激光焊接中多焦点技术.pdf

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Multi—f；眦鹏‰iq眦inwd如ts眦．d㈣璐tmted多焦点技术多焦点技术的优点Study蚰the①提高激光功率。对Nd：Ⅵ吣激光焊而言，激光焊接中多焦点技术郑华义巩水利WeldiIlgtecmquep附吲．Fbcus吨charact商Stic苏北京航空航天大学La鼬rk心be锄areama11al河sMulti—kus1激光束经过聚焦后，激光焦点直径非常小，要有精密的夹紧装置，保持焊缝间隙在很小的范围内，不然可能会出现直接透过焊缝或者激光偏离焊缝的现象，影响焊接质量。另外，热影响区的温度梯度非常大，对工作性能产生不好的影响，容易产生咬边等缺陷，多焦点技术能有效的防止上述缺陷的发生。多焦点可以通过把一个光束分成几个相同的光束产生，也可以通过把向个单独的光束耦合在一块而产生。在C02激光焊中，一般使用光束分割方法，在Nd：YAG激光焊中一般用功率叠加的方法。通过选用不同的分光镜，不同的光纤数量和分局，可以得到焦点在工件上的不同布局，并且也很容易得到多个焦点。多焦点技术可以在以下三个方面对传统单焦点激光焊接进行改进。多根光纤传输的能量在工件上叠加，克服了单根光纤传输能量不高的缺陷，从而可以用于较厚板材的焊接。②提高焊接过程的稳定性。当两个焦点垂直于焊缝分布，焊接时焊缝熔宽比较大，不容易产生焦点偏离焊缝的现象，从而可以降低对装配的要求。③能灵活的改善焊缝时能量在焊缝上的分布。通过改变焦点间的距离和焦点的分布来调节焊缝上的能量分布，双焦点沿焊缝分布的模式可以提高焊接工艺性。2可实现的激光功率比较大，其最大输出功率能达到50I<w，所以对于C02激光，通过光束叠加来增加激光功率的应用比较少，不过也有类似的设备，两个激光束的功率、激光模式和聚焦参数可以单独控制，通过各自单独的聚焦系统，最后聚焦在工件的同一点上，或者产生很临近的双焦点13J。光束叠加主要是针对Nd：YAG激光焊而言的，因为光纤传输的激光功率一般为4Kw左右，可以通过多个光传输能量的叠加从而提高到达工件的能量密度。实验证明，通过这种激光功率的叠加，能明显的提高激光焊接的速度。如图l所示⋯：改善焊缝质量如果单焦点的激光功率为4Kw，另外两个焦点的激光功率均为2l<w时，那么传输到工件的激光能量基本相同。一种是单焦点焊接，一种是双焦点焊接，两个焦点分布在焊缝两侧，另一种是两个焦点分布在焊缝上。这三种情况下焊接增加激光焊接功率对于C02激光焊而言，汪摘要激光焊接中，激光聚焦特性的好坏是影响焊接质量的最为关键的因素。文中首先对多焦点技术进行介绍。最后通过实验和理论分析多焦点焊接对激光焊接速度和焊缝质量的影响，证明多焦点技术的优越性。关键词激光焊接聚焦特性多焦点技术WallgAbs咖眦charact舐Stics图2焊缝的熔深和熔宽与焊接速度的关系．32．Zh甑gHuayii甜1u∞ceSthroughe)【perimental图1在激光坡口焊中双焦点焊接对焊接速度的提高示意图(两个焦点分布于焊缝两侧)suGongshuiliInlaSerwdding，focusingofthekeyfactorsindetenTliningqualityweldingtKspaper，multi—focustechmqueisinⅡDduced．Lastly，themulti—focusspeedandtheoreticala11dtechnique’sadvantageKeywordsLaSerwdditlgtechnique焊接速度f州mJn)on
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岭l◇电压；燃675输出读数T=VADc(mv)÷0．041(mV℃)。显然，由于燃675内部冷端入懒675。假设此时的温度读数为T，则测量基‰=0．041(mV庀)×T(℃)=V曲+v：Kc(1)‰=0．041(mV庀)×T(℃)一V矗+V『c(3)实验中，焦点直径均为0．3m左右，两个焦点之间V忱=V新+Vk电子测量技术·2004年第四期：3圣．：的焊缝有无不同主要由两个焦点之间的距离决定。在的距离为0．36nⅡn。实验结果如图2所示⋯。由结果可知，焊缝基本不受双焦点和单焦点在焊缝上的布局的影响。其中两个焦点分布在焊缝两侧时，熔深稍微小一些。这是由于两个焦点分布在焊缝两侧。熔宽大一些，热量不是全部分布在焊缝中心，所以引起熔深稍有减小。但是以上实验是在焦点之间距离比较小的时候做的，当两个焦点之产的距离比较大的时候，焊缝就会有很大的不同。焦点之间的距离和焦点的数量是决定焊缝截而形状的一个很重要的参数。距离足够大时，双焦点技术能明显的增大焊缝的熔宽，这样，即便焊缝之间的间隙比较大的时候也能较好的完成焊接，降低对焊件的装卡要求。在激光焊接时，一般要求两上焦点分布在焊缝两侧，这样能有效的增大熔宽。另外，使用了双焦点技术后，能改