Resum detallat dels capçals de soldadura làser voladors

Resum detallat deCapçals de soldadura làser voladors

Cobreix els noms dels components, les definicions, els principis, els paràmetres de disseny i els càlculs de fórmules, i és aplicable asoldadura d'escaneig d'alta velocitat(com ara sistemes de galvanòmetre) o aplicacions de soldadura remota.

1. Composició i definició dels capçals de soldadura làser de soldadura volant

La soldadura al vol (soldadura làser d'escaneig) realitza un enfocament dinàmic mitjançant feixos làser reflectors de galvanòmetre d'alta velocitat, i és adequada per a grans superfícies isoldadura d'alta velocitatEls seus components principals són els següents:

1. Mòdul de colimació de feix

Colimador

Funció: Converteix el làser divergent (NA=0.1~0.22) emès per la fibra òptica en un feix paral·lel.

Paràmetres clau: distància focal fcoll, diàmetre del feix colimat Dcoll.

Fórmula:

1.2 Sistema d'escaneig galvanòmetre

Miralls Galvo de l'eix X/Y

Funció: Canvia la direcció del feix de llum mitjançant miralls giratoris d'alta velocitat per aconseguir un escaneig pla bidimensional.

Paràmetres clau: velocitat d'escaneig (normalment ≥10 m/s), precisió de posicionament repetit (<±5 μrad), mida del mirall (ha de cobrir el diàmetre del feix Dcoll).

Motor galvanòmetre: Servomotor o motor galvanòmetre amb un temps de resposta <1 ms.

1.3 Mòdul d'enfocament dinàmic (lent F-Theta o galvanòmetre + lent de camp pla)

Lent F-Theta

Funció: Converteix l'angle de desviació del galvanòmetre en un desplaçament lineal sobre el pla per mantenir la consistència del focus.

Fórmules clau:

2. Principi de funcionament

Trajectòria del feix: Làser → Collimador → Galvanometre X → Galvanometre Y → Lent F-Theta → Superfície de la peça.

Enfocament dinàmic:

Quan l'angle de desviació del galvanòmetre és θ, la posició del focus (x, y) es converteix mitjançant la lent F-Theta com a:

3. Paràmetres i fórmules clau de disseny

3.1 Càlcul de la mida del punt

Diàmetre del punt enfocat d (límit de difracció):

3.2 Abast d'escaneig i angle del galvanòmetre

Abast màxim d'escaneig L:

3.3 Velocitat i acceleració de soldadura

Velocitat lineal v

3.4 Profunditat de focus (DOF)

3.5 Densitat de potència i entrada d'energia

Densitat de potència I:

Densitat d'energia E (soldadura per pulsacions):

4. Aberracions i disseny d'optimització

4.1 Correcció de l'aberració de la lent F-Theta

Distorsió: Ha de satisfer r∝θ, i la distorsió no lineal ha de ser <0,1%.

Curvatura del camp: dissenyar un camp pla mitjançant grups de múltiples lents.

4.2 Error de sincronització del galvanòmetre

El retard del galvanòmetre X/Y hauria de ser <1 μs per evitar punts el·líptics.

5. Exemple de procés de disseny

Requisits d'entrada: rang d'escaneig L, mida del punt d, velocitat de soldadura v. Seleccioneu la lent F-Theta: determineu fθ segons L=2fθtan(θmax).

Calculeu els paràmetres del galvanòmetre: velocitat angular ω=v/fθ i verifiqueu el rendiment del galvanòmetre.

Verificar la qualitat puntual: optimitzar les aberracions del grup de lents mitjançant Zemax/OpticStudio.

6. Precaucions

Gestió tèrmica: els galvanòmetres i les lents necessiten refrigeració per aigua a alta potència (com ara > 1 kW).

Protecció anticol·lisió: els galvanòmetres necessiten frenada d'emergència per evitar col·lisions mecàniques.

Calibratge: Cal calibrar regularment la coaxialitat del camí òptic (desviació <0,05 mm).