一、激光的投入能量密度。调整激光照射能量密度的方法主要有:
1、调整激光输出能量(调整激发电压)
2、调整光斑大小(调节出射焦距)
3、改变光斑中的能量分布(改变光纤类型:峰形输出型——GI型光纤、梯形输出型——SI型光纤)
4、改变出射脉冲的宽度和波形
二、材料反射率
大多数金属在激光开始照射时,会将大部分激光能量反射掉,所以,焊接过程开始的瞬间,要相应提高光束的功率。采用脉冲激光缝焊工艺时,可以通过接入引弧板来保证整个焊接段的品质一致性。当金属表面开始熔化或汽化后,其反射率迅速降低。
影响材料对激光束吸收的主要因素
1、室温时金属材料两激光的吸收率一般在20℃以下;当金属温度达到烙点产生熔融和气化后吸收率上升到40~50%;当接近沸点时吸收率可高达90%。
2、材料对激光的吸收率与材料的直流电阻率的平方根成正比、与激光波长的平方根成反比关系。
3、激光束的入射角
入射角越大,吸收率越小。当激光垂直于金属表面照射时,金属对激光的吸收率最大。但通常为了保护激光出射镜头,需要维持一定的入射角。
4、聚焦性和离焦量
品质优良的YAG激光焊接装置,其聚焦性(光斑大小)是通过装置本身的光路同轴精度、输出光纤和出射头的成像比等来保证。以激光出射焦点正好落在工作上面时的位置为零。离焦量是指焦点离开这个零点的距离量。焦点位置超过零点位置时叫负离焦(焦点深入到工件内部),其距离值为负离焦量。反之,焦点不到零点的距离数值为正离焦量。要获得较大的熔深,可将焦点位置选择在工件内部某一位置上,即采用负离焦量进行焊接。
5、焊接的穿入深度
脉冲激光焊接时,主要是以传热熔化方式进行的。激光束本身对金属的直接穿入深度是有限的,其主要取决于材料的导温系数(导温系数大的则穿入深度大),而不是激光器的功率大小。
6、用不锈钢板带生产不锈钢管时,半圆轧辊将不锈钢板带轧成管子,需要采用连续激光对接口进行焊接。此项焊接钢带较长,一根管子焊下来不能停顿,所以要求大功率的激光器长时间稳定工作,铭琢激光生产的1GY-800W YAG连续激光设备到达工件表面功率800W,对于这种空管的焊接非常合适。
7、对于焊接1.2mm厚钢带,熔深1.2mm,速度可以达到2m/min,采用氮气保护,焊接表面光滑美观。经过气密性、拉力与压力测试,效果很好。
8、激光复合焊接
目前激光与电弧复合焊接主要有两种方式,一是沿焊接的行程方向,电弧与激光前后排列,中间有一定间距,主要利用电弧对焊缝金属进行预热,从而提高材料对激光的吸收率;另一种方式是激光与电弧共同作用于熔池,即复合热源。
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