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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(wú)需機(jī)械加工,零部件可直接使用。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
自適應(yīng)隨形激光熔覆是解決上述難題一個(gè)行之有效的方法,主要包括以下三個(gè)基本步驟:
1. 采用傳感器進(jìn)行在線檢測(cè):傳感器可以是接觸式、機(jī)器視覺(jué)、激光位移等多種,而且必須要建立起傳感器測(cè)量坐標(biāo)系與機(jī)器人激光熔覆工具坐標(biāo)系間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
2. 自動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)模型匹配、缺陷辨識(shí)等智能算法;
3. 自動(dòng)路徑生成和工藝參數(shù)配置:在自動(dòng)數(shù)據(jù)處理所建立模型基礎(chǔ)上,進(jìn)行分層切片、生成填充軌跡,并根據(jù)缺陷類型,自動(dòng)選擇優(yōu)化工藝參數(shù)。