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解释激光束特性对激光加工质量的影响

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-14 0:17:00 * 浏览: 1
laser激光加工是热变化过程。激光发出的能量聚焦在较小的目标区域上,并将热量传递到被处理的材料上。激光加工过程高度依赖于材料可以吸收的能量。处理效率通常是辐照度的平方或立方的函数。因此,可以得出结论,工件上的总焦点能量和能量空间分布是加工过程成功的关键,并且对激光束空间能量分布形状的变形非常敏感。在激光焊接中,必须非常精确地控制零件之间的间隙,这要求激光束的能量始终对准同一目标区域,而不会出现焦点漂移。如果进行高速焊接,不良的梁结构会导致不良的焊接问题。在石家庄激光切割中,光束的质量和聚焦能力对于切割本身的质量至关重要。质量不佳的光束会导致零件报废或返工,从而增加了成本。 1.激光加工光束的特性参数和评估指标在高功率激光加工中,许多因素都会影响激光热处理。对于激光束,重点主要放在功率密度,焦点形状,光强度分布和焦点漂移上。这些参数不仅与激光输出功率有关,而且还取决于光束模式的分布和稳定性。 1.1激光加工光束特征参数根据激光束对激光加工的影响,激光加工光束特征参数可分为三类:功率特征(激光功率,功率密度,连续或脉冲),光束特征(光束模式,光束质量,不规则形状(光束),聚焦特性(聚焦尺寸,聚焦位置,聚焦深度)。这些光束特征参数不是独立的,而是相互影响的。对于相同功率的激光束,光束质量越好,焦点越小,焦点的功率密度越大。对于相同的激光束,短焦距聚焦透镜可用于获得较小的聚焦焦点和较大的聚焦功率密度,但会导致像差较大,透镜加工困难,并且短聚焦容易造成聚焦透镜污染。使用长焦距聚焦透镜,可以获得更大的焦斑和更长的焦深,并且光斑偏移对激光加工质量的影响相对较小。光束质量是光束特性中最重要的参数之一,它对光束能量分布,聚焦焦点大小和功率密度等重要参数有很大的影响。它是评估激光制造系统的关键参数。它不仅标志着激光制造系统的质量。可加工性(如图1所示)对激光材料的加工过程也有重要影响。图1不同加工方法对激光制造系统的激光功率和光束质量的要求1.2光束质量任何旋转对称的激光束都有三个参数:腰部位置Z0,光束腰部半径ω,0和远场发散角(半角)θ,0。图2激光束特征参数(1)光束质量的特征值用于描述激光束质量的各种特征值:K因子,光束质量因子(M2) ,以及光束参数乘积(BPP)。这些特征值可以通过简单的计算直接相互转换。光束参数乘积是θ0和ω0的乘积,该乘积在整个激光传输区域中都是守恒的。例如,通过安装透镜或扩束器来改变光束直径将影响光束的发散角。因此,光束参数乘积用于测量光束聚焦能力。仅当使用具有像差或光圈效果的光学系统时,才会影响外部光路的光束参数乘积。图3示出了通过激光加工以不同的值获得的蒸汽槽的形状。从图中可以清楚地看到,当该值增加时,即光束质量下降时,整个蒸汽槽的长宽比将大大降低,槽的形状从a变为b凤梨形状(图3a)到角形(图3b)。图3不同光束质量的激光焊接形成的蒸汽槽的形状