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《高功率激光光束特性对激光加工的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷第6期光学技术Vol.32No.62006年11月OPTICALTECHNIQUENov.2006文章编号:100221582(2006)0620834204X高功率激光光束特性对激光加工的影响陈虹,吴世凯,张正伟,陈铠,肖荣诗,左铁钏(北京工业大学激光工程研究院,北京100022)摘要:决定光与物质相互作用的激光束的波长、入射角、偏振特性以及时间和空间特性是激光材料加工的主要光束特性。激光束的光束质量是其空间特性的量化反映。通过对两种不同激光加工系统输出激光光束质量进行测量和计算,根据多模激光束的聚焦理论,以及对激光深熔焊接实验结果的分析,
2、研究了光束质量对深熔焊接焊缝成形的影响。结果表明,光束质量对聚焦光束的焦斑、聚焦角和焦深的影响不仅体现了激光源的可聚焦性,而且也标志了激光源的可加工能力,这是聚焦系统和焦点位置在选择过程中应该考虑的重要因素。关键词:激光加工;光束特性;光束质量;深熔焊接;聚焦系统;离焦量中图分类号:TN248文献标识码:ATheeffectoflaserbeamcharacteristicsonlaserprocessingCHENHong,WUShi-kai,ZHANGZheng-wei,CHENKai,XIAORong-shi,ZUOTie-chuan(Coll
3、egeofLaserEngineering,BeijingUniveristyofTechnology,Beijing100022,China)Abstract:Laserbeamwavelength,incidenceangle,polarizationandit’stimeandspacebehaviorarethemainfactorscon2cernedwithlasermanufacturing.Laserbeamqualityquantifiesthespacebehavior.Theeffectofbeamqualityonlaserp
4、enetra2tionweldingbasedonthefocusingtheoryofmultimodebeamisstudiedthroughthemeasurementandcalculationthebeamquali2tyoftwodifferenthighpowerlaserprocessingsystemsandtheanalysistheresultsoflaserpenetrationweldingexperiments.Theresultsshowthatduetotheeffectoflaserbeamqualityonfoca
5、lbeamwaistradius,focalangleandfocallength,laserbeamqualitydecidesthebeamfocusingabilityandtheprocessingcapacityoflasersystem.Furthermore,beamqualityshouldbetakeintoaccountwhenselectingthefocusingsystemandthepositionoffocalpoint.Keywords:laserprocessing;beamcharacteristics;beamq
6、uality;laserwelding;focussystem;defocus射导致的吸收率的增强。事实上,当“小孔”出现后,1引言无论是YAG激光,还是CO2激光,材料对激光束的光与物质的相互作用同激光技术的实际应用密吸收率都可达到90%以上,波长对吸收率的影响可切相关。大多数的激光应用都要通过光与物质的相以忽略。因此YAG激光主要局限于薄壳结构的连互作用这座桥梁才能实现。激光的波长、入射角、偏接,CO2激光还是焊接厚板的主要手段。振特性、时间特性以及空间特性都是决定光与物质激光的波长除了影响材料对激光的吸收率以相互耦合效率的重要因素。其中光束的波
7、长、入射外,它还影响到激光深熔焊接过程的等离子体的形角、偏振特性主要决定了材料对激光的吸收率,时间成。由于金属蒸气对激光的吸收率与激光波长的平特性表明了光与物质相互作用的方式,空间特性决方成正比,所以YAG激光诱导金属蒸气击穿形成定了激光束的可聚焦性、材料加工所能获得的激光等离子体的临界功率密度比CO2激光高两个数量束的功率密度以及最终获得的加工质量。级。当采用CO2激光焊接时,光致等离子体的阈值62功率密度约为10W/cm;当采用YAG激光焊接2光束特性82时,其值约为10W/cm。所以在YAG激光深熔焊(1)波长。对金属及其合金而言,激光束的波[
8、1]接过程中几乎不产生等离子体。长越短,吸收率越高。由于YAG激光的波长是CO2(2)入射角。激光束的入射角
