激光*环形光斑是一种新型的激光*技术,它利用环形光束来进行*,具有较大的熔池尺寸、较高的*效率和较好的*质量。
环形光束是通过整形光学元件将高斯光束转换为环形光束的。环形光束的功率分布呈现环形,中心区域的功率密度较低,边缘区域的功率密度较高。当环形光束照射到工件表面时,会在工件表面形成一个环形的熔池。熔池的中心区域由于功率密度较低,不容易被熔化,而边缘区域由于功率密度较高,则容易被熔化并形成焊缝。
激光*环形光斑技术具有以下优点:
1. 较大的熔池尺寸:环形光束可以形成较大的熔池,这有利于*较厚的材料和形成较宽的焊缝。
2. 较高的*效率:环形光束的功率分布较均匀,可以同时对工件的多个部位进行*,这提高了*效率。
3. 较好的*质量:环形光束的中心区域的功率密度较低,这有利于避免工件过热和变形,从而提高了*质量。
激光*环形光斑技术广泛应用于汽车制造、航空航天、电子工业等领域,可以用于*各种金属材料和非金属材料。
激光*环形光斑中心功率和外环功率的配比对于*质量至关重要。
中心功率主要用于贯穿工件,形成熔池。过高的中心功率会烧穿工件,过低的中心功率则无法完全熔化工件。
外环功率主要用于熔化工件边缘,形成熔池边缘。过高的外环功率会导致边缘过热,烧伤工件;过低的外环功率则无法完全熔化边缘,导致焊缝不牢固。
中心功率与外环功率的理想配比取决于工件材料、厚度和*工艺。通常情况下,中心功率应比外环功率高出10%~20%。
中心功率与外环功率的配比可以通过调节激光器功率和光斑大小来实现。通过选择合适的配比,可以获得zui佳的*质量,包括焊缝强度、外观和抗腐蚀性。
例如,对于不锈钢工件,中心功率与外环功率的配比通常为60:40。对于钛合金工件,配比可能为70:30,以补偿其较高的熔化温度。
通过优化中心功率与外环功率的配比,可以提高激光*的效率和质量,确保焊缝的牢固性和美观性。
激光*中采用环形光斑可以提高对齐精度和填充焊缝能力,但同时也存在着热变形增大的潜在风险。
环形光斑的能量分布不均匀,中心处能量密度zui高,边缘处能量密度逐渐减小。在*过程中,中心区域的金属受热量较大,产生较大的热膨胀,而边缘区域的热膨胀较小。这种热膨胀差会导致材料变形。
环形光斑的加热面积更大,受热金属体积更大,产生热变形的机会也更大。当材料厚度较薄或刚性较弱时,热变形会更加明显。
为了减少激光*过程中环形光斑引起的热变形,可以采取以下措施:
优化*工艺参数:调整激光功率、*速度和脉冲宽度等参数,以控制热输入和热变形。
使用合适的材料:选择具有低导热率和低膨胀系数的材料,可以减少热变形。
采用预热或后热处理:在*前对工件进行预热,或在*后进行后热处理,可以均匀材料温度,减少热变形。
使用支撑或夹具:在*过程中,使用支撑或夹具可以固定工件,防止其变形。
总体而言,激光*环形光斑的使用会带来热变形增大的风险,需要通过优化工艺参数、材料选择和使用辅助手段来控制热变形,以保证*质量和工件精度。
激光*环形光斑和震镜的优缺点
激光*环形光斑
优点:
提供均匀的能量分布,可提高焊缝质量。
可降低应力和变形,适用于精密*。
可改善深宽比,适合*厚材料。
缺点:
*昂贵,需要特殊光学元件来产生环形光斑。
可能难以对焦,需要精确的光束整形。
*速度较慢,因为需要多次扫描。
震镜
优点:
可大幅提高*速度,适用于高产量应用。
可动态调整光束位置,适用于复杂形状的*。
*相对较低,易于集成到激光**。
缺点:
焊缝质量可能不如环形光斑,能量分布不均匀。
可能产生较高的应力和变形,不适合精密*。
*深度可能受到*,不适用于厚材料。
选择建议:
选择环形光斑或震镜取决于具体的*要求。
对于需要高焊缝质量和低应变的精密*,环形光斑是理想选择。
对于需要高速度和动态光束调整的应用,震镜是zui佳选择。
对于兼顾速度和质量的应用,可以考虑使用混合*,既采用环形光斑,也采用震镜。