Mô-đun Laser DOE có thể điều chỉnh điểm có thể được sử dụng trong hàn Laser không?

Mô-đun Laser DOEtạo ra các điểm vòng điểm có thể điều chỉnh năng lượng có thể được sử dụng để hàn laser. Nhưng làm thế nào để sử dụng nó? Cùng tìm hiểu kiến ​​thức nhé!

Tốc độ hàn laser có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng phân bố năng lượng laser vòng Gaussian điểm và hiệu ứng hàn laser vòng điểm có thể đạt được bằng cách điều chỉnh quy trình năng lượng điểm vòng điểm, để cải thiện tốc độ và hiệu quả hàn. Đây là một khái niệm mới và đơn giản dựa trên nhiễu xạ laser để nhận ra sự định hình điểm vòng điểm của laser sợi quang tiêu chuẩn. Phương pháp tạo hình bằng laser vòng Gaussian dựa trên DOE chỉ bao gồm hai thấu kính DOE. Nó rất dễ sử dụng và có thể kiểm soát chính xác tỷ lệ năng lượng giữa các điểm và các điểm sáng vòng để giúp người dùng nhanh chóng tìm thấy hiệu quả hàn tối ưu. Mô-đun có thể được xoay giữa 100 phần trăm năng lượng của điểm trung tâm và không có năng lượng của điểm trung tâm, có thể hoạt động với laser đơn chế độ và đa chế độ, rất nhỏ gọn (dài dưới 20 mm) và có độ phân giải laser cao ngưỡng gây hại cảm ứng (LDT) của các phần tử nhiễu xạ thụ động. Khái niệm này tránh sự cần thiết của laser sợi quang laser vòng Gaussian đặc biệt và làm cho thiết kế của đầu laser hàn đơn giản hơn nhiều.

Hàn laser là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong nhiều quy trình công nghiệp trong ô tô, đóng tàu, bộ pin và các ngành công nghiệp khác, trong đó tốc độ hàn trở thành một trong những yếu tố hạn chế quy trình quan trọng nhất trong nhiều ứng dụng hàn laser. Tốc độ hàn cao của laser sẽ bị hạn chế bởi các hiện tượng vật lý khác nhau trong quá trình hàn, chẳng hạn như bắn tóe, bướu và tăng độ xốp của mối hàn. Hạn chế đối với các quy trình hàn này có thể được giảm đáng kể khi sử dụng phương pháp hàn laze vòng điểm. Đối với các thông số quy trình khác nhau của vật liệu hàn (chẳng hạn như độ dày kim loại, loại kim loại và hình học), hàn laser vòng điểm yêu cầu các tỷ lệ năng lượng vòng điểm có thể điều chỉnh khác nhau để cung cấp quy trình tốt nhất ở tốc độ hàn cao. Do đó, đối với nhiều hệ thống quang học, giải pháp định hình công suất chùm tia có thể điều chỉnh, có kiểm soát là một lợi thế so sánh.

Như được hiển thị trong Hình 1, trong sơ đồ định hình điểm vòng điểm này, ba vị trí tương đối (a, b và c) của hai DOE được hiển thị hướng lên trên: các góc quay tương đối của hai DOE là 0, 7,5, và 15 độ tương ứng. Phía dưới cho thấy sự phân bố cường độ liên quan đến từng hướng quay ở phía trên: (d) trong đó tất cả năng lượng tập trung tại điểm trung tâm, (f) trong đó tất cả năng lượng tập trung tại vòng, trong khi (e) là vị trí trong đó năng lượng vòng điểm có thể điều chỉnh được phân phối theo tỷ lệ, với một phần năng lượng là một phần ở điểm trung tâm và một phần ở vòng xung quanh.

Trong định hình laser vòng Gaussian, dựa trên sơ đồ tỷ lệ năng lượng điểm vòng điểm có thể điều chỉnh của sợi quang, phương pháp định hình điểm vòng điểm phổ biến hơn là sử dụng laser sợi quang đa chế độ đặc biệt, có lõi kép hoặc ba lõi, trung tâm lõi được bao quanh bởi một hoặc hai lõi vòng đồng thời và mỗi lõi có thể đặt công suất laser riêng biệt. Do đó, có thể điều chỉnh công suất của điểm sáng trung tâm và điểm sáng vòng xung quanh. So với các laser sợi quang công suất cao đa chế độ phổ biến, hệ thống laser này có độ phức tạp và chi phí cao hơn. Thứ hai, Khẩu độ số (NA) cao của sợi quang hình vòng laser Gaussian như vậy ngụ ý nhu cầu về ống chuẩn trực đặc biệt, thường yêu cầu thành phần quang lớn hơn so với thành phần quang hàn tiêu chuẩn của laser sợi quang hiện đang được sử dụng. Cuối cùng, thường có một giới hạn về tỷ lệ giữa các điểm trung tâm và hình khuyên. Trong hàn laser vòng điểm, để có thêm công suất tại mối hàn, thông thường cần phải tăng công suất bên trong vòng. Hầu hết năng lượng đi vào điểm trung tâm và chỉ một phần nhỏ đi vào điểm vòng, vì vậy không thể sử dụng toàn bộ năng lượng laser trong trường hợp này trừ khi sử dụng tỷ lệ lõi sợi quang tùy chỉnh.

