高光束质量Slab CO2激光深熔焊接实验研究

使用最新一代的扩散冷却型Slab CO2激光器对低碳钢进行了激光深熔焊接实验研究。Slab CO2激光器具有高光束质量。实验主要通过改变焦点位置获得不同离焦量下激光深熔焊接焊缝成型，分析并讨论了激光光束质量和焦深对焊接结果的影响。     

大功率扩散冷却型Slab CO2激光器光束质量的研究

本文对国际上最新的大功率扩散冷却型Slab CO2激光器的光束质量进行了全面的测量与实验研究.从原始激光束的光束质量、通过导光系统后激光束质量、聚焦光斑的质量以及焦点漂移四个方面全面考察了Slab CO2激光器的光束质量以及光束的传输、聚焦特性.结果表明,Slab CO2激光器具有高光束质量,其M2因子非常接近1的理想值;激光束具有良好的传输和聚焦性能,可以长距离传输;使用焦距为300mm的聚焦镜聚焦,聚焦光斑的束腰半径约为134μm,光束横截面能量分布接近理想的高斯分布,焦深约为5mm,在加工范围内(3m),激光束的焦点漂移量大约为1mm.另外,采用Slab CO2激光器对厚度为10mm的低碳钢在不同的离焦位置进行激光深熔焊接实验,讨论了激光光束质量和焦深对焊接结果的影响.     

激光焊接机的焊接点显示方法

激光焊机使用的激光器如CO2激光器（输出激光波长λ=10．6μm），钕玻璃激光器（λ=1．06μm）．YAG激光器（λ=1．06μm）波长属于红外区，人的肉眼是无法看见的，也就不知道光束在空间的确切路径，这对于焊接是十分不方便的。因此我们采用了正面显示方法，使激光精确地对准需要焊接的部位，并使这个焊接点显示出来，以便于实施焊接。     

CO2二维激光加工机

该加工机利用加工气流的最佳技术和高光束质量提高了对薄板到中厚板的加工能力。其特点为：加工速度快，加工1mm厚的不锈钢可快2．5倍，加工6mm厚软钢可快1．7倍；用2kW激光器可切割8mm厚的不锈钢；     

二氧化碳激光新光束

本文报道一种新光束其发散角和光束中心功率密度均优于ＣＯ２激光基模。     

高功率高光束质量五折腔CO2激光焊接机的光学系统

介绍了一种高功率、高光束质量的五折腔CO2激光焊接机,主要分析了激光器的五折谐振腔、三工位光路转换器,反射聚焦的设计过程:五折谐振腔的设计,获得了2.5 kW稳定运行的低阶模激光束,发散角1.6 mrad,模式结构TEM00+TEM01,激光器功率不稳定度小于±3%;三工位光路转换器的使用,合理地利用了激光器连续工作的能力,提高了工作效率;为克服热透镜效应和球差的影响,采用金属抛物面镜反射聚焦;同时,对汽车变速箱用的20CrMnTi合金钢双联齿轮进行焊接,用金相显微镜拍照、观察,获得外观美观、深宽比大于3:1的焊缝,且焊接热影响区小,熔区致密、无缺陷,取得良好的焊接效果.     

二极管泵浦的高光束质量被动Q开关激光技术研究

研究了二极管端面泵浦及Cr4 ：YAG晶体作为被动Q开关对激光模式的影响，讨论了在一定条件下，二极管端面泵浦的被动Q开关激光器产生单纵模激光振荡的原因、机理和条件。在实验中，获得了单脉冲能量30μJ，脉宽6ns，重复频率2000Hz的单纵模激光输出。     

高重复频率可调谐TEA CO2激光研究

以研制平均功率千瓦级的实用化高重复频率可调谐TEA CO2激光器为目标，分别研究了注入锁定、低锐度法布里一珀罗(F-P)耦合腔、光栅选线等三种调谐方法。利用光栅选线的方案，采用光栅谐振腔，实现了平均功率千瓦级的高重复频率TEA CO2激光调谐输出。激光器输出10P(20)，10R(20)，9P(20)，9R(20)线的脉冲能量分别为5．8J，5．8J，5．5J．5．6J，重复频率200Hz，光束远场发散角为1．66mrad(水平)与1．43mrad(竖直)，约为2倍衍射极限。     

