激光焊焦點(diǎn)位置

離焦量
   激光束的焦斑功率密度并不等于作用于工件的光斑功率密度，后者還取決于激光焊焦點(diǎn)平面與工件表面的相對位置(離焦量)，此位置對激光焊過(guò)程有顯著(zhù)的影響。離焦量是指光束激光焊焦點(diǎn)平面與被照射工件表面的距離。當激光焊焦點(diǎn)面位于工件表面之上時(shí)，為正離焦;反之為負離焦。圖5-19所示為在一定條件下，焊縫熔深與離焦量的關(guān)系曲線(xiàn)。
    研究結果同時(shí)表明:當焦斑遠離工件表面或過(guò)于深人工件表面內部時(shí)，焊縫熔深不夠，深寬比較小。當焦斑位于工件較深部位時(shí)會(huì )形成V形焊縫;當焦斑在工件以上較高距離時(shí)會(huì )形成“釘頭”狀焊縫，且熔深減小。當焦斑深人工件表面以下一適當距離(0一lmm)時(shí)，方能得到熔深最大、縫寬較窄的理想焊縫。金剛石鋸片的焊接一般采用負離焦，激光焊焦點(diǎn)與被焊材料表面的距離約為板厚的1/3。采用激光功率為80OW焊速為1071mm/min，在不同高度的位置上進(jìn)行正、負離焦焊接，得出的不同離焦量的焊接斷面照片如圖5-20所示，由此測得的熔合參數見(jiàn)表5-11.

圖5-19焊縫熔深與離焦量的關(guān)系

                        a                                                         b                                                         c

                        d                                                            e                                                   f                                                  g
圖5-20  離焦量不同時(shí)的焊接斷面組合照片
a)離焦量為一3mm  b)離焦量為一2mm  c)離焦量為一1mm d)離焦最為0
e)離焦量為1mm  f)離焦量為2mm  g)離焦量為3mm
        表5-11 離焦量不同時(shí)的熔合參數
離焦量/mm    -3      -2       -1          0         l             2          3
熔深/mm     0. 18   0. 86    1 .11    0.99     0.82     0. 88    0.16
縫寬/mm     0. 26   0.74     0.80    0.74     0.71      0. 75    0.21
深寬比        0.69   1 .16    1 .39    1 .34    1 .15     1 .17     0.76
激光深熔焊接是通過(guò)小孔效應來(lái)完成的，小孔的形成伴有明顯的聲、光特征。激光焊接鋼件未生成小孔時(shí)，工件表面的火焰是橘紅色或白色的;一旦生成小孔，火焰變成藍色，并伴有爆裂聲(由等離子體噴出小孔產(chǎn)生)。所以，實(shí)踐中總結出這樣一種方法:先將工作臺上的待焊工件在激光束作用下產(chǎn)生小孔效應的縱向上、下位置范圍確定出來(lái)(以試驗出藍光、有爆裂聲為準)，并取此位置范圍的中間點(diǎn)作為激光焊焦點(diǎn)零位置的近似點(diǎn)(即認為此時(shí)激光束的焦斑平面正好在工件表面上);再以這個(gè)位置為起點(diǎn)，改變工件在工作臺的上、下位置(離焦量大小)進(jìn)行激光焊接;最后定量分析焊接結果，從而找出對待焊工件合適的離焦量數值。