激光焊接机存在激光能量密度阈值。如果低于这个值,则穿透深度很浅。一旦达到或超过这个值,透气性就会大大提高。仅当工件上的激光功率密度超过阈值(取决于材料)时才会产生等离子体,这标志着稳定深熔焊接的进展。如果激光功率低于这个阈值,则只有工件表面会熔化,即以稳定的热传导型进行焊接。
当激光功率密度接近形成小孔的临界条件时,深熔焊和导电焊交替成为不稳定的焊接过程,导致熔深波动较大。在激光深熔焊接中,激光功率控制熔深深度和焊接速度。焊接熔深与光束功率密度直接相关,并且是入射光束功率和光束焦点的函数。一般来说,对于一定直径的激光束,穿透深度随着光束功率的增加而增加。
光束的焦点。束斑尺寸是激光焊接中最重要的变量之一,因为它决定了功率密度。但对于高功率激光,虽然有很多间接测量技术,但其测量却是一个难题。
根据光学衍射理论可以计算出光束焦点的衍射光斑尺寸,但由于聚焦透镜的像差,实际光斑尺寸比计算值大。最简单的测量方法是等温线法,即燃烧厚纸并穿透聚丙烯板后测量焦点和穿孔直径。在这种方法中,我们应该通过测量实践来掌握激光功率的大小和光束作用时间。
材料吸收值。材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性质,如吸收率、反射率、导热率、熔化温度、蒸发温度等,其中最重要的是吸收率。
影响激光束吸收率的因素有两个:一是材料的电阻系数。通过测量材料抛光表面的吸收率,发现材料的吸收率与电阻系数的平方根成正比,且电阻系数随温度变化。其次,材料的表面状态(或光洁度)对光束吸收有显着影响,并对焊接效果有显着影响。