表5-10 光束模式對(duì)焊縫熔深的影響

            a)高階模式

b)低階模式

圖5-18光束模式對(duì)焊縫的影響
5.3.2焦點(diǎn)位置
 1.離焦量
   激光束的焦斑功率密度并不等于作用于工件的光斑功率密度，后者還取決于插座焦點(diǎn)平面與工件表面的相對(duì)位置(離焦量)，此位置對(duì)激光焊過(guò)程有顯著的影響。離焦量是指光束焦點(diǎn)平面與被照射工件表面的距離。當(dāng)焦點(diǎn)面位于工件表面之上時(shí)，為正離焦;反之為負(fù)離焦。圖5-19所示為在一定條件下，焊縫熔深與離焦量的關(guān)系曲線。研究結(jié)果同時(shí)表明:當(dāng)焦斑遠(yuǎn)離工件表面或過(guò)于深人工件表面內(nèi)部時(shí)，焊縫熔深不夠，深寬比較小。當(dāng)焦斑位于工件較深部位時(shí)會(huì)形成V形焊縫;當(dāng)焦斑在工件以上較高距離時(shí)會(huì)形成“釘頭”狀焊縫，且熔深減小。當(dāng)焦斑深人工件表面以下一適當(dāng)距離(0一lmm)時(shí)，方能得到熔深最大、縫寬較窄的理想焊縫。金剛石鋸片的焊接一般采用負(fù)離焦，焦點(diǎn)與被焊材料表面的距離約為板厚的1/3。采用激光功率為80OW焊速為1071mm/min，在不同高度的位置上進(jìn)行正、負(fù)離焦焊接，得出的不同離焦量的焊接斷面照片如圖5-20所示，由此測(cè)得的熔合參數(shù)見(jiàn)表5-11.

圖5-19焊縫熔深與離焦量的關(guān)系

圖5-20  離焦量不同時(shí)的焊接斷面組合照片

a)離焦量為一3mm  b)離焦量為一2mm  c)離焦量為一1mm d)離焦最為0
e)離焦量為1mm  f)離焦量為2mm  g)離焦量為3mm
        表5-11 離焦量不同時(shí)的熔合參數(shù)

激光深熔焊接是通過(guò)小孔效應(yīng)來(lái)完成的，小孔的形成伴有明顯的聲、光特征。激光焊接鋼件未生成小孔時(shí)，工件表面的火焰是橘紅色或白色的;一旦生成小孔，火焰變成藍(lán)色，并伴有爆裂聲(由等離子體噴出小孔產(chǎn)生)。所以，實(shí)踐中總結(jié)出這樣一種方法:先將工作臺(tái)上的待焊工件在激光束作用下產(chǎn)生小孔效應(yīng)的縱向上、下位置范圍確定出來(lái)(以試驗(yàn)出藍(lán)光、有爆裂聲為準(zhǔn))，并取此位置范圍的中間點(diǎn)作為焦點(diǎn)零位置的近似點(diǎn)(即認(rèn)為此時(shí)激光束的焦斑平面正好在工件表面上);再以這個(gè)位置為起點(diǎn)，改變工件在工作臺(tái)的上、下位置(離焦量大小)進(jìn)行激光焊接;最后定量分析焊接結(jié)果，從而找出對(duì)待焊工件合適的離焦量數(shù)值。
焊接光束偏移量及角焊縫
   激光焊接光束偏移量及入射方向?qū)�焊接質(zhì)量有較大的影響。如圖5-21所示，激光焊接金剛石鋸片時(shí)，由于刀頭比基體厚，屬于厚度不同的兩種材料，所以常采用激光適當(dāng)偏向基體一側(cè)并帶有一定角度，以產(chǎn)生角焊效果。為獲得最好的角焊效果，激光的人射角α一般選在4度--11度，由于刀頭是粉末冶金材料，焊鋒時(shí)易產(chǎn)生飛濺污染透鏡，因此焊接時(shí)焊接光束不是直接作用于接縫處，而是偏向鋼基體一側(cè)。激光人射點(diǎn)與焊縫中心線的距離，稱為偏移量。焊縫中的氣孔量對(duì)焊接光束偏移量十分敏 感，合適的偏移量可以減少焊縫中的氣孔，從而提高焊縫強(qiáng)度。偏移量太大，雖然 焊縫外觀很漂亮，但刀頭未焊上或焊得很少，實(shí)為假焊；偏移量太小，氣孔多，影 響外觀質(zhì)量，也降低焊縫強(qiáng)度。合適的偏移量△約為0.25mm,在這種情況下的焊 接過(guò)程是基體材料鋼首先熔化，然后熔化了的鋼加熱刀頭并使刀頭內(nèi)側(cè)一層熔化， 二者實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。使焊縫外觀平整，無(wú)明顯的焊接缺陷，抗彎?rùn)z驗(yàn)時(shí)，焊縫抗彎 強(qiáng)度高于或等于母材。在激光焊接金剛石圓鋸片的大量生產(chǎn)中，偏移量△的波動(dòng)應(yīng)控制精確，因而需要較嚴(yán)格地控制基體和夾具的精度。
   有人采用激光在基體上掃描的方法，研究了偏移量△對(duì)焊接結(jié)果的影響。試驗(yàn)中采用的其他參數(shù)：激光功率為680W，焊接速度為1m/min，焦斑處于基體表面，保護(hù)氣體的流量為2.5m3/h.試驗(yàn)得出不同偏移量△時(shí)的焊縫斷面照片如 圖5-22所示，偏移量△不同時(shí)的熔

 圖5-21激焊接光束工藝參數(shù)位置示意圖

α激焊接光束傾斜的角度 △一激焊接光束的偏移足

h-焦點(diǎn)離工件表面的距離 s-工件的厚度