高功率YAG激光器在加工厚板方面的应用
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图6 板厚20mm配管的YAG激光焊接结果
利用YAG激光拆除废炉的切割技术，要求把由切割所引起的二次生成物控制在最小限度，要求切割速度比以往的等离子切割高，切割厚度视切割材料和切割炉体的不同而有所不同，这里研究了板厚100mm以内碳钢的切割。
图7示出切割板厚极限和激光输出的关系。对0.05m/min及0.2m/min的切割速度进行了研究。从研究结果中可以看出，切割100mm的厚板时目前需要7~8kW的激光输出。图8示出用3.8kW切割厚45mm的碳钢和SUS304所得到的切割剖面。从图中可以看出，可进行弯曲幅度在2mm以下的高质量分离切割。图9示出板厚100mm时的圆锥状样品的切割结果。因此，如果板增厚，不可避免地会增大切割弯曲幅度。今后，应该研究通过改进光学系统及切割气体的流向来提高切割质量。
原子能领域的焊接其质量管理比较严格，要求能长时间稳定地焊接。在废炉拆除切割方面，从其远距离操作性来看，加工过程中加工状况的监视技术是重要的开发项目之一。下面介绍焊接加工中的监视方法。
5.1 加工中焊接状况的监视
图10示出监视头的构成。监视时，以光轴和同轴抽出焊接状况的图像，同时分光、探测焊接部的发光。为了使熔深加深，采用脉冲振荡。根据焊接状况图像，对熔池形状和焊接坡口线位置进行图像处理，并向操作人员提供视觉信息。焊接部的发光抽出，与以前所实施的采用多条监视光纤的方法对应，因为焊接头所要求的空间制约条件并不严格，用一根监视光纤把用半反射镜分出的光抽出。表1中示出焊接部发光的抽出方法。这里采用的是在抽出焊接参数、激光器输出、焦点位置变化的同时，探测穿透焊接时内部波稳定性和焊接保护状况。
5.2监视结果
图11示出焊接输出的监视结果与熔深深度的比较。从此结果中可以看出，熔深深度变化0.4mm时，就可探测到输出功率100W左右的焊接变化。图12示出焦点位置和YAG激光器反射光及熔深深度的关系。这里虽然采用焦点深度Bf=200mm的大透镜，但是可以探测士4mm的熔深变化。图13示出穿透和未穿透时的发光强度变化。穿透焊接时，因为熔融金属在板内穿过，所以发光强度下降，于是就能探测到可以获得稳定的内部波焊道的状态。
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