如何調(diào)整激光焊接機(jī)的激光束

激光焊時(shí)熔池的熔探和形狀除了與材料本身的熱物理性質(zhì)有關(guān)外，主要受激光光斑性質(zhì)、功率密度、焊接速度，以及保護(hù)氣體等因素影響。

激光焊接機(jī)激光束的調(diào)整

相關(guān)參數(shù)有以下數(shù)值關(guān)系（經(jīng)驗(yàn)公式）：

do=fθ(4-6)

θ=1.44λ/D(4-7)

bo=16(f/D)2λ(4-8)

聚焦鏡是較接近工件表面的光學(xué)元件。實(shí)際上，經(jīng)透鏡聚焦的光束，在焦平面附近有一個(gè)直徑和長(zhǎng)度均很小的束腰，該束腰直徑即為光斑直徑，焦點(diǎn)位于小束腰位置，強(qiáng)度大。束腰長(zhǎng)度即是焦深bo，焦點(diǎn)兩側(cè)焦深范圍內(nèi)的激光強(qiáng)度略有降低（約是焦點(diǎn)強(qiáng)度的5%）。光斑直徑較難計(jì)算或測(cè)量出，但可以通過(guò)聚焦鏡的焦距f和發(fā)散角療的乘積來(lái)估算，它的具體數(shù)值是根據(jù)加工要求來(lái)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(lái)。但是，由于材料熔化估算的功率密度數(shù)值通常是某一范圍，所以光斑直徑也不可能一次就確定下來(lái)。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(guān)聯(lián)，需統(tǒng)一考慮。

由公式可知，焦距小，則光斑直徑小。短焦距使加工頭與焊件表面之間的可用距離變小，除裝卡工件不方便外，還容易由熔融金屬的飛濺或產(chǎn)生的金屬蒸氣而損傷透鏡表面，造成光學(xué)元件過(guò)早損壞，把焦距f與數(shù)值孔徑（約等于光斑直徑）之比稱為焦數(shù)。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，10kWCO2激光透鏡焦數(shù)的合適范圍是6-9。當(dāng)有高焊接速度要求時(shí)，焦數(shù)要小一些，大約為3。但小焦數(shù)時(shí)．透鏡球差嚴(yán)重，影響聚焦效果。Nd:YAG激光的焦牧定為4比較合適。因此，可以通過(guò)焦數(shù)來(lái)確定光斑直徑。

激光焊接機(jī)聚焦的激光束在焦點(diǎn)附近有一個(gè)束腰，束腰的小截面處是透鏡的焦平面．也就是小光斑的所處位置。焦深隨焦數(shù)增加面增加。在焦深范圍內(nèi)，功率密度變化較小。大焦深時(shí)，工件沿激光入射方向在焦平面附近的較大深度范圍能接收到較高的激光能量，為激光深熔化焊創(chuàng)造條件。在實(shí)際操作中，涉及到調(diào)整工件與透鏡的相對(duì)位置，大的焦深意味著工件在激光入射方向有較大的可調(diào)范圍。工件的初始高度位置，一般依據(jù)焦深的大小來(lái)確定。丁作時(shí)，透射的熱畸變會(huì)引起光斑尺寸和焦深發(fā)生變化，所以在工作過(guò)程中要經(jīng)常檢查這些激光參數(shù)，以便能及時(shí)調(diào)整工件位置，使光斑處在正確的工作位置上。