如何解决高功率激光焊接离焦量问题

在激光焊接行业，伴随着大功率光纤激光发生器和光碟激光发生器的引入，机遇和挑战以迄今为止比较慢的速率在迅速地持续增长。最特别注意的是，高些激光器输出功率和光线品质使其运用于范畴还有机会拓展到加重的激光器浅电弧焊接，这也为激光器探讨光学组件带来了一个全新升级的挑戰。

　　从总体上，探讨光学组件遭遇的挑戰也就是说阻碍称之为离焦量（focalshift），对这一难题的描述先于在十年前就由DirkLange明确指出。该科学研究对离焦量进行了界定和剖析（在YAG输出功率小于不高达5kW时为毫米/kW）。很巧的是，在同一阶段，EWI在一项涉及光线光纤耦合器运用于中认真观察到在4kW光纤线激光器输出功率时也是有类似的状况。但EWI在刚开始10kW输出功率的光纤线激光焊接实验时才认真观察到离焦量对激光焊接造成 的具体危害。

　　操控和管理方法离焦量　　激光焊接全过程中离焦量的造成全过程如图所示1下图。为了更好地有助于争辩，大家假定具有极低的消化率的镜片和一个维护保养盖片的1微米探讨光学组件在十分清洁的状况下刚开始传送。出现意外的是，这类状况在工作环境中是非常少不会有的。

有时候在焊时(或以前)，粉尘、蒸气、油、溅物或别的方式的空气污染物不容易在近期的光学表面上寻找维护保养窗户口。这类环境污染不容易促使对话框局部短路，造成热形变和对话框折光率的转变。这一結果不容易导致聚焦点挨近工作台面而向光学组件挪动，进而造成更为多环境污染和焊熔融深度的损害。图1：激光焊接中离焦量的再次出现。

　　有很多有关操控和管理方法离焦量的解决方法。最先，至少见的是除沫器，这具体是一种髙速、竖向的洗手消毒的气旋或别的汽体，目地维护保养最后的光学表面免受环境污染。有许多种各有不同的除沫器（也称之为对话框保护设备）被用于解决困难离焦量难题。

在其中一些机器设备用以了漫射光监管解决方法来检验环境污染什么时候刚开始，并期待为此能在造成不善焊接以前终止焊全过程。出现意外的是，现阶段还没人能制做出有一种基本上合理地的对话框保护设备，而且全过程中的环境污染并并不是让出射探讨光学组件再次出现热挪动的唯一缘故。　　探讨光学组件的取代计划方案　　遭遇这一实际，EWI刚开始科学研究激光器探讨光学组件的取代计划方案，设计方案规则以下：　　●尽可能多地提升光学传送设备；　　●用以耐热性不错的光学传送设备；　　●在有可能的状况下用以金属材料反射镜片；　　●获得更优的光学加温；　　●放置最后的光学表面时使其挨近工作台面。　　根据这种规则，EWI制做出有一种复合型探讨光学组件，外号叫bazooka（火箭炮）(图2)，该组件非空子集了多种多样艺术创意的作用。

最先，激光器光纤线收敛性光线的光线是用历经金钢石产品工件应急处置的硫化锌原材料镜片顺利完成的，这类原材料的导热系数是传统式的光学传送原材料石英玻璃管的20倍。对这类原材料进行金钢石铣削(DT)意味著能够在凸形得到 理论上完美的镜片面型。次之，这一镜片的平面图一侧根据与另一个DT表面（水冷散热镜片支撑架）必需了解来加温。

那样的DT面与DT面了解能造成极其高效率的热对流，进而让光线镜片保持加温。图2：Bazooka（火箭炮）复合型激光器探讨光学组件。　　火箭炮的准直光束的探讨是用规范的离轴、水冷散热抛物面镜顺利完成的，这类抛物面镜几十年来一般来说作为大功率CO2激光焊接系统软件中。

这类坚固的未表层的镀膜的光学表面对环境污染彻底基本上人体免疫系统，能够被数次消除，能防止溅物了解到正中间对话框。这类正中间对话框针对维护保养较为较划算的ZnS光线镜片而言是很有适度的。

而且在这里对话框的键入两侧用以洗手消毒气旋来预防粉尘和别的短路线空气污染物。　　在最少不高达8KW的光纤线激光器输出功率状况下，这类添充光学设计方案的离焦量彻底为零(~0.2毫米/kW)。出乎意料的是，这与EWI全部的传统式传送探讨机器设备精确测量的离焦量忽视。

这类状况被归由于传送光学组件的负离焦(上边)和仍未表层的镀膜铜反射镜片这一面的正离焦(正下方)的结合而引起的。

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