材料对激光的吸收率由下式决定
ε=0.365{ρ[1+β(т-20)]/λ}1/2
式中ρ—铝合金20度的直流电阻率,Ω.M
β—电阻温度系数,℃-1
т—温度,℃
λ—激光束的波长
对于铝合金来说,吸收率是温度的函数,在铝合金表面熔化、汽化前。由于铝合金对激光的高反射,吸收率将随温度的升高而缓慢增加,一旦铝合金表面熔化、汽化,对激光的吸收率就会迅速增加。为提高铝合金对激光的吸收,可以采用以下方法:
ü采取适当的表面预处理工艺表1所示为铝在原始表面(铣、车加工后)、电解抛光、喷砂(300目砂子)及阳极氧化(氧化层厚度um级)4种表面状态下对入射光束能量的吸收情况。由此可见,阳极氧化和喷砂处理可以显著提高铝对激光束的能量吸收。另外,砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层及空气炉中氧化等表面预处理措施对激光束的吸收是有效的。
ü激光器参数调整选用短焦距透镜和低阶模输出均可使光斑尺寸减小,激光功率密度增大,铝合金对激光束的吸收率也增加。
ü焊接结构设计将工件坡口设计成斜30℃角,这样激光束能在空隙中多次反射,形成一个人工小孔,从而增加激光束的吸收率。
表1铝表面状态对CO2激光束吸收率的影响
表面状态 |
原始表面 |
电解抛光 |
喷砂 |
阳极氧化 |
纯铝 |
7 |
5 |
20 |
22 |
5456 |
5~11 |
4 |
22 |
27 |
转载请注明出处。