Λεπτομερής περίληψη των κεφαλών συγκόλλησης με λέιζερ που πετάνε

Λεπτομερής περίληψηΙπτάμενες κεφαλές συγκόλλησης με λέιζερ

Καλύπτει ονόματα εξαρτημάτων, ορισμούς, αρχές, παραμέτρους σχεδιασμού και υπολογισμούς τύπων και εφαρμόζεται σεσυγκόλληση σάρωσης υψηλής ταχύτητας(όπως συστήματα γαλβανόμετρου) ή εφαρμογές συγκόλλησης εξ αποστάσεως.

1. Σύνθεση και ορισμός των κεφαλών συγκόλλησης με λέιζερ ιπτάμενης συγκόλλησης

Η ιπτάμενη συγκόλληση (συγκόλληση με λέιζερ σάρωσης) πραγματοποιεί δυναμική εστίαση μέσω ακτίνων λέιζερ που αντανακλούν γαλβανόμετρο υψηλής ταχύτητας και είναι κατάλληλη για μεγάλη περιοχή καισυγκόλληση υψηλής ταχύτηταςΤα βασικά του στοιχεία είναι τα εξής:

1. Μονάδα ευθυγράμμισης δέσμης

Κολλιμητής

Λειτουργία: Μετατροπή της αποκλίνουσας δέσμης λέιζερ (NA=0,1~0,22) που εξάγεται από την οπτική ίνα σε παράλληλη δέσμη.

Βασικές παράμετροι: Εστιακή απόσταση fcoll, διάμετρος ευθυγραμμισμένης δέσμης Dcoll.

Τύπος:

1.2 Σύστημα σάρωσης γαλβανόμετρου

Καθρέφτες Galvo άξονα X/Y

Λειτουργία: Αλλαγή της κατεύθυνσης της δέσμης φωτός μέσω περιστρεφόμενων κατόπτρων υψηλής ταχύτητας για την επίτευξη δισδιάστατης σάρωσης επιπέδου.

Βασικές παράμετροι: Ταχύτητα σάρωσης (συνήθως ≥10m/s), ακρίβεια επαναλαμβανόμενης τοποθέτησης (<±5μrad), μέγεθος κατόπτρου (πρέπει να καλύπτει τη διάμετρο της δέσμης Dcoll).

Κινητήρας γαλβανόμετρου: Σερβοκινητήρας ή κινητήρας γαλβανόμετρου με χρόνο απόκρισης <1ms.

1.3 Μονάδα Δυναμικής Εστίασης (Φακός F-Θήτα ή Γαλβανόμετρο + Φακός Επίπεδου Πεδίου)

Φακός F-Θήτα

Λειτουργία: Μετατροπή της γωνίας εκτροπής του γαλβανόμετρου σε γραμμική μετατόπιση στο επίπεδο για διατήρηση της σταθερότητας της εστίασης.

Βασικοί τύποι:

2. Αρχή λειτουργίας

Διαδρομή δέσμης: Λέιζερ → Κολλιμητής → Χ γαλβανόμετρο → Υ γαλβανόμετρο → Φακός F-Θήτα → Επιφάνεια τεμαχίου εργασίας.

Δυναμική εστίαση:

Όταν η γωνία εκτροπής του γαλβανόμετρου είναι θ, η θέση εστίασης (x, y) μετατρέπεται από τον φακό F-Θήτα ως εξής:

3. Βασικές Παράμετροι Σχεδιασμού και Τύποι

3.1 Υπολογισμός μεγέθους σημείου

Διάμετρος εστιασμένης κηλίδας d (όριο περίθλασης):

3.2 Εμβέλεια σάρωσης και γωνία γαλβανόμετρου

Μέγιστο εύρος σάρωσης L:

3.3 Ταχύτητα και Επιτάχυνση Συγκόλλησης

Γραμμική ταχύτητα v

3.4 Βάθος εστίασης (DOF)

3.5 Πυκνότητα Ισχύος και Εισροή Ενέργειας

Πυκνότητα ισχύος Ι:

Ενεργειακή πυκνότητα E (συγκόλληση παλμών):

4. Εκτροπές και Σχεδιασμός Βελτιστοποίησης

4.1 Διόρθωση εκτροπής φακού F-Θήτα

Παραμόρφωση: Πρέπει να ικανοποιεί την τιμή r∝θ και η μη γραμμική παραμόρφωση πρέπει να είναι <0,1%.

Καμπυλότητα πεδίου: Σχεδιάστε ένα επίπεδο πεδίο μέσω ομάδων πολλαπλών φακών.

4.2 Σφάλμα συγχρονισμού γαλβανόμετρου

Η καθυστέρηση του γαλβανόμετρου X/Y θα πρέπει να είναι <1μs για την αποφυγή ελλειπτικών κηλίδων.

5. Παράδειγμα Διαδικασίας Σχεδιασμού

Απαιτήσεις εισόδου: Εύρος σάρωσης L, μέγεθος κηλίδας d, ταχύτητα συγκόλλησης v. Επιλογή φακού F-Θ: Προσδιορίστε το fθ σύμφωνα με το L=2fθtan(θmax).

Υπολογίστε τις παραμέτρους του γαλβανόμετρου: Γωνιακή ταχύτητα ω=v/fθ και επαληθεύστε την απόδοση του γαλβανόμετρου.

Επαλήθευση ποιότητας σημείου: Βελτιστοποιήστε τις εκτροπές της ομάδας φακών μέσω του Zemax/OpticStudio.

6. Προφυλάξεις

Θερμική διαχείριση: Τα γαλβανόμετρα και οι φακοί χρειάζονται ψύξη με νερό σε υψηλή ισχύ (όπως >1kW).

Προστασία από σύγκρουση: Τα γαλβανόμετρα χρειάζονται πέδηση έκτακτης ανάγκης για την αποφυγή μηχανικής σύγκρουσης.

Βαθμονόμηση: Βαθμονομείτε τακτικά την ομοαξονικότητα της οπτικής διαδρομής (απόκλιση <0,05 mm).