激光焊接光斑计算

🧮 Laser Welding Spot Calculator

Compute laser weld spot size from Gaussian focus, M^2 and defocus.

📐 计算公式
d₀ = 4λf/(πD);d = M²·d₀;z_R = πw₀²/λ;d_z = d·√(1+(z/z_R)²);I = P/(π(d_z/2)²)
衍射极限光斑 d₀ 由波长 λ、焦距 f 与入射光束直径 D 计算;实际焦点受光束质量 M² 放大;瑞利长度 z_R 描述离焦光斑 d_z 随离焦量 z 的演化;功率密度 I 为功率 P 除以光斑面积。
💡 公式:衍射极限 d₀=4λf/(πD);实际焦点 d=M²·d₀;瑞利长度 z_R=πw₀²/λ;离焦光斑 d_z=d·√(1+(z/z_R)²);功率密度=P/(π(d_z/2)²)。
⚠️ 使用说明与注意事项
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  • 光纤激光器波长约 1070nm,CO₂ 激光器约 10600nm
  • M² 越接近 1 光束质量越好,单模光纤激光 M²≈1.05~1.2
  • 功率密度 >10⁶ W/cm² 可实现深熔焊(匙孔效应)

🕘 最近计算

暂无计算记录

📚 深度解析:激光焊接光斑计算(焦斑/瑞利长度/功率密度)

💡 常见使用场景

方法
算法:波长换毫米 λ = nm/1e6;衍射极限焦斑 d0 = 4λf/(π×光束直径);实际焦斑 d = M²×d0;焦斑半径 w0 = d/2;瑞利长度 zR = π×w0²/λ;离焦光斑 dz = d×√(1+(离焦量/zR)²);光斑面积 = π×(dz/2)²;功率密度 = 功率/面积(W/mm²),×100 得 W/cm²;>1×10⁶ W/cm² 为深熔焊(匙孔)、>1×10⁴ 为热传导焊、否则功率密度不足。
算例
例:2000W、M²=1.2、焦距 120mm、波长 1070nm、光束直径 9mm、离焦 0 → 焦斑 21.8μm、瑞利长度 0.349mm、离焦光斑 21.8μm、面积 0.0003732mm²、功率密度 5.36×10⁶ W/mm²(5.36×10⁸ W/cm²),判定深熔焊(匙孔)。离焦改为 +2mm → 离焦光斑扩至 126.9μm、面积 0.012645mm²、功率密度降到 1.58×10⁵ W/mm²(1.58×10⁷ W/cm²),仍属深熔焊但熔深明显变浅。

❓ 常见问题(FAQ)

M² 是什么,为什么必须 ≥1?
M² 为光束质量因子,理想基模高斯光束 M²=1,实际激光器 M²>1;M² 越大同样聚焦条件下焦斑越粗、功率密度越低,直接决定能否进入深熔焊。
离焦量正负怎么选?
正离焦(焦点在工件上方)光斑大、功率密度低,适合拼缝容错与宽焊缝;负离焦(焦点在工件内部)熔深更大。实际常取微负离焦兼顾熔深与稳定性。
📖关于「激光焊接光斑计算」

📝工具简介

激光焊接光斑计算器,基于高斯光束聚焦公式,结合光束质量 M² 与离焦量,计算焦点/离焦光斑直径、瑞利长度与功率密度,判别焊接模式。

功能特点

🎯使用场景