离焦量是激光焦点离作用物质间的距离。在焊接过程中,离焦量对焊接质量的影响很大。激光焊接通常需要一定的离焦量,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。

中文名
离焦量
外文名
Defocusing Amount
定    义
激光焦点离作用物质间的距离
性    质
直接关系激光的功率密度
方    式
正离焦与负离焦

1离焦量

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离焦量直接关系到激光作用在工件上的功率密度。

在激光焊接过程中,离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦量,因为激光焦点处光斑中心的离焦量功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。

在激光热处理过程中,离焦量对热处理效果产生直接的的影响。 当离焦量过大,作用在工件上的功率密度过低达不到处理工件的目的;当离焦量过小,作用在工件上的功率密度过高,容易熔化激光照射点,破坏工件表面。

2离焦量方式

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离焦方式按焦平面与工件的位置关系,可分为正离焦与负离焦,焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。按几何光学理论,当正负离焦平面与焊接平面距离相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。

3正离焦与负离焦特点

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实验表明,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并出现问分汽化,形成市压蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。当负离焦时,材料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。

当离焦较小时,就会产生较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。当离焦量适中,激光处于较低功率密度时,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。

4离焦量的测量方法

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一种测定离焦量的方法及系统,用于扫描振镜系统中离焦量的测量,包括如下步骤:确定激光λ1的焦平面;测量结构光λ3与水平面之间形成一倾角α及焦距的值;测量指示光λ2偏离垂直面的角度θ;根据公式计算得出离焦量。此方法克服了常规测量工具由于读数引入的误差,并能实现非接触的距离测量,避免了常规测量对工件的损伤,并能实现狭小空间内的测距,提高了加工效率。

参考资料

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  • 更新时间:2017-06-19
  • 创建者:lilei
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