離焦量

離焦量直接關係到激光作用在工件上的功率密度。

在激光焊接過程中，離焦量對焊接質量的影響。 激光焊接通常需要一定的離焦量，因為激光焦點處光斑中心的離焦量功率密度過高，容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分佈相對均勻。

在激光熱處理過程中，離焦量對熱處理效果產生直接的的影響。 當離焦量過大，作用在工件上的功率密度過低達不到處理工件的目的；當離焦量過小，作用在工件上的功率密度過高，容易熔化激光照射點，破壞工件表面。

離焦方式按焦平面與工件的位置關係，可分為正離焦與負離焦，焦平面位於工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。

實驗表明，激光加熱50~200μs材料開始熔化，形成液相金屬並出現汽化，形成反衝壓力，並以極高的速度噴射，發出耀眼的白光。與此同時，高濃度氣體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時，材料內部功率密度比表面還高，易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際應用中，當要求熔深較大時，採用負離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。

當離焦較小時，就會產生較高的功率密度，在微秒時間範圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。因此，高功率密度對於材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。當離焦量適中，激光處於較低功率密度時，表層温度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。

一種測定離焦量的方法及系統，用於掃描振鏡系統中離焦量的測量，包括如下步驟：確定激光λ₁的焦平面；測量結構光λ₃與水平面之間形成一傾角α及焦距的值；測量指示光λ₂偏離垂直面的角度θ；根據公式計算得出離焦量。此方法克服了常規測量工具由於讀數引入的誤差，並能實現非接觸的距離測量，避免了常規測量對工件的損傷，並能實現狹小空間內的測距，提高了加工效率。