三光纤激光焊接机技术方案.doc

LWY50C3 技术方案客 户激光工程有限责任公司2011年8月目 录前 言3第一部分 技术方案4一、概述4二、多光束激光焊接机原理示意4三、设备系统组成51.激光器系统52.激光电源系统63.操作台（选配）74.分光及光纤传输系统75.旁轴黑白CCD观察系统76.激光专用冷却系统7四、技术参数7五、工作台部分示意图及说明91.工作台部分示意图92.工作台部分说明10六、设备供货范围11七、随机提供的技术文件11第二部分 货物的质量保证、交货与服务12一、质量和检查验收12二、服务121.培训及安装122.设备验收123.售后服务134.货物制造、检验、验收执行的标准135.质量保证措施136.保证交货期的措施147.包装、运输和交货期14前 言根据贵公司（以下简称甲方）产品特性，结合工激光工程有限责任公司（以下简称乙方）产品的特点，对甲方“激光焊接机”项目拟定如下方案（以下简称本方案）。图片仅供参考第一部分 技术方案一、 概述随着光通讯时代的到来，光通信元件也从实验室或者作坊式的小规模生产走向大规模批量生产，成本也在不断下降，激光精密加工技术的出现，在这个规模化，低成本化的过程中就发挥了难以替代的重要作用。目前已经成熟的主要技术包括激光焊接，激光划片，激光打孔以及激光微调等，其中走在最前面的就是激光焊接技术。激光焊接的原理是利用聚焦在零件表面上的高能量光束将材料本身局部加热熔化形成焊接。该工艺的主要特点是非接触焊接，没有外力作用引起的应力与形变；由于加热时间仅数毫秒，对材料的热作用仅仅局限在激光聚焦光斑范围内，焊接热影响区非常小。同轴器件的焊接通常采用多点同时出光的焊接技术，尽可能地降低了焊接变形对同轴器件性能的影响，同时焊接过程时间短，有非常高的生产效率，使大批量规模生产成为可能。二、 多光束激光焊接机原理示意激光光束被一分为二后，由光纤传输到聚焦镜上加以聚焦，将聚焦镜对称放置在被焊工件的四周即可实现同步对称的多点一次性焊接，通过不同的分光元件配置，可以得到24束激光光束。该技术在光电同轴器件的生产中得到广泛的应用，除此之外，单一光束激光焊接机在卧式的双列直插器件，无源器件等多种其它光电器件的生产中也有着不同的应用，如光纤的耦合定位点焊，管壳盖密封焊接，光纤隔离器的精密耦合点焊等。总之，随着工艺要求的提高，有越来越多的生产过程将采用激光加工作为先进的生产手段。三、 设备系统组成LWY50C3型三光束激光焊接机由激光器系统、激光电源系统、操作台、分光及光纤传输系统、工业电视观察系统（选配）、专用冷却系统等几部分组成。1. 激光器系统焊接机采用的是以固体材料为工作物质的固体激光器，以脉冲氙灯为光泵浦源。固体激光发生器由工作物质、泵浦源、聚光腔、光学谐振腔、冷却滤光部件及激光电源等几部分组成。 工作物质是激光器的核心。LWY50C3型三光束激光焊接机采用的工作物质是Nd3+:YAG，简称YAG，中文名称是“掺杂Nd3+离子的钇铝石榴石晶体”。YAG晶体外形为圆柱形结构，棒的两个端面严格平行，与棒轴垂直，并且经过抛光镀膜，因为这种人造晶体的制造工艺复杂，生产周期长，价格十分昂贵，所以在使用过程中要特别注意保持端面光洁。 泵浦源为工作物质产生激光提供光能。LWY50C3型三光束激光焊接机采用的泵浦源是脉冲氙灯，在激光电源的激励下发出强烈的弧光，泵浦激光工作物质。 聚光腔的作用是将泵浦源辐射的光能有效均匀地汇聚到工作物质上，以获得更高的泵浦效率。LWY50C3型三光束激光焊接机的聚光腔采用进口的陶瓷反射体，具有漫反射紧耦合结构。光腔内表面涂了釉层，因此耐腐蚀、抗衰老能力极强，没有使用寿命限制（金属聚光腔使用过程中会出现镀金反射面脱落等问题需要经常返修）。 谐振腔是激光器的重要部分，由针对1.064mm单一波长的全反镜和部分反射镜组成，工作物质在光泵浦下产生的受激辐射光，通过反馈在两个镜片间形成放大与振荡，并由部分反射镜输出。 