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激光焊接機中激光束如何调整?

发布时间:2016-09-09 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


激光焊时熔池的熔探和形状除了与材料本身的热物理性质有关外,主要受激光光斑性质、功率密度、焊接速度,以及保护气体等因素影响。激光焊接機激光束的调整1.聚焦尺寸 聚焦镜是较接近工件表面的光学元件。图表示简单光学透镜(聚焦镜)对激光的聚焦光路图。图中参数有以下数值关系(经验公式):
    do=fθ    (4-6)
    θ=1.44λ/D    (4-7)
    bo=16(f/D)2λ    (4-8)
實際上,經透鏡聚焦的光束,在焦平面附近有一個直徑和長度均很小的束腰,該束腰直徑即爲光斑直徑,焦點位于最小束腰位置,強度最大。束腰長度即是焦深bo,焦點兩側焦深範圍內的激光強度略有降低(約是焦點強度的5%)。光斑直徑較難精確計算或測量出,但可以通過聚焦鏡的焦距f和發散角療的乘積來估算,它的具體數值是根據加工要求來確定的。由選定的光斑直徑do可以把透鏡的焦距f確定下來。但是,由于材料熔化估算的功率密度數值通常是某一範圍,所以光斑直徑也不可能一次就確定下來。除光斑直徑外,焦深q。的大小也能估算,它與光斑直徑相互關聯,需統一考慮。
    由公式可知,焦距小,则光斑直径小。短焦距使加工头与焊件表面之间的可用距离变小,除装卡工件不方便外,还容易由熔融金属的飞溅或产生的金属蒸气而损伤透镜表面,造成光学元件过早损坏,把焦距f与数值孔径(约等于光斑直径)之比称为焦数。根据使用经验,10kW CO2激光透镜焦数的合适范围是6-9。当有高焊接速度要求时,焦数要小一些,大约为3。但小焦数时.透镜球差严重,影响聚焦效果。Nd: YAG激光的焦牧定为4比较合适。因此,可以通过焦数来确定光斑直径。
    激光焊接機聚焦的激光束在焦點附近有一個束腰,束腰的最小截面處是透鏡的焦平面.也就是最小光斑的所處位置。焦深隨焦數增加面增加。在焦深範圍內,功率密度變化較小。大焦深時,工件沿激光入射方向在焦平面附近的較大深度範圍能接收到較高的激光能量,爲激光深熔化焊創造條件。在實際操作中,涉及到調整工件與透鏡的相對位置,大的焦深意味著工件在激光入射方向有較大的可調範圍。工件的初始高度位置,一般依據焦深的大小來確定。丁作時,透射的熱畸變會引起光斑尺寸和焦深發生變化,所以在工作過程中要經常檢查這些激光參數,以便能及時詞整工什位置,使光斑處在正確的工作位置上。

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