激光焊接机

表5-10 光束模式对焊缝熔深的影响

            a)高阶模式

b)低阶模式

图5-18光束模式对焊缝的影响
5.3.2焦点位置
 1.离焦量
   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，后者还取决于插座焦点平面与工件表面的相对位置(离焦量)，此位置对激光焊过程有显著的影响。离焦量是指光束焦点平面与被照射工件表面的距离。当焦点面位于工件表面之上时，为正离焦;反之为负离焦。图5-19所示为在一定条件下，焊缝熔深与离焦量的关系曲线。研究结果同时表明:当焦斑远离工件表面或过于深人工件表面内部时，焊缝熔深不够，深宽比较小。当焦斑位于工件较深部位时会形成V形焊缝;当焦斑在工件以上较高距离时会形成“钉头”状焊缝，且熔深减小。当焦斑深人工件表面以下一适当距离(0一lmm)时，方能得到熔深最大、缝宽较窄的理想焊缝。金刚石锯片的焊接一般采用负离焦，焦点与被焊材料表面的距离约为板厚的1/3。采用激光功率为80OW焊速为1071mm/min，在不同高度的位置上进行正、负离焦焊接，得出的不同离焦量的焊接断面照片如图5-20所示，由此测得的熔合参数见表5-11.

图5-19焊缝熔深与离焦量的关系

图5-20  离焦量不同时的焊接断面组合照片

a)离焦量为一3mm  b)离焦量为一2mm  c)离焦量为一1mm d)离焦最为0
e)离焦量为1mm  f)离焦量为2mm  g)离焦量为3mm
        表5-11 离焦量不同时的熔合参数

激光深熔焊接是通过小孔效应来完成的，小孔的形成伴有明显的声、光特征。激光焊接钢件未生成小孔时，工件表面的火焰是橘红色或白色的;一旦生成小孔，火焰变成蓝色，并伴有爆裂声(由等离子体喷出小孔产生)。所以，实践中总结出这样一种方法:先将工作台上的待焊工件在激光束作用下产生小孔效应的纵向上、下位置范围确定出来(以试验出蓝光、有爆裂声为准)，并取此位置范围的中间点作为焦点零位置的近似点(即认为此时激光束的焦斑平面正好在工件表面上);再以这个位置为起点，改变工件在工作台的上、下位置(离焦量大小)进行激光焊接;最后定量分析焊接结果，从而找出对待焊工件合适的离焦量数值。
焊接光束偏移量及角焊缝
   激光焊接光束偏移量及入射方向对焊接质量有较大的影响。如图5-21所示，激光焊接金刚石锯片时，由于刀头比基体厚，属于厚度不同的两种材料，所以常采用激光适当偏向基体一侧并带有一定角度，以产生角焊效果。为获得最好的角焊效果，激光的人射角α一般选在4度--11度，由于刀头是粉末冶金材料，焊锋时易产生飞溅污染透镜，因此焊接时焊接光束不是直接作用于接缝处，而是偏向钢基体一侧。激光人射点与焊缝中心线的距离，称为偏移量。焊缝中的气孔量对焊接光束偏移量十分敏 感，合适的偏移量可以减少焊缝中的气孔，从而提高焊缝强度。偏移量太大，虽然 焊缝外观很漂亮，但刀头未焊上或焊得很少，实为假焊；偏移量太小，气孔多，影 响外观质量，也降低焊缝强度。合适的偏移量△约为0.25mm,在这种情况下的焊 接过程是基体材料钢首先熔化，然后熔化了的钢加热刀头并使刀头内侧一层熔化， 二者实现冶金结合。使焊缝外观平整，无明显的焊接缺陷，抗弯检验时，焊缝抗弯 强度高于或等于母材。在激光焊接金刚石圆锯片的大量生产中，偏移量△的波动应控制精确，因而需要较严格地控制基体和夹具的精度。
   有人采用激光在基体上扫描的方法，研究了偏移量△对焊接结果的影响。试验中采用的其他参数：激光功率为680W，焊接速度为1m/min，焦斑处于基体表面，保护气体的流量为2.5m3/h.试验得出不同偏移量△时的焊缝断面照片如 图5-22所示，偏移量△不同时的熔

 图5-21激焊接光束工艺参数位置示意图

α激焊接光束倾斜的角度 △一激焊接光束的偏移足

h-焦点离工件表面的距离 s-工件的厚度

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