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金屬激光焊接機功率與光束聚焦特征的關系

金屬激光焊接機功率與光束聚焦特征的關系

金屬激光焊接機有兩種焊接方式:熱傳導焊接和深熔焊接,當激光功率密度低于106W/cm2時, 激光焊接屬于熱傳導焊接的范疇;當激光功率密度達到106W/cm2時,才能形成深熔焊接,在金屬工件上產生小孔效應。今天我們就以深熔焊接為例,了解金屬激光焊接機的激光光束聚焦特征如何影響激光功率。

連續激光焊接機.png

金屬激光焊接機對材料進行深熔焊接時,存在一個臨界閾值功率密度,而功率密度與激光器輸出功率成正比,與有效光斑直徑的平方成反比。由光束聚焦特征參數的定義式可以得到:ω=Kf/θ=2Kff/D。公式中,ω代表聚焦后光束的束腰半徑;f為聚焦鏡的焦距;D為聚焦鏡處光束直徑。由公式可知,當Kf越小時,聚焦斑點也越小,金屬激光焊接機要達到臨界閾值功率密度,Kf小的激光束的閾值功率明顯要小于Kf大的激光束。

如果金屬激光焊接機想要獲得同樣高的激光功率密度,Kf越大的激光束就要求激光器的輸出功率越高。Kf越大的激光束就要求激光器的輸出功率越高。而大功率激光束會引起一系列的熱效應,如大功率激光光束傳輸一般采用銅反射鏡,由于激光功率比較高,照射到銅反射鏡表面會引起銅鏡表面產生熱變形。除此之外,大功率激光束在介質中傳播時,介質將吸收一部分激光能量,從而引起介質的溫度、折射率、形狀或者是介質的質量分布發生變化,反過來影響金屬激光焊接機激光光束的傳輸和聚焦。

光纖激光焊接機.png


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