焊接缺陷类型
激光焊接的熔池是一个高温、强辐射且动态变化的区域,其形貌与稳定性直接关系到焊缝成形质量。对熔池进行实时检测,本质上是在强噪声背景下提取有用光信号的过程。焊接过程中伴随的等离子体辐射、金属蒸气、飞溅以及弧光(在激光-电弧复合焊中尤为突出),会在可见光到近红外波段形成宽谱干扰。因此,监测系统的第一步往往不是“看到”熔池,而是先“滤掉”不该看到的光。窄带滤光片决定了哪一段光谱能够进入传感器,而照明光源的波长选择则决定了熔池表面能否被充分、均匀地照亮。
激光焊接熔池高速监测
熔池检测的主流适用波长范围集中在近红外800–1100nm,根据不同工艺场景延伸覆盖可见光、短波红外、中波红外多个波段。其中,808nm和980nm是激光焊接熔池检测中最具典型性的两个波长,但它们发挥作用的机制并不相同。
808nm:熔池成像检测的主流选择
808nm的优势在于它与硅基探测器(如CMOS相机、光电二极管)的响应较为匹配,同时这一波段适合用主动照明的方式来提升信噪比。在采用同轴监测的系统中,常见做法是以808nm激光作为辅助光源,配合808nm窄带滤光片:滤光片把大部分宽谱强光挡在外面,808nm照明光经熔池表面反射后穿过窄带窗口进入相机,从而在弧光和热辐射较强的场景中改善熔池、小孔等几何特征的成像清晰度。808nm照明的一个直接价值在于,它让高速成像不再完全依赖熔池自身的热辐射,而是有了一个强度可控、方向可设计的主动信号源。
980nm:焊接工艺与照明光源的典型波长
980nm的着眼点则更多落在对弧光本底的规避上。焊接弧光的近红外辐射在914nm附近存在强度峰值,980nm位于这一峰值的长波一侧。这意味着,以980nm作为照明波长并配合对应窄带滤光片时,系统可以在光谱上避开弧光最强的那一段,使探测器接收到的信号中弧光成分得到衰减,信噪比随之改善。在飞溅与弧光干扰较强的场合,980nm照明为滤波降噪留出了更从容的余量。换言之,980nm的工程意义不在于“更亮”,而在于它在光谱位置上与焊接弧光的主要噪声源保持了更大距离。
两种波长并不存在谁替代谁的关系。808nm适合需要主动照明、强调熔池表面细节与图像清晰度的场景。980nm则在弧光抑制要求更高、或探测器需要与噪声光谱拉开距离的场合体现出价值。实际监测系统的设计,往往需要根据焊接工艺(是否复合电弧、材料种类、保护气体)和探测器件的光谱响应来做取舍。
镭志威的焊接监测激光器在熔池检测照明上比较贴合实际使用。产品设计从焊接监测的需求出发,为不同监测策略提供了针对性的光源支撑。在波长配置上,镭志威在808nm和980nm两个波段均有覆盖,808nm便于配合硅基探测器进行主动照明、提升熔池成像信噪比,980nm则有利于避开弧光近红外峰值、增强抗弧光干扰能力,监测系统可以根据工艺条件和探测器的光谱响应灵活选用合适的照明波段。
某焊接客户现场
北京镭志威激光器产品特点体现在以下几个方面:
以较少激光耦合损耗,提高激光输出效率,使得激光在镜头端高效率输出。
使照明区域内的亮度分布保持一致,为熔池轮廓的清晰成像和后续图像特征提取提供了良好条件。
能够满足熔池高速成像对照明脉冲时序和能量稳定性的要求。能进一步使照明光路与成像视场相匹配,让照明光有效地投射到熔池区域,反射信号高效进入传感器。
镭志威激光器注重稳定、可靠和长寿命,寿命可达10000小时,并具备静电、过流、过温保护,从多个层面保障激光器在产线连续作业中的使用寿命。工作温度覆盖广,按不同环境温度下的使用需求进行设计,适合全球不同环境温度下使用,使监测系统在不同现场条件下都能维持稳定的照明输出。
这些特点共同构成了镭志威焊接监测激光器在熔池检测应用中的实际优势。波长可选、光斑均匀、功率稳定、镜头匹配、保护完善、环境适应性强,为焊接监测系统从光源端提升成像质量和运行可靠性提供了有力支撑。
简而言之,在激光焊接熔池检测中,选择哪个波长,取决于检测方式,如果你的问题针对熔池成像检测,808nm是更典型的滤光选型。因为808nm更偏向成像观测与滤光选型。如果关注焊接光源或主动照明,980nm与808nm同样常见,但980nm更偏向焊接工艺光源本身。如果您还有其它疑问,欢迎和我们电话联系。