Во время процесса лазерной сварки лазерный луч фокусируется оптической системой, чтобы сформировать область с высокой плотностью энергии на поверхности заготовки или внутри материала.Положение фокусировки определяет распределение энергии на единицу площади, морфологии расплавленного бассейна и качества образования шва сварки, и является одним из ключевых параметров процесса, влияющих на стабильность сварки и качество сварки.
Положение фокусировки обычно ссылается на поверхность заготовки как нулевая точка и может быть классифицирована на положительное фокусирование, отрицательное фокусирование и дефокусированные состояния.
1. Характеристики сварки с фокусом на поверхности заготовки (нулевой фокус)
Когда фокус лазера расположен на поверхности заготовки, диаметр лазерного пятна минимален, а плотность энергии максимальна.Эффективность сцепления между лазером и материалом высока.
Характеристики сварки следующие:
Быстрое начало плавильного бассейна и стабильный процесс сварки
Узкий сварный швов с четкими границами
Концентрированная глубина проникновения и высокая эффективность использования энергии
Подходит для тонких материалов и приложения для высокоточной сварки
При лазерной сварке, поддерживающей фокус на поверхности, требуется высокая рабочая стабильность.Изменения высоты факела во время сварки могут легко вызвать колебания глубины проникновения и морфологии сварки.
2. Феномены сварки при положительных условиях фокусировки
Положительный фокус относится к состоянию, когда фокус лазера расположен ниже поверхности заготовки, то есть фокусная точка расположена внутри материала.
К явлениям сварки относятся:
Пиковая плотность энергии лазера внутри материала
Увеличенная глубина проникновения и более высокое соотношение глубины к ширине
Выраженный эффект ключевого отверстия с повышенным проникновением продольной сварки
Относительно узкая поверхность расплавленного бассейна и более узкий вид сварки
Позитивная фокусировка подходит для сварки средней и толстой пластины или приложений, требующих большего проникновения.чрезмерная глубина фокусировки может привести к недостаточному поверхностному слиянию или неполному образованию сварки.
3. Феномены сварки при отрицательных условиях фокусировки
Отрицательный фокус относится к состоянию, когда фокус лазера расположен над поверхностью заготовки, что означает, что лазерный луч начинает расходиться до достижения материала.
К явлениям сварки относятся:
Увеличенный диаметр точки и сниженная плотность энергии
Увеличение ширины сварки и уменьшение глубины проникновения
Ослабленный или устраненный эффект ключевой дыры
Улучшение гладкости поверхности сварного шва
В условиях отрицательной фокусировки распределение энергии лазера более равномерно, что делает его подходящим для сварки тонкой пластины и приложений с высокими требованиями к внешнему виду поверхности.В ручной лазерной сварке, умеренная отрицательная фокусировка помогает уменьшить брызги и подавить сгорание.
4Характеристики сварки в условиях дефокусированности
Дефокусирование относится к состоянию, когда фокус расположен далеко от поверхности заготовки, независимо от того, находится ли он в положительном или отрицательном направлении.что приводит к значительному снижению плотности энергии.
К характеристикам сварки относятся:
Трудности с формированием или поддержанием стабильного расплавленного бассейна
Недостаточное проникновение и высокий риск отсутствия слияния
Широкие и мелкие сварные швы с свободным формированием
Высокая чувствительность процесса сварки к изменениям скорости движения
Нефокусированные условия, как правило, не подходят для стабильной сварки и в основном используются в специальных низкотепловых процессах или процессах нагрева поверхности.чрезмерное дефокусирование значительно снижает консистенцию сварки.
5. Сравнение эффектов сварки при различных состояниях фокусировки
По сравнению с фокусом, расположенным на поверхности заготовки:
Положительный фокус улучшает проницаемость и способность к сварке, подходящий для применений, требующих высокой прочности конструкции
Отрицательный фокус увеличивает ширину сварки, улучшает внешний вид поверхности и снижает риск чрезмерной концентрации энергии
Дефокусирование снижает общую плотность энергии и неблагоприятно для стабильной сварки
В практических применениях положение фокусировки должно регулироваться в сочетании с типом материала, толщиной пластины, скоростью сварки и мощностью лазера.
6. Значение процесса положения фокуса в лазерной сварке
Ручная лазерная сварка предъявляет высокие требования к эксплуатационной стабильности и терпимости процесса.
Улучшение стабильности сварки и снижение воздействия движения оператора
Балансировка глубины проникновения и формирования шва сварки
Уменьшение случаев разливов и дефектов сварки
Улучшение адаптивности в сложных условиях сварки
Регулирование положения фокусировки обычно достигается путем управления высотой факела или регулировки системы фокусировки и является ключевым шагом в оптимизации процесса лазерной сварки.