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激光焊接中熱輸入包絡曲線

發(fā)布時間：2014-08-15

    為了激光焊接熱輸入的試驗中得到更精確的數(shù)據(jù)，我們選定激光功率為0.8~1.3kW之間，調節(jié)焊接速度和離焦量，板厚3mm恰能得到全焊透，得出一系列全焊透條件下的熱輸入。結果表明，激光功率為1.2kW時，熱輸入W有一最小值，此時v=15mm/s，W=0.8kJ/cm，焊縫的深寬比最大。取熱輸入為0.6kJ/cm的進一步的試驗發(fā)現(xiàn)，焊縫熔深隨激光功率而變化，在同樣的熱輸入條件下，焊縫熔深隨激光功率的提高而增加，而縫寬卻幾乎保持不變。因此，對基于小孔效應的焊接方法而言，提高激光功率密度對增加焊縫熔深的作用要比減小焊接速度的效果明顯。在4mm厚試樣表面掃描焊縫，得出焊縫熔深與熱輸入有若干對應的分散點，焊接熱輸入包絡曲線，即最小熱輸入的曲線，通過計算分析得出包絡線的數(shù)學表達為
H=-0.32+3.6W0.25
式中H——焊縫熔深（mm）;
W——熱輸入（KJ/cm）
    關于激光焊接中熱輸入功率的研究，為激光焊接機的研究和改良提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，在焊接設備的發(fā)展上有重大意義。
    一個實際焊接中所給定的參數(shù)的數(shù)據(jù)落在這個曲線上都可以認為是一種好的參數(shù)狀態(tài)，若選定的數(shù)據(jù)處在包絡曲線下，則可認為這個焊接系統(tǒng)的能量利用效率較低，這就要分析是否由激光傳輸系統(tǒng)或聚焦系統(tǒng)以及其他方面的因素引起。值得注意的是，在大部分實際的激光深熔焊中，所選定的數(shù)據(jù)均在包絡曲線下，但這些焊接參數(shù)仍是可接受的。對激光深熔焊來說，大功率、高速度可以使激光的有效利用率提高，而且采用較高的激光功率能夠得到更大的穩(wěn)定深熔焊的焦點位置范圍。當然，這種激光功率的提高有一定的限度，因為過高的激光功率使等離子體對激光的吸收加強，反而會降低熔深。實際上，當激光功率很小時，通過降低焊接速度也可以獲得較大的熱輸入。