冷却与滤光系统是固体激光器中必不可少的辅助装置，在固体激光器中，输入脉冲灯中的能量只有很小一部分转化为激光能量，其余均转化为热量的形式损耗掉了，冷却与滤光系统的作用就是带走激光器中的多余热量，防止内部元件温升过高，同时还可以减小泵浦灯中强烈的紫外辐射对工作物质的有害影响。2. 激光电源系统脉冲激光电源是专用于向脉冲氙灯供电的特殊电源系统。一般由充电电路、储能单元、放电电路、触发/预燃电路、逻辑控制电路和电气操作电路组成。 充电电路作用是为储能单元中的大容量电容提供充电电源。根据储能电容的特点，恒流充电是最佳的充电方式，本电源采用的是一种叫做L-C恒流源的恒流充电电路，这种电路具有结构简单，控制方便，可靠性高以及恒流特性好等优点。 储能单元储能单元由若干电解电容通过串、并联组成，在20ms脉宽情况下，单脉冲电输出能量超过35焦耳。 放电电路放电电路是将储能单元中的电能可控地施放到脉冲氙灯上。本机采用的是先进的大功率IGBT放电电路。 触发/预燃电路触发电路的作用是使脉冲氙灯中的惰性气体在1.62万伏的高电压下产生电离，两电极间建立起放电通道；预燃电路则是在导通后的两电极间保持150250mA辉光放电电流，使触发后的放电通道能够稳定地维持下去，从而使储能电容中的电能能够有很好重复性地通过灯管放电，并且可以大大延长脉冲氙灯的寿命。本机采用的是零电压混合谐振开关预燃电源。 逻辑控制电路本机的全部电子逻辑控制电路由一块89C52单片机完成。将所有的控制功能都集中到一个芯片上，不仅使电路得以大大简化，也使电路的可靠性得到很大的提高，并且通过这种控制电路，使整机的工作参数可以按照用户的要求很方便地进行调整。3. 操作台（选配）工作台面为不锈钢台板，台面空间可包括放置显示器及测量仪器的支架；体积小巧，台面布置可根据用户要求确定，如安装手动升降机构等。4. 分光及光纤传输系统 分光方式：能量分光和按时序分光，误差度1%光束数量：三光束光纤传输传输光纤： 根据焊斑要求选配最小聚焦光斑直径：0.3mm（根据焊斑要求选配）物镜工作距离： 70mm（根据实际焊斑要求和产品情况选配）聚焦调节范围： 20mm（根据实际焊斑要求和产品情况选配）5. 旁轴黑白CCD观察系统三路黑白CCD摄像头，旁轴安置，14”高分辨率黑白监视器6. 激光专用冷却系统专利设计，双循环冷却、精确控温系统。采用全钛合金材料的盘管结构，蒸发器、水箱、泵体等均使用高强度的非金属材料或者不锈钢，以确保水质，进口低噪射流自吸式离心泵使纯净水内循环冷却激光器。制冷压缩机对循环水进行二次循环冷却。四、 技术参数1、激光器-脉冲固体激光器: 激光工作物质：Nd3+:YAG 激光波长：1.064mm 激光最大脉冲能量：50J（激光分光头输出处） 分光激光输出能量：35J（激光分光头输出处） 最大激光峰值功率： 5KW 激光脉冲宽度：515ms连续可调 脉冲重复频率：1100Hz连续可调 波形数量： 可自由设置波形，储存数量不少于50组 控制系统： 激光功率实时闭环反馈2、光学系统性能参数 分光均匀性：3个月 最大制冷功率：3匹4、设备工作条件： 环境条件：工作温度： 1035相对湿度： 70% 供电电源：三相五线380V AC5%，50Hz，3KVA 设备安装处应具备接地电阻4W的接地点，以确保设备使用者的安全。 加工场所应具备吸烟抽风管道设备，用来排除焊接加工过程中产生的烟尘和废气。五、 工作台部分示意图及说明1. 工作台部分示意图2. 工作台部分说明1) 三个“光纤聚焦镜”安装在三个“聚焦镜调整架”上；“光纤聚焦镜”可在X、Y、Z三个方向上作手动调节，调节量为13毫米；并可在垂直方向上作0-90度的自由旋转，且可在任意角度上定位。2) 三个“旁轴CCD”安装在三个“CCD调整架”上；“旁轴CCD”可在Z轴方向上调整，并可在水平方向和垂直方向上作180度旋转。3) “保护气入口”用于接入保护气；“抽气口”用于抽取焊接时所产生的烟雾。