Rezumat detaliat al capetelor de sudură cu laser volante

Rezumat detaliat alCapete de sudură cu laser zburătoare

Acoperă denumirile componentelor, definițiile, principiile, parametrii de proiectare și calculele formulelor și este aplicabilsudare cu scanare de mare viteză(cum ar fi sistemele de galvanometru) sau aplicații de sudare la distanță.

1. Compoziția și definiția capetelor de sudare cu laser pentru sudură în zbor

Sudarea în zbor (sudarea cu laser prin scanare) realizează focalizarea dinamică prin fascicule laser reflectorizante de galvanometru de mare viteză și este potrivită pentru suprafețe mari șisudură de mare vitezăComponentele sale principale sunt următoarele:

1. Modul de colimare a fasciculului

Colimator

Funcție: Convertește laserul divergent (NA=0.1~0.22) emis de fibra optică într-un fascicul paralel.

Parametri cheie: Distanța focală fcoll, diametrul fasciculului colimat Dcoll.

Formulă:

1.2 Sistem de scanare galvanometrică

Oglinzi Galvo pe axa X/Y

Funcție: Schimbă direcția fasciculului luminos prin oglinzi rotative de mare viteză pentru a realiza scanarea planului bidimensional.

Parametri cheie: viteza de scanare (de obicei ≥10 m/s), precizia de poziționare repetată (<±5 μrad), dimensiunea oglinzii (trebuie să acopere diametrul fasciculului Dcoll).

Motor galvanometru: Servomotor sau motor galvanometru cu un timp de răspuns <1 ms.

1.3 Modul de focalizare dinamică (lentilă F-Theta sau galvanometru + lentilă cu câmp plat)

Lentilă F-Theta

Funcție: Convertește unghiul de deviere al galvanometrului într-o deplasare liniară pe plan pentru a menține consecvența focalizării.

Formule cheie:

2. Principiul de funcționare

Calea fasciculului: Laser → Colimator → Galvanometru X → Galvanometru Y → Lentilă F-Theta → Suprafața piesei de prelucrat.

Focalizare dinamică:

Când unghiul de deviere al galvanometrului este θ, poziția focalizării (x, y) este convertită de lentila F-Theta ca:

3. Parametri și formule cheie de proiectare

3.1 Calculul dimensiunii spotului

Diametrul punctului focalizat d (limita de difracție):

3.2 Distanța de scanare și unghiul galvanometrului

Rază maximă de scanare L:

3.3 Viteza și accelerația de sudare

Viteză liniară v

3.4 Adâncimea focalizării (DOF)

3.5 Densitatea de putere și consumul de energie

Densitatea de putere I:

Densitatea energiei E (sudare prin pulsații):

4. Aberații și proiectare de optimizare

4.1 Corecția aberației lentilei F-Theta

Distorsiune: Trebuie să satisfacă r∝θ, iar distorsiunea neliniară trebuie să fie <0,1%.

Curbura câmpului: Proiectați un câmp plat prin grupuri cu lentile multiple.

4.2 Eroare de sincronizare a galvanometrului

Întârzierea galvanometrului X/Y ar trebui să fie <1 μs pentru a evita petele eliptice.

5. Exemplu de proces de proiectare

Cerințe de intrare: Distanța de scanare L, dimensiunea punctului d, viteza de sudare v. Selectați lentila F-Theta: Determinați fθ conform L=2fθtan(θmax).

Calculați parametrii galvanometrului: viteza unghiulară ω=v/fθ și verificați performanța galvanometrului.

Verificați calitatea spotului: Optimizați aberațiile grupului de lentile prin Zemax/OpticStudio.

6. Precauții

Management termic: Galvanometrele și lentilele necesită răcire cu apă la puteri mari (cum ar fi >1 kW).

Protecție anti-coliziune: Galvanometrele necesită frânare de urgență pentru a evita coliziunile mecanice.

Calibrare: Calibrați periodic coaxialitatea căii optice (abatere <0,05 mm).