低碳鋼齒輪是汽車動力系統重要部件，被廣泛應用於變速器、同步器、分動器以及驅動橋中。在實際生產中，焊接齒輪時的精確度和靈活性往往至關重要，同時基於簡化產品結構和製造工藝，以及提高產品精度等各種生產需求，雷射因其精準、高效和無需後續加工等顯著優勢，已被普遍應用於齒輪總成。使用雷射焊接技術還可以使得空刀槽減小，從而縮小齒輪體積，進而實現車輛的減重。
技術難點
為減少車輛故障率，並提高車輛操縱靈活性，汽車生產中的焊接加工對精確度和可靠性都有著極高的要求 。比如，為保證齒輪可以傳遞較大的扭矩，焊縫處必須具有相當或優於母材的綜合機械性能。雖然光纖雷射器在齒輪焊接中已取得了實踐性的應用優勢，但一直存在著加工過程中產生大量飛濺的問題。
飛濺所造成的氣孔和空隙會顯著降低部件的機械強度，並產生鬆散的顆粒。而這些顆粒如果進入齒輪間隙的話，可能會導致動力系統的使用壽命縮短。同時動力系統部件焊接必須確保減小熱影響區域 (HAZ)，以避免發生部件變形的情況。
工藝
此前，CO2雷射器通常能夠實現良好的焊接效果，並可極大限度地避免飛濺，但如今由於汽車生產商對加工效率有了更高的要求，同時為發揮雷射加工的柔性優勢-讓雷射加工更易於控制，更靈活地實現多維運動從而可以加工更多複雜表面的工件，用戶越來越傾向於使用易於柔性集成並通過光纖傳輸光束的近紅外固體雷射器來完成加工。然而，這些較短波長的雷射器在過去的使用效果並不令人滿意。
為應對焊接中的飛濺難題，我們對Coherent 的HighLightFL-ARM可調節環形光斑模式光纖雷射器能否實現與 CO2 雷射器相似的加工效果進行了測試。
HighLight FL-ARM 雷射器能夠產生一個被雷射同心環圍繞的中心光斑，並可單獨控制環形光束和中心光束的功率。在此次測試中，通過標準焊接頭（傳輸光纖的 3 倍放大率）後，直徑為 0.2 mm 的中心光束和直徑為 0.6 mm 的環形光束，聚焦於安裝在旋轉臺上的工件。氬輔助氣體則通過離軸噴嘴輸送。
為符合汽車行業對於產量的要求，我們採取了 5m/min 的加工速度，並以 2 kW 的總雷射功率（環形光束和中心光束）實現焊接熔深的要求。同時，我們也對不同比例的環形光束功率和中心光束功率進行了測試，並利用高速相機來評估飛濺。
結 果
與普通光纖雷射器相比，採用HighLight FL-ARM可調節環形光斑模式光纖雷射器能夠減少70%到80%的飛濺。
其餘的飛濺以粉末形式沉積，因而冷卻速度更快，並且可以用非機械的標準部件清洗技術輕鬆清除。通過這種方式可以減少處理步驟並簡化加工過程，從而節省單位加工時間和降低成本。
HighLight FL-ARM可調節環形光斑模式光纖雷射器通過改變功率分布，從根本上減少熔池內的紊流狀況，從而顯著減少飛濺和降低孔隙率。而且在將焊縫加工成符合需求的輪廓時，熱影響區域也極小，因而也能極大程度地減少部件變形的情況。
使用 ARM（可調節環形光斑模式）技術產生的
焊縫橫截面 (A) 和表面 (B)。
此外，實際加工中，由於部件本身會存在誤差，一些齒輪在焊接同時需要填補空隙，當縫隙根部寬度過大時，使用普通光纖雷射器將受到挑戰。但ARM技術通過智能調整光學設置和模式，可以在無需填充焊絲的情況下，實現低飛濺和低孔隙率的穩定焊接，填補0.3 mm以下的空隙。
測試結果顯示：ARM 技術是動力系統齒輪等高精度部件的理想解決方案！