等離子云對(duì)熔深的影響在低焊接速度區(qū)最為明顯。當(dāng)焊接速度提高時(shí),它的影響就會(huì)減弱。
保護(hù)氣體是通過(guò)噴嘴口以一定的壓力射出到達(dá)工件表面的,噴嘴的流體力學(xué)形狀和出口的直徑大小十分重要。它必須以足夠大以驅(qū)使噴出的保護(hù)氣體覆蓋焊接表面,但為了有效保護(hù)透鏡,阻止金屬蒸氣污染或金屬飛濺損傷透鏡,噴口大小也要加以限制。流量也要加以控制,否則保護(hù)氣的層流變成紊流,大氣卷入熔池,最終形成氣孔。
為了提高保護(hù)效果,還可用附加的側(cè)向吹氣的方式,即通過(guò)一較小直徑的噴管將保護(hù)氣體以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保護(hù)氣體不僅抑制了工件表面的等離子體云,而且對(duì)孔內(nèi)的等離子體及小孔的形成施加影響,熔深進(jìn)一步增大,獲得深寬比較為理想的焊縫。但是,此種方法要求精確控制氣流量大小、方向,否則容易產(chǎn)生紊流而破壞熔池,導(dǎo)致焊接過(guò)程難以穩(wěn)定。
6.透鏡焦距。焊接時(shí)通常采用聚焦方式會(huì)聚激光,一般選用63~254mm(2.5”~10”)焦距的透鏡。聚焦光斑大小與焦距成正比,焦距越短,光斑越小。但焦距長(zhǎng)短也影響焦深,即焦深隨著焦距同步增加,所以短焦距可提高功率密度,但因焦深小,必須精確保持透鏡與工件的間距,且熔深也不大。由于受焊接過(guò)程中產(chǎn)生的飛濺物和激光模式的影響,實(shí)際焊接使用的最短焦深多為焦距126mm(5”)。當(dāng)接縫較大或需要通過(guò)加大光斑尺寸來(lái)增加焊縫時(shí),可選擇254mm(10”)焦距的透鏡,在此情況下,為了達(dá)到深熔小孔效應(yīng),需要更高的激光輸出功率(功率密度)。
當(dāng)激光功率超過(guò)2kW時(shí),特別是對(duì)于10.6μm的CO2激光束,由于采用特殊光學(xué)材料構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng),為了避免聚焦透鏡遭光學(xué)破壞的危險(xiǎn),經(jīng)常選用反射聚焦方法,一般采用拋光銅鏡作反射鏡。由于能有效冷卻,它常被推薦用于高功率激光束聚焦。
7.焦點(diǎn)位置。焊接時(shí),為了保持足夠功率密度,焦點(diǎn)位置至關(guān)重要。焦點(diǎn)與工件表面相對(duì)位置的變化直接影響焊縫寬度與深度。圖2-6表示焦點(diǎn)位置對(duì)1018鋼熔深及縫寬的影響。
在大多數(shù)激光焊接應(yīng)用場(chǎng)合,通常將焦點(diǎn)的位置設(shè)置在工件表面之下大約所需熔深的1/4處。
8.激光束位置。對(duì)不同的材料進(jìn)行激光焊接時(shí),激光束位置控制著焊縫的最終質(zhì)量,特別是對(duì)接接頭的情況比搭接結(jié)頭的情況對(duì)此更為敏感。例如,當(dāng)淬火鋼齒輪焊接到低碳鋼鼓輪,正確控制激光束位置將有利于產(chǎn)生主要有低碳組分組成的焊縫,這種焊縫具有較好的抗裂性。有些應(yīng)用場(chǎng)合,被焊接工件的幾何形狀需要激光束偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度,當(dāng)光束軸線與接頭平面間偏轉(zhuǎn)角度在100度以內(nèi)時(shí),工件對(duì)激光能量的吸收不會(huì)受到影響。
9.焊接起始、終止點(diǎn)的激光功率漸升、漸降控制。激光深熔焊接時(shí),不管焊縫深淺,小孔現(xiàn)象始終存在。當(dāng)焊接過(guò)程終止、關(guān)閉功率開關(guān)時(shí),焊縫尾端將出現(xiàn)凹坑。另外,當(dāng)激光焊層覆蓋原先焊縫時(shí),會(huì)出現(xiàn)對(duì)激光束過(guò)度吸收,導(dǎo)致焊件過(guò)熱或產(chǎn)生氣孔。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
為了防止上述現(xiàn)象發(fā)生,可對(duì)功率起止點(diǎn)編制程序,使功率起始和終止時(shí)間變成可調(diào),即起始功率用電子學(xué)方法在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)從零升至設(shè)置功率值,并調(diào)節(jié)焊接時(shí)間,最后在焊接終止時(shí)使功率由設(shè)置功率逐漸降至零值。
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