光束質(zhì)量對激光焊接和激光切割的影響

發(fā)布時(shí)間：2015-11-27 | 來源：星鴻藝激光焊接運(yùn)營部 | 分享：

    影響激光熱加工的因素很多，其中主要的是焦點(diǎn)功率密度、焦激光焊接金剛石工具斑形狀、光強(qiáng)分布和焦斑漂移等。這些光學(xué)參數(shù)不僅與激光輸出功率有關(guān)，而且更依賴于光束模式的分布和穩(wěn)定性。當(dāng)激光輸出功率不變時(shí)，光束模式的畸變或跳動(dòng)對激光熱加工的影響主要表現(xiàn)在焦點(diǎn)功率密度變化、光強(qiáng)分布畸變和光點(diǎn)漂移等三個(gè)方面。
    激光束經(jīng)過單透鏡聚焦后，焦斑直徑D主要由聚焦透鏡焦距廠、光束達(dá)到透鏡表面的直徑d以及激光波長久等因素決定，在激光長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，激光工作介質(zhì)C02離解和負(fù)電性氣體NOx增加，使激活介質(zhì)成分變化而引起光束模式逐漸變化，其主要趨勢為近場光斑直徑收縮，因而聚焦后使焦斑直徑變大，焦點(diǎn)功率密度下降。如果激光器近場光束模式的光斑截面形狀發(fā)生變化，經(jīng)薄透鏡變換后，焦斑形狀也將發(fā)生相應(yīng)的變化，而使焦斑光強(qiáng)分布畸變。其結(jié)果是將導(dǎo)致激光熱加工工藝參數(shù)，如掃描速度、切縫寬度和焊接深度等，發(fā)生變化。模式的漸變和跳動(dòng)都可以導(dǎo)致光點(diǎn)漂移。光點(diǎn)的漂移對精細(xì)加工，如激光精密切割和焊接的質(zhì)量等帶來嚴(yán)重的影響。
    1．光束質(zhì)量對激光焊接機(jī)的影響
    對于材料加工，特別是激光用于切割與焊接，要求有較小的切縫和焊縫，也就是說聚焦后的光斑愈小，能量密度愈高，愈有利于加工。例如，在相同功率下．光斑直徑1 mm時(shí)的功率密度，只有直徑為o．5 mm的功率密度的l／4。因此改善光束質(zhì)量是很重要的。特別是對大體積放電的橫流CO2激光器來說，穩(wěn)定腔（例如平凹腔）輸出往往是多模，為了獲得低階模或基模，就必須采用選模的方法。

不同光束質(zhì)量對激光焊接機(jī)效果的影響

     由表可見，相同的激光功率密度和焊接速度，Mz參數(shù)不同，焊接深度明顯不同，焊縫質(zhì)量也不同，TEMoo具有最佳深度比。
    2．光束質(zhì)量對激光切割的影響
    表給出兩種不同的模式對同樣厚度鋼板進(jìn)行激光切割的結(jié)果[s1。可明顯看出，采用基模的COZ激光器進(jìn)行薄板切割要比采用多模C02激光器好得多，切縫也要小得多。

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