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焊接時通常采用聚焦方式會聚激光,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,必須保持透鏡與工件的間距,且熔深也不大。由于受焊接過程中產(chǎn)生的飛濺物和激光模式的影響,實際焊接使用的焦深多為焦距126mm(5”)。②切割表面光潔美觀,表面粗糙度只有幾十微米,甚至激光切割可以作為最后一道工序,無需機械加工,零部件可直接使用。當接縫較大或需要通過加大光斑尺寸來增加焊縫時,可選擇254mm(10”)焦距的透鏡,在此情況下,為了達到深熔小孔效應(yīng),需要更高的激光輸出功率(功率密度)。
當激光功率超過2kW時,特別是對于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,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
自適應(yīng)隨形激光熔覆是解決上述難題一個行之有效的方法,主要包括以下三個基本步驟:
1. 采用傳感器進行在線檢測:傳感器可以是接觸式、機器視覺、激光位移等多種,而且必須要建立起傳感器測量坐標系與機器人激光熔覆工具坐標系間的對應(yīng)關(guān)系;
2. 自動數(shù)據(jù)處理:包括數(shù)據(jù)濾波、重構(gòu)、建模等,一些應(yīng)用還需要實現(xiàn)自動模型匹配、缺陷辨識等智能算法;
3. 自動路徑生成和工藝參數(shù)配置:在自動數(shù)據(jù)處理所建立模型基礎(chǔ)上,進行分層切片、生成填充軌跡,并根據(jù)缺陷類型,自動選擇優(yōu)化工藝參數(shù)。