【摘 要】
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激光焊接中,激光束通过激光头聚焦到工件表面,良好的激光聚焦特性是获得高质量焊缝的关键.传统的激光头只是对激光进行单焦点聚焦,由于焦点直径很小,在焊接过程中焦点很容易
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激光焊接中,激光束通过激光头聚焦到工件表面,良好的激光聚焦特性是获得高质量焊缝的关键.传统的激光头只是对激光进行单焦点聚焦,由于焦点直径很小,在焊接过程中焦点很容易偏离焊缝,产生焊接错位.对铝、钛合金进行焊接时,焊缝中气孔较多且飞溅严重.通过对新型激光头的研制并改进激光的聚焦特性,对于推进激光焊接技术的广泛应用和航空制造业的发展具有重要意义.该文在深入了解激光深熔焊原理和工艺的基础上,分析了影响激光焊接质量的各种因素,对国外在改进激光聚焦特性方面的研究进行了系统深入的调研,论证了双焦点、旋转焦点焊接技术的优点.在对高斯光束的传输特性及离轴抛面反射镜对焦点特性的影响进行充分研究的基础上,进行光路设计和机械设计,研制了一种用于旋转双焦点聚焦的激光头.单束激光通过该激光头可以产生相互之间有一定距离的两个旋转焦点,并且可以实现两个焦点在焊缝上的不同分布.在该激光头中,加装了交叉对称保护气流喷嘴和保护尾气铜桥,提高对焊缝的保护效果并防止金属飞溅和金属蒸气污染抛物镜面;同时,该交叉对称保护气流喷嘴喷出的气流所形成的流场还能对等离子体进行有效控制,减少等离子体对激光功率的吸收和折射,提高激光功率的耦合效率.
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