材料對(duì)激光的吸收率由下式?jīng)Q定
ε=0.365{ρ[1+β(т-20)]/λ}1/2
式中ρ—鋁合金20度的直流電阻率,Ω.M
β—電阻溫度系數(shù),℃-1
т—溫度,℃
λ—激光束的波長(zhǎng)
對(duì)于鋁合金來(lái)說(shuō),吸收率是溫度的函數(shù),在鋁合金表面熔化、汽化前。由于鋁合金對(duì)激光的高反射,吸收率將隨溫度的升高而緩慢增加,一旦鋁合金表面熔化、汽化,對(duì)激光的吸收率就會(huì)迅速增加。為提高鋁合金對(duì)激光的吸收,可以采用以下方法:
ü采取適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理工藝表1所示為鋁在原始表面(銑、車(chē)加工后)、電解拋光、噴砂(300目砂子)及陽(yáng)極氧化(氧化層厚度um級(jí))4種表面狀態(tài)下對(duì)入射光束能量的吸收情況。由此可見(jiàn),陽(yáng)極氧化和噴砂處理可以顯著提高鋁對(duì)激光束的能量吸收。另外,砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層及空氣爐中氧化等表面預(yù)處理措施對(duì)激光束的吸收是有效的。
ü激光器參數(shù)調(diào)整選用短焦距透鏡和低階模輸出均可使光斑尺寸減小,激光功率密度增大,鋁合金對(duì)激光束的吸收率也增加。
ü焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將工件坡口設(shè)計(jì)成斜30℃角,這樣激光束能在空隙中多次反射,形成一個(gè)人工小孔,從而增加激光束的吸收率。
表1鋁表面狀態(tài)對(duì)CO2激光束吸收率的影響
表面狀態(tài) |
原始表面 |
電解拋光 |
噴砂 |
陽(yáng)極氧化 |
純鋁 |
7 |
5 |
20 |
22 |
5456 |
5~11 |
4 |
22 |
27 |
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