大功率CO2混合模激光束对焊接的影响

受附加相移的影响,大功率ＣＯ２混合模激光束聚焦后将呈现不同的强度分布,这大大影响到激光束的焊接过程。本文所研究的ＣＯ２混合模激光束的模式含量ＴＥＭ００模约为２０％,ＴＥＭ０２模约为８０％。这种激光束在不同加工位置的聚焦光束的横截面强度分布将呈现“凹”形和“凸”形,这两种横截面强度分布的光束对焊接过程的小孔形成,熔池流动和焊缝成型的影响是不相同的,实验研究表明,“凸”形比“凹”形焊接质量好;“凹”形     

铝合金高功率CO2激光粉末焊接

采用PFL-1A型激光加工送粉器和新型双层送粉喷嘴,在(Slab)CO2激光器上对一种较常用的高强度铝合金A2219进行焊接实验。研究了粉束落点相对激光光斑位置变化、送粉与焊接的相对方向对送粉时焊接过程和粉末利用率的影响。并研究了激光功率、离焦量和焊接速度的合理匹配。结合高速摄像仪和光束光斑诊断仪的观察数据对实验现象和结果进行了合理的分析,并给出优化的工艺参数区间。实验表明,只有当粉束作用在靠近熔池结晶前沿,偏离光斑后侧0.5~1 mm的区域,粉束才能有效地进入熔池;当送粉量一定时,需要相应的功率、功率密度和焊接速度匹配,粉束才能有效利用,得到理想的焊缝。通过优化工艺参数,成功获得了具有理想余高、成形良好、焊接过程稳定的焊缝。     

CO2激光焊接等离子体高速摄影照片图像处理

本文讨论了采用计算机处理激光焊接等离子体的高速摄影照片。等离子体面积计算采用象素,并以象素的个数来表示,给出了等离子面积分布的直方图;给出了基于灰度的等温线;分析了将激光焊接等离子体分为具有10个不同折射率的区域时对入射激光传输的影响,结果表明:等离子体使入射激光发散,呈现出负透镜效应,严重情况下甚至使焊接不能进行。     

高强铝合金激光焊接新进展

本文结合作者多年的研究工作,论述了高强铝合金激光焊接的特点和难点,介绍了采用填充焊丝和填充粉末的高强铝合金的激光焊接技术,对比了CO_2和YAG激光焊接高强铝合金的工艺,讨论了双光束激光焊接和“激光+电弧”的复合焊接工艺,最后介绍作者发明的采用辅助电流的高强铝合金激光焊接技术。     

高平均功率脉冲TEA CO2激光器输出光束质量评价

在远至３３ｍ处测量了高平均功率高重复频率ＴＥＡＣＯ２激光器输出光束光强的远场二维分布,用Ｍ２因子理论对光束质量进行了评价,获得了该激光束腰斑半径、远场发散角、Ｍ２因子等参数。     

填充粉末对铝合金高功率CO2激光焊接的影响

通过采用和不采用填充合金粉末的比较试验，研究了填充合金粉末对铝合金高功率CO2激光焊接功率阈值、焊缝成形和焊接过程稳定性的影响。实验表明，合金粉末的加入可以提高焊接过程中激光能量的有效利用率；激光深熔焊接时的临界功率密度明显降低，合金粉末还可以减弱等离子体在高度方向上的膨胀跳动，使等离子体在工件表面能维持跳动幅度的相对稳定，有利于获得较为稳定的焊接过程和理想的焊缝成形，并通过试验，获得了焊缝饱满，有一定余高和鱼鳞纹光滑的焊缝。     

高功率CO_2激光焊接等离子体控制实验研究

采用精密的侧吹辅助气体调节和控制装置，实验研究了等离子体控制的各种工艺参数；采用光电晶体管检测熔池表面及小孔内等离子体光强变化；从理论上分析了等离子体控制的机理．结果表明：当辅助气体流量变化时，等离子体控制效果呈现三个区间．无论采用何种气体，只要辅助气体的操作压力稍大于金属蒸气压力，等离子体即被最佳控制     

激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究

研究了铸造镍基高温合金（Ｋ３）激光焊接时工艺参数对焊缝熔深及熔宽的影响．讨论了焊缝及热影响区产生热裂纹的机制及防止措施．结果表明，采用合适的激光焊接工艺可得到有较高强度、没有裂纹和气孔等焊接缺陷的接头．