YAG激光器除了可采用反射鏡進(jìn)行光束傳輸外,也可采用光纖傳輸。光纖傳輸簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜運(yùn)動結(jié)構(gòu),而且光束能夠到達(dá)普通剛性傳輸方法無法到達(dá)的工作區(qū)域,如汽車車身的內(nèi)部。光纖傳輸?shù)牧硪粋€優(yōu)點(diǎn)是可以將激光源放在離加工系統(tǒng)較遠(yuǎn)的地方(小于50處),以適應(yīng)不同的工作條件。要將光束耦合入光纖,必須將光束聚焦到小于纖芯直徑的程度。
光纖傳輸?shù)墓β蕮p耗主要來自光纖端面的反射和耦合散射。由于功率密度高,光纖的兩端面一般是不鍍膜的,以保持二面的高純凈,因而在耦合過程中大約會有3%的能量損失,不過,一些大公司也生產(chǎn)端面帶鍍膜的大功率光纖,激光功率的傳輸效率高達(dá)99%以上,在一些特定的應(yīng)用場合中,只有使用這種光纖,才有可能制造出經(jīng)濟(jì)的加工系統(tǒng)。
激光加工用的光纖由石英纖芯和包層組成,光纖有兩種折射率分布形式,即階躍分布和梯度分布,階躍分布式光纖的折射率從中心到邊緣呈階梯狀遞減,梯度分布式光纖的折射率從中心到邊緣是呈拋物線狀遞減的,有些類似透鏡傳輸,但其光纖的設(shè)計(jì)同折射率階躍分布式光纖是一樣的。
目前,工業(yè)中應(yīng)用的光纖內(nèi)芯直徑一般在0.3-1.5mm之間,折射率階躍分布式光纖是目前較為普遍的一種,器價格較低,且能保證較高的可靠性。
保護(hù)器與噴嘴結(jié)構(gòu):
保護(hù)氣對于激光焊接來說是必要的,在大多數(shù)焊接過程中,這些氣體直接通過特殊的噴嘴供應(yīng)到激光的焊接區(qū)域。
對于大多數(shù)的焊接應(yīng)用來說,最為有效的方法是將噴嘴設(shè)計(jì)為與激光束同軸放置,但在一堆焊接應(yīng)用中比較常用的是將保護(hù)氣從光束側(cè)面送入。
通常,噴嘴到工件的距離在3-10mm的范圍之間,典型的噴嘴孔直徑在4-8mm之間,一般氣體壓力較低,氣體流速在8-30l/min之間。
為了使焊接光學(xué)元件免受焊接中所產(chǎn)生的粉塵污染和飛濺的影響,人民提出了幾種橫向噴嘴式噴嘴的設(shè)計(jì)思想。它們的基本原理都是考慮使氣流垂直穿過激光束,針對不同的技術(shù)要求,或是用于吹散焊接煙塵,或是利用高動能是金屬顆粒轉(zhuǎn)向。
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