Ringkasan Terperinci tentang Kepala Pengelasan Laser Terbang

Ringkasan Terperinci dariKepala Las Laser Terbang

Materi ini mencakup nama-nama komponen, definisi, prinsip, parameter desain, dan perhitungan rumus, serta dapat diterapkan pada...pengelasan pemindaian kecepatan tinggi(seperti sistem galvanometer) atau aplikasi pengelasan jarak jauh.

1. Komposisi dan Definisi Kepala Las Laser Terbang

Pengelasan terbang (Pengelasan Laser Pemindaian) mewujudkan pemfokusan dinamis melalui galvanometer berkecepatan tinggi yang memantulkan sinar laser, dan cocok untuk area yang luas danpengelasan kecepatan tinggiKomponen intinya adalah sebagai berikut:

1. Modul Kolimasi Berkas

Kolimator

Fungsi: Mengubah keluaran laser divergen (NA=0,1~0,22) dari serat optik menjadi berkas paralel.

Parameter utama: Panjang fokus fcoll, diameter berkas terkolimasi Dcoll.

Rumus:

1.2 Sistem Pemindaian Galvanometer

Cermin Galvo Sumbu X/Y

Fungsi: Mengubah arah pancaran cahaya melalui cermin berputar kecepatan tinggi untuk mencapai pemindaian bidang dua dimensi.

Parameter utama: Kecepatan pemindaian (biasanya ≥10m/s), akurasi pemosisian berulang (<±5μrad), ukuran cermin (harus mencakup diameter berkas Dcoll).

Motor galvanometer: Motor servo atau motor galvanometer dengan waktu respons <1ms.

1.3 Modul Pemfokusan Dinamis (Lensa F-Theta atau Galvanometer + Lensa Bidang Datar)

Lensa F-Theta

Fungsi: Mengubah sudut defleksi galvanometer menjadi perpindahan linier pada bidang untuk menjaga konsistensi fokus.

Rumus-rumus kunci:

2. Prinsip Kerja

Jalur pancaran sinar: Laser → Kolimator → Galvanometer X → Galvanometer Y → Lensa F-Theta → Permukaan benda kerja.

Fokus dinamis:

Ketika sudut defleksi galvanometer adalah θ, posisi fokus (x, y) dikonversi oleh lensa F-Theta sebagai berikut:

3. Parameter dan Rumus Desain Utama

3.1 Perhitungan Ukuran Spot

Diameter titik fokus d (batas difraksi):

3.2 Jangkauan Pemindaian dan Sudut Galvanometer

Jangkauan pemindaian maksimum L:

3.3 Kecepatan dan Percepatan Pengelasan

Kecepatan linier v

3.4 Kedalaman Fokus (DOF)

3.5 Kepadatan Daya dan Masukan Energi

Kepadatan daya I:

Kepadatan energi E (pengelasan pulsa):

4. Penyimpangan dan Desain Optimasi

4.1 Koreksi Aberasi Lensa F-Theta

Distorsi: Harus memenuhi r∝θ, dan distorsi nonlinier harus <0,1%.

Kelengkungan bidang: Merancang bidang datar melalui kelompok multi-lensa.

4.2 Kesalahan Sinkronisasi Galvanometer

Penundaan galvanometer X/Y harus <1μs untuk menghindari bintik elips.

5. Contoh Proses Desain

Persyaratan masukan: Rentang pemindaian L, ukuran titik d, kecepatan pengelasan v. Pilih lensa F-Theta: Tentukan fθ sesuai dengan L=2fθtan(θmax).

Hitung parameter galvanometer: Kecepatan sudut ω=v/fθ, dan verifikasi kinerja galvanometer.

Verifikasi kualitas titik fokus: Optimalkan aberasi kelompok lensa melalui Zemax/OpticStudio.

6. Tindakan Pencegahan

Manajemen termal: Galvanometer dan lensa memerlukan pendinginan air pada daya tinggi (seperti >1kW).

Perlindungan anti-benturan: Galvanometer memerlukan pengereman darurat untuk menghindari benturan mekanis.

Kalibrasi: Lakukan kalibrasi koaksialitas jalur optik secara berkala (penyimpangan <0,05 mm).