金(jin)屬激(ji)光焊接機(ji)功率與光束聚焦特征(zheng)的(de)關系

金屬激光焊接機有兩種焊接方式：熱傳導焊接和深熔焊接，當(dang)激光功(gong)率密度(du)低于10⁶W/cm²時， 激光焊接屬于熱傳導焊接的范疇；當激光功率密度達到10⁶W/cm²時，才能形成深熔焊接，在金屬工件上產生小孔效應。今天我們就以深熔焊接為例，了解金屬激光焊接機的激光光束聚焦特征如何影響激光功率。

金屬激光焊接機對材料進行深熔焊接時，存在一個臨界閾值功率密度，而功率密度與激光器輸出功率成正比，與有效光斑直徑的平方成反比。由光束聚焦特征參數的定義式可以得到：ω=K_f/θ=2K_ff/D。公式中，ω代表聚焦后光束的束腰半徑；f為聚焦鏡的焦距；D為聚焦鏡處光束直徑。由公式可知，當K_f越小時，聚焦斑點也越小，金屬激光焊接機要達到臨界閾值功率密度，K_f小的激光束的閾值功率明顯要小于K_f大的激光束。

如果金屬激光焊接機想要獲得同樣高的激光功率密度，K_f越大的激光束就要求激光器的輸出功率越高。K_f越大(da)的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)束就要求激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)器的(de)(de)輸出功(gong)(gong)(gong)率越高。而大(da)功(gong)(gong)(gong)率激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)束會引起(qi)一系列的(de)(de)熱效應，如大(da)功(gong)(gong)(gong)率激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)光(guang)束傳輸一般采用銅(tong)反射(she)(she)鏡，由于激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)功(gong)(gong)(gong)率比較高，照射(she)(she)到(dao)銅(tong)反射(she)(she)鏡表面會引起(qi)銅(tong)鏡表面產生熱變(bian)形(xing)。除此之外，大(da)功(gong)(gong)(gong)率激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)束在介(jie)質(zhi)(zhi)中傳播(bo)時，介(jie)質(zhi)(zhi)將吸收一部分(fen)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)能(neng)量(liang)，從而引起(qi)介(jie)質(zhi)(zhi)的(de)(de)溫度、折射(she)(she)率、形(xing)狀或者是介(jie)質(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)布發生變(bian)化，反過來影(ying)響金屬激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)焊接機激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)光(guang)束的(de)(de)傳輸和(he)聚焦。