Hình này mô tả một phương pháp thay thế điểm vòng điểm dựa trên định hình laser vòng Gaussian sợi quang, phương pháp này đạt được hiệu ứng hàn laser vòng điểm, cho phép điều chỉnh tỷ lệ công suất hoàn chỉnh và cũng là một hệ thống quang học đơn giản, kinh tế và trực tiếp. Dựa trên quang học nhiễu xạ, phương pháp này đã cung cấp một giải pháp tốt cho kích thước không gian hệ thống của hệ thống laser sợi quang nhiều kilowatt và khắc phục nhược điểm của việc thêm một thành phần khác vào hệ thống quang học.

Sơ đồ tạo hình nhiễu xạ bao gồm hai phần tử nhiễu xạ DOE giống hệt nhau, còn được gọi là các tấm pha, được đặt trên cùng một trục quang học. Bằng cách xoay một tấm pha sang tấm kia, có thể thu được độ trễ pha giữa vòng và điểm trung tâm. Khi chuyển động quay giữa các tấm pha bằng 0 và giữa các phân đoạn đầy đủ, pha tổng cộng chồng lên nhau một phần, như trong Hình 1b, dẫn đến một phần năng lượng đi vào vòng, trong khi phần năng lượng còn lại đi vào điểm trung tâm, tỷ lệ của mà có thể được điều chỉnh liên tục.

Hiệu quả tổng thể của việc truyền năng lượng của một điểm vòng điểm thay đổi từ 100 phần trăm cho một điểm trung tâm đến 80 phần trăm cho một vòng duy nhất. Hiệu quả bị mất đối với các lệnh truyền nhiễu xạ cao hơn và xuất hiện dưới dạng vòng bậc hai ở các góc cao hơn. Toàn bộ phạm vi biến đổi xảy ra ở một Góc quay, bằng một đoạn Góc. Sự thay đổi công suất của điểm trung tâm được hiển thị trong Hình 2, có mối quan hệ phi tuyến tính với Góc quay.

Việc tối ưu hóa năng lượng điểm vòng điểm có thể điều chỉnh là rất quan trọng trong hàn laser vòng điểm. Khi các tham số quy trình được xác định, các mô-đun hình xuyến và hình điểm có thể điều chỉnh có thể được thay thế bằng một DOE thụ động duy nhất, có tỷ lệ công suất hình xuyến và hình điểm tùy chỉnh được coi là lựa chọn tốt nhất cho một quy trình hàn cụ thể. Điều này cung cấp một giải pháp chỉnh hình nhỏ gọn và kinh tế hơn. Loại phương pháp dựa trên nhiễu xạ dựa trên Do này cung cấp toàn quyền kiểm soát tỷ lệ công suất giữa các vòng điểm so với các giải pháp sợi quang hiện có trên thị trường, không giống như các giải pháp sợi quang có khả năng điều chỉnh hạn chế hơn. Mô-đun này có thể được điều chỉnh cho các chùm tia lớn (đường kính 15-22 mm) thường được sử dụng cho laze nhiều kilowatt, nghĩa là phần tử quang học có thể được gắn vào giá đỡ quay bằng tay hoặc bằng điện có sẵn để tạo thành mô-đun quang học . Các mô-đun như vậy có thể được đặt trên trục quang học phía sau ống chuẩn trực laze, hoặc tốt hơn nữa là đặt ngay tại lối vào của đầu laze hoặc hệ thống quét. Các cấu hình này cho phép quang học hàn phù hợp với cấu hình được sử dụng trong laze sợi quang đa mode tiêu chuẩn mà không cần tính đến NA lớn hơn và quang học lớn hơn, đắt tiền hơn cần có như trong laze sợi quang chế độ vòng. Toàn bộ phạm vi điều chỉnh chỉ cần đạt được bằng cách điều khiển bàn quay trong vài giây để hoàn thành việc điều chỉnh tỷ lệ năng lượng điểm hình khuyên có thể điều chỉnh. Ngoài ra, nó đặc biệt hữu ích cho hàn vi mô sử dụng chùm tia tới một chế độ, vì các yếu tố hạn chế tốc độ gia công có xu hướng không phải là sức mạnh của sợi đơn chế độ, mà là bướu, độ xốp và các vấn đề khác có thể xảy ra. được giảm bớt bằng cách chuyển một phần công suất laser sang vùng hình khuyên xung quanh điểm. Ngoài ra, Góc vòng của giải pháp nhiễu xạ của nó không nhạy cảm với kích thước của chùm tia đầu vào, mang lại sự linh hoạt hơn cho việc tạo hình. Do đó, chế độ định hình điểm vòng điểm dựa trên nhiễu xạ mang lại nhiều lợi ích cho hàn laser, đồng thời, nó đơn giản, chi phí thấp và mạnh mẽ.

Thông tin liên lạc:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ làm theo mục tiêu của mình để cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.