激光焊接通常需要一定的离焦量,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。
离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。
离焦方式有两种:正离焦与负离焦。
焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。
按几何光学理论,当正负离焦平面与焊接平面距离相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。
负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。
实验表明,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并出现部分汽化,形成高压蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。
与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。
当负离焦时,材料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。
所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。