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熱透鏡效應在激光應用中的影響


發布者:   發布時間:2021/9/5

功率越高、加工高反材料,光學元件受熱膨脹越迅速,熱透鏡越明顯;產生熱透鏡效應時,光學元件受熱膨脹,出現聚焦能力變強,聚焦光斑尺寸變小,焦距和焦深變短現象。

這些現象的產生,最終會造成激光加工不穩定,影響激光加工效果。

1、對打標的影響

(1)氧化鋁打黑:發生熱透鏡效應時,焦距變短,材料表面能量密度降低,氧化鋁打不黑,嚴重時出現中心和邊緣效果黑度不一致現象。

(2)金屬深雕:金屬深雕一般使用焦距(焦深)短的場鏡,當高功率深雕時,由于熱透鏡效應,材料處能量密度迅速下降,造成金屬打不深。由于光學元件中心比邊緣膨脹大,出現中心淺,四周深現象(深度不一致)。

(3)薄片切割:根據不同的材料,脈沖光纖激光器切割薄片通常采用單次慢速或多次快這兩種方法。熱膨脹與冷卻回縮可以在很短時間(<1S)內發生,因此切割時出現起始位置可以切穿,其它位置切不穿材料。

2、對焊接的影響

(1)金屬薄片點焊:對于高功率光纖激光器點焊金屬薄片,熱透鏡效應會造成焊點大小不一致,焊接不牢固性,拉拔力不夠。

(2)金屬連續焊:連續光焊接金屬相對于切割,反射率更高。高功率焊接時,熱透鏡效應會造成焊接前部分正常,后部分焊接深度淺或完全焊不透。焊接鋁和銅高反材料,熱透鏡效應更明顯。

3、對切割的影響

(1)不銹鋼切割:不銹鋼切割時,熱透鏡效應會造成切割面不一致,掛渣越來越多,甚至出現切割不斷問題。

(2)碳鋼切割:碳鋼切割時,熱透鏡效應會造成底部熔渣越來越多,切割不斷問題。


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