Детален преглед на летечките ласерски глави за заварување

Детален преглед наЛетачки ласерски глави за заварување

Опфаќа имиња на компоненти, дефиниции, принципи, параметри на дизајн и пресметки на формули, и е применливо забрзо скенирачко заварување(како што се галванометарски системи) или апликации за далечинско заварување.

1. Состав и дефиниција на глави за ласерско заварување со летачко заварување

Летачкото заварување (заварување со скенирање со ласер) реализира динамичко фокусирање преку ласерски зраци што рефлектираат галванометар со голема брзина и е погодно за големи површини ибрзо заварувањеНеговите основни компоненти се следниве:

1. Модул за колимација на зраци

Колиматор

Функција: Конвертирање на дивергентниот ласерски сигнал (NA=0,1~0,22) од оптичкото влакно во паралелен зрак.

Клучни параметри: Фокусно растојание fcoll, дијаметар на колимиран зрак Dcoll.

Формула:

1.2 Систем за скенирање со галванометар

Огледала Galvo со X/Y оска

Функција: Промена на насоката на светлосниот зрак низ огледала што ротираат со голема брзина за да се постигне дводимензионално скенирање на рамнината.

Клучни параметри: Брзина на скенирање (обично ≥10m/s), точност на повторено позиционирање (<±5μrad), големина на огледалото (треба да го покрие дијаметарот на зракот Dcoll).

Галванометарски мотор: Серво мотор или галванометарски мотор со време на одзив од <1ms.

1.3 Модул за динамичко фокусирање (F-Тета леќа или галванометар + леќа со рамно поле)

F-Тета леќа

Функција: Конвертирање на аголот на отклонување на галванометарот во линеарно поместување на рамнината за да се одржи конзистентност на фокусот.

Клучни формули:

2. Принцип на работа

Патека на зракот: Ласер → Колиматор → X галванометар → Y галванометар → F-Тета леќа → Површина на работниот дел.

Динамичко фокусирање:

Кога аголот на отклонување на галванометарот е θ, позицијата на фокус (x, y) се претвора од F-Тета леќата како:

3. Клучни параметри на дизајнот и формули

3.1 Пресметка на големината на точката

Дијаметар на фокусирана точка d (граница на дифракција):

3.2 Опсег на скенирање и агол на галванометарот

Максимален опсег на скенирање L:

3.3 Брзина и забрзување на заварувањето

Линеарна брзина v

3.4 Длабочина на фокус (DOF)

3.5 Густина на моќност и влез на енергија

Густина на моќност I:

Густина на енергија E (пулсно заварување):

4. Аберации и дизајн на оптимизација

4.1 Корекција на аберација на F-Тета објективот

Дисторзија: Треба да го задоволи r∝θ, а нелинеарното дисторзија треба да биде <0,1%.

Закривеност на полето: Дизајнирајте рамно поле преку групи со повеќе леќи.

4.2 Грешка при синхронизација на галванометар

Доцнењето на X/Y галванометарот треба да биде <1μs за да се избегнат елиптични точки.

5. Пример за процес на дизајнирање

Влезни барања: Опсег на скенирање L, големина на точка d, брзина на заварување v. Изберете F-Тета леќа: Определете го fθ според L=2fθtan(θmax).

Пресметајте ги параметрите на галванометарот: Аголна брзина ω=v/fθ и потврдете ги перформансите на галванометарот.

Потврдете го квалитетот на точките: Оптимизирајте ги аберациите на групата на објективи преку Zemax/OpticStudio.

6. Мерки на претпазливост

Термичко управување: Галванометрите и леќите имаат потреба од ладење со вода при голема моќност (како на пример >1kW).

Заштита од судир: Галванометрите бараат итно сопирање за да се избегне механички судир.

Калибрација: Редовно калибрирајте ја коаксијалноста на оптичката патека (отстапување <0,05 mm).