4) “托盘”装于“托盘支座”上，并可在“托盘支座”上作180度的旋转，同时可在任意角度上定位，所转动的角度可通过刻度尺读取；“托盘”是通过球轴承安装于“托盘支座”上，所以，有较高的精度。5) “定位销”是用于安放所要焊接的工件，可根据工件的形状制作。6) “机罩”可将焊接区域整体罩住，对操作者形成保护作用。7) “升降机构”可通过“升降手轮”来实现“托盘”的升降，升降行程大于200毫米。8) “工作台”可通过“脚垫”来进行调节，可保证整机的水平安放。 六、 设备供货范围序 号名称数 量1激光焊接机主机一套2YAG激光器一台3激光专用冷却系统一套4分光及光纤传输系统一套5能量反馈电源系统一套七、 随机提供的技术文件序 号技 术 文 件单 位数 量1操作使用说明书本12产品合格证套1第二部分 货物的质量保证、交货与服务一、 质量和检查验收严格按照国际通用的标准和武汉华工激光工程有限责任公司的企业标准验收。武汉华工激光工程有限责任公司企业标准对有关生产过程中的工作环境与工作条件、基本技术要求、冷却要求、激光幅射安全、电气安全、试验方法、检验验收及包装运输等都制定了详细的标准。武汉华工激光工程有限责任公司已通过 ISO9001国际质量管理体系认证，形成了中小功率激光加工设备的设计、生产及服务等质量保证体系。二、 服务 1. 培训及安装培训：设备在乙方预验收完毕后，在乙方所在地，乙方对甲方技术操作、维修人员2-3名进行免费培训，培训内容包括：激光安全防护常识激光器的基本原理及激光焊接机的构造专用激光焊接的操作技能设备操作及注意事项设备日常维护，激光器调整及备件更换操作技能培训时间为3天左右。安装调试：设备运到甲方后，在甲方的协助下乙方负责在甲方现场的安装调试并交付使用，自带必要的专用工具及调试用具，并再次培训需方的操作、维修人员。2. 设备验收合同签订后乙方严格按合同技术指标条款设计和制造设备，设备生产、制造完毕，甲方在乙方所在地按各项技术指标对设备进行预验收，设备在甲方安装调试完毕，双方按预验收的标准对设备可行性、稳定性、可靠性进行最终验收。3. 售后服务华工激光对甲方公司所购产品一年保修，终身维修。保修期内设备出现故障及机件损坏（人为因素及不可抗力因素除外），乙方负责无偿免费修复，所需换件由乙方无偿提供（易耗件除外）。保修期后，维修时只按实际维修成本收工本费。华工激光对所有用户每年进行数次回访，并随时提供技术支持服务，乙方负责长期向甲方提供相关的备品备件。售后服务响应时间：8小时，接到用户报修电话，售后工程师24小时内有明确答复或到达设备现场。 4. 货物制造、检验、验收执行的标准本公司制造、检验、验收产品执行企业标准，该企业标准引用的国家标准有：GB10320 激光设备和设施的电气安全GB7247 激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南GB2421 电子产品基本环境试验规程GB/TB360 激光功率能量测试测试仪器规范GB/T13740 激光辐射发散角测试方法GB/T13741 激光辐射光束直径测试方法GB/T15490 固体激光器总规范GB/T13862-92 激光辐射功率测试方法GB2828-2829-87 逐批周期检查计数抽样程序及抽样表5. 质量保证措施本公司严格按照国际通行的ISO9001质量体系进行管理，为切实保证产品质量，防止不合格品流入下一道工序，从最初的原材料入库到出厂要以过进货检验、过程检验、最终检验，通过对生产过程实施有效控制，达到有效控制产品质量的目的，确保所有出厂产品都是合格品。6. 保证交货期的措施华工激光已通过ISO9001质量体系认证，生产经营严格按照ISO9001质量体系运行，从签订合同到交付顾客使用的全过程都是严格受控的，所有合同均要经过评审，因此，该体系能保证供应方如期、保质、保量地交付产品。7. 包装、运输和交货期包装和运输：乙方在包装上符合国内铁路或公路