大功率CO_2激光器输出窗口热性能分析

为了研究大功率CO_2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题,建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型,通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先,针对大功率CO_2激光特点,讨论了输出窗口材料Ga As和Zn Se的物理特性。然后,基于10 k W级大功率CO_2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性,建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后,利用COMSOL软件对该模型进行求解,得到以Ga As和Zn Se为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布,并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明:在10 k W级激光作用下,Zn Se窗口温升小于Ga As窗口;两种输出窗口产生μm量级热变形;由于Ga As材料的热导率高,Ga As窗口的热变形和热应力分布更为均匀。

激光焊接工艺参数对稀土镁合金焊缝成形的影响

采用高功率CO2激光对NZ30K稀土镁合金厚板进行焊接工艺性研究。探讨了激光功率、焊接速度、激光离焦量、侧吹气体流量、背面保护气体流量等焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,在单道熔透的情况下,上述焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,其中激光功率和焊接速度的影响最明显,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大。在合适的激光焊接工艺下,得到了稀土镁合金NZ30K厚板成形良好的焊缝。