"摘要：在激光焊接中，激光束通过聚焦头聚焦到工件表面，良好的激光聚焦性能是获得高质量焊缝的关键。传统的聚焦头只是对激光进行单焦点聚焦。本文分析了双焦点聚焦特性对激光焊接质量的影响，论证了双焦点激光焊接技术的特点。
关键字：激光焊接；双焦点；聚焦特性
一、引言
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接时，激光通过聚焦元件被聚焦于工件表面，而激光的聚焦特性直接影响到激光焊接的效果。本文通过分析双焦点的产生，性能和对比双焦点激光焊接和单焦点激光焊接的技术性能，论证了双焦点激光焊接的优越特点。
二、双焦点产生技术
双焦点的产生可以通过把一个光束分成两个相同的光束，也可以通过把几个单独的光束耦合在一块而产生两束光束（如图1）。一般情况下，由于CO2激光器的功率比较大，CO2激光焊接采用分光技术来得到双焦点，这种方法可以得到等量的两束激光。而Nd：YAG激光焊中，由于光纤传输的激光功率比较小（一般为4KW左右），多采用光束耦合技术来实现双焦点技术，特点是两个焦点可以分别调节。本文研究的是CO2激光焊接，因而只讨论通过分光技术产生的双焦点技术。 图1两种典型的双焦点产生方式
三、双焦点的分布形式
通过选用不同的分束镜，可以灵活的调节安排两个临近焦点的分布方式。两个焦点可以跨接在焊缝上，也可以沿着焊缝间隙，或者与焊缝成一定的角度排列（如图2）。一般情况下让两个焦点跨接在焊缝的两侧，这样可以增大熔宽，降低装卡要求。 图2产生不同焦点布局示意图
四、双焦点技术
激光束经过聚焦后，激光焦点直径非常小，要有精密的夹紧装置，保持焊缝间隙在很小的范围内，不然可能会出现激光直接透过焊缝或者激光偏离焊缝的现象，影响焊接质量。另外，热影响区的温度梯度非常大，对工件性能产生不好的影响，容易产生咬边等焊接缺陷，双焦点技术能有效的防止上述缺陷的发生。
1.双焦点的两个重要参数
双焦点激光焊接中，除了和传统的单焦点焊接相同的焊接参数（激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量等）外，还有两个焦点之间的距离与两个焦点沿焊缝的分布两个参数，并且这两个参数对双焦点焊接特性有非常重要的影响。激光焊接的焦点直径一般为0.3mm左右。两个焦点可以沿着焊缝分布（沿向分布），可以跨接在焊缝两侧分布（跨向分布），也可以与焊缝成任意角度，一般取沿向分布和跨向分布两种情况进行分析。参数如图3所示。 图3双焦点分布示意图
2.双焦点激光焊接的理论依据【2】【3】
双焦点激光焊接时，在工件上形成两个小孔，这两个小孔跨接在间隙两侧，能得到较宽的焊缝，两个焦点沿着焊缝分布时，前面一个焦点起到预热的作用，后面的焦点进行焊接，使得融合区的温度梯度不大，有利于得到较好的焊缝结晶组织。但是，两个焦点之间的距离要能够使两个小孔的熔合区跨接起来，距离太长也不利于得到质量高的焊缝。激光深熔焊铝时，发现焊缝中的气孔比较多，飞溅较严重，而利用双焦点焊接技术焊铝，则能在很大程度上减少焊缝中的气孔。图4给出了焊接过程中金属的蒸发过程。左图是单焦点焊接或双焦点之间距离小时的焊接情况，右图是两个焦点间距离较大时的焊接情况。在左图情况下，飞溅严重，焊缝中有大气孔，主要原因是小孔开口太小，在焊接过程中，低熔点合金元素蒸气很难溢出熔池。两个焦点距离较大时，金属蒸气有较大的溢出开口，能很容易的溢出。
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