表5-10 光束模式對焊縫熔深的影響

            a)高階模式

b)低階模式

圖5-18光束模式對焊縫的影響
5.3.2焦點位置
 1.離焦量
   激光束的焦斑功率密度并不等于作用于工件的光斑功率密度，后者還取決于插座焦點平面與工件表面的相對位置(離焦量)，此位置對激光焊過程有顯著的影響。離焦量是指光束焦點平面與被照射工件表面的距離。當焦點面位于工件表面之上時，為正離焦;反之為負離焦。圖5-19所示為在一定條件下，焊縫熔深與離焦量的關系曲線。研究結果同時表明:當焦斑遠離工件表面或過于深人工件表面內部時，焊縫熔深不夠，深寬比較小。當焦斑位于工件較深部位時會形成V形焊縫;當焦斑在工件以上較高距離時會形成“釘頭”狀焊縫，且熔深減小。當焦斑深人工件表面以下一適當距離(0一lmm)時，方能得到熔深最大、縫寬較窄的理想焊縫。金剛石鋸片的焊接一般采用負離焦，焦點與被焊材料表面的距離約為板厚的1/3。采用激光功率為80OW焊速為1071mm/min，在不同高度的位置上進行正、負離焦焊接，得出的不同離焦量的焊接斷面照片如圖5-20所示，由此測得的熔合參數見表5-11.

圖5-19焊縫熔深與離焦量的關系

圖5-20  離焦量不同時的焊接斷面組合照片

a)離焦量為一3mm  b)離焦量為一2mm  c)離焦量為一1mm d)離焦最為0
e)離焦量為1mm  f)離焦量為2mm  g)離焦量為3mm
        表5-11 離焦量不同時的熔合參數

激光深熔焊接是通過小孔效應來完成的，小孔的形成伴有明顯的聲、光特征。激光焊接鋼件未生成小孔時，工件表面的火焰是橘紅色或白色的;一旦生成小孔，火焰變成藍色，并伴有爆裂聲(由等離子體噴出小孔產生)。所以，實踐中總結出這樣一種方法:先將工作臺上的待焊工件在激光束作用下產生小孔效應的縱向上、下位置范圍確定出來(以試驗出藍光、有爆裂聲為準)，并取此位置范圍的中間點作為焦點零位置的近似點(即認為此時激光束的焦斑平面正好在工件表面上);再以這個位置為起點，改變工件在工作臺的上、下位置(離焦量大小)進行激光焊接;最后定量分析焊接結果，從而找出對待焊工件合適的離焦量數值。
焊接光束偏移量及角焊縫
   激光焊接光束偏移量及入射方向對焊接質量有較大的影響。如圖5-21所示，激光焊接金剛石鋸片時，由于刀頭比基體厚，屬于厚度不同的兩種材料，所以常采用激光適當偏向基體一側并帶有一定角度，以產生角焊效果。為獲得最好的角焊效果，激光的人射角α一般選在4度--11度，由于刀頭是粉末冶金材料，焊鋒時易產生飛濺污染透鏡，因此焊接時焊接光束不是直接作用于接縫處，而是偏向鋼基體一側。激光人射點與焊縫中心線的距離，稱為偏移量。焊縫中的氣孔量對焊接光束偏移量十分敏 感，合適的偏移量可以減少焊縫中的氣孔，從而提高焊縫強度。偏移量太大，雖然 焊縫外觀很漂亮，但刀頭未焊上或焊得很少，實為假焊；偏移量太小，氣孔多，影 響外觀質量，也降低焊縫強度。合適的偏移量△約為0.25mm,在這種情況下的焊 接過程是基體材料鋼首先熔化，然后熔化了的鋼加熱刀頭并使刀頭內側一層熔化， 二者實現冶金結合。使焊縫外觀平整，無明顯的焊接缺陷，抗彎檢驗時，焊縫抗彎 強度高于或等于母材。在激光焊接金剛石圓鋸片的大量生產中，偏移量△的波動應控制精確，因而需要較嚴格地控制基體和夾具的精度。
   有人采用激光在基體上掃描的方法，研究了偏移量△對焊接結果的影響。試驗中采用的其他參數：激光功率為680W，焊接速度為1m/min，焦斑處于基體表面，保護氣體的流量為2.5m3/h.試驗得出不同偏移量△時的焊縫斷面照片如 圖5-22所示，偏移量△不同時的熔

 圖5-21激焊接光束工藝參數位置示意圖

α激焊接光束傾斜的角度 △一激焊接光束的偏移足

h-焦點離工件表面的距離 s-工件的厚度

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