Detalizēts lidojošo lāzera metināšanas galviņu kopsavilkums

Detalizēts kopsavilkums parLidojošās lāzera metināšanas galviņas

Tas aptver komponentu nosaukumus, definīcijas, principus, projektēšanas parametrus un formulu aprēķinus, un ir piemērojamsātrgaitas skenēšanas metināšana(piemēram, galvanometra sistēmas) vai attālinātas metināšanas lietojumprogrammas.

1. Lidojošo metināšanas lāzera metināšanas galviņu sastāvs un definīcija

Lidojošā metināšana (skenējošā lāzera metināšana) īsteno dinamisko fokusēšanu, izmantojot ātrgaitas galvanometra atstarojošus lāzera starus, un ir piemērota lielai platībai unātrgaitas metināšanaTās galvenās sastāvdaļas ir šādas:

1. Staru kolimācijas modulis

Kolimators

Funkcija: Pārveidot optiskās šķiedras izstaroto diverģento lāzera staru (NA = 0,1~0,22) paralēlā starā.

Galvenie parametri: fokusa attālums fcoll, kolimētā stara diametrs Dcoll.

Formula:

1.2 Galvanometra skenēšanas sistēma

X/Y ass Galvo spoguļi

Funkcija: Mainiet gaismas stara virzienu, izmantojot ātrgaitas rotējošus spoguļus, lai panāktu divdimensiju plaknes skenēšanu.

Galvenie parametri: skenēšanas ātrums (parasti ≥10 m/s), atkārtotas pozicionēšanas precizitāte (<±5 μrad), spoguļa izmērs (jānosedz stara diametrs Dcoll).

Galvanometra motors: servomotors vai galvanometra motors ar reakcijas laiku <1 ms.

1.3 Dinamiskās fokusēšanas modulis (F-Theta lēca vai galvanometrs + plakanā lauka lēca)

F-theta objektīvs

Funkcija: Pārveidot galvanometra novirzes leņķi lineārā pārvietojumā plaknē, lai saglabātu fokusa konsekvenci.

Galvenās formulas:

2. Darbības princips

Stara ceļš: Lāzers → Kolimators → X galvanometrs → Y galvanometrs → F-Theta lēca → Sagataves virsma.

Dinamiskā fokusēšana:

Kad galvanometra novirzes leņķis ir θ, fokusa pozīciju (x, y) F-Theta lēca konvertē šādi:

3. Galvenie projektēšanas parametri un formulas

3.1 Plankuma izmēra aprēķins

Fokusētā punkta diametrs d (difrakcijas robeža):

3.2 Skenēšanas diapazons un galvanometra leņķis

Maksimālais skenēšanas diapazons L:

3.3 Metināšanas ātrums un paātrinājums

Lineārais ātrums v

3.4 Fokusa dziļums (DOF)

3.5 Jaudas blīvums un enerģijas ievade

Jaudas blīvums I:

Enerģijas blīvums E (impulsu metināšana):

4. Aberācijas un optimizācijas dizains

4.1 F-theta objektīva aberāciju korekcija

Kropļojums: Tam jāatbilst r∝θ, un nelineārajam kropļojumam jābūt <0,1%.

Lauka izliekums: izveidojiet plakanu lauku, izmantojot daudzlēcu grupas.

4.2 Galvanometra sinhronizācijas kļūda

Lai izvairītos no eliptiskiem plankumiem, galvanometra X/Y aizkavei jābūt mazākai par 1 μs.

5. Projektēšanas procesa piemērs

Ievades prasības: skenēšanas diapazons L, punkta izmērs d, metināšanas ātrums v. Izvēlieties F-Theta lēcu: nosakiet fθ atbilstoši L=2fθtan(θmax).

Aprēķiniet galvanometra parametrus: leņķisko ātrumu ω=v/fθ un pārbaudiet galvanometra veiktspēju.

Pārbaudiet punktu kvalitāti: optimizējiet lēcu grupas aberācijas, izmantojot Zemax/OpticStudio.

6. Piesardzības pasākumi

Termiskā vadība: Galvanometriem un lēcām ir nepieciešama ūdens dzesēšana pie lielas jaudas (piemēram, >1 kW).

Sadursmes novēršanas aizsardzība: Galvanometriem ir nepieciešama avārijas bremzēšana, lai izvairītos no mehāniskas sadursmes.

Kalibrēšana: Regulāri kalibrējiet optiskā ceļa koaksialitāti (novirze <0,05>