Hàn laserphương pháp tập trung
Khi tia laser tiếp xúc với một thiết bị mới hoặc tiến hành một thí nghiệm mới, bước đầu tiên phải là hội tụ. Chỉ bằng cách tìm ra mặt phẳng tiêu điểm, các thông số quá trình khác như lượng lệch tiêu điểm, công suất, tốc độ, v.v. mới có thể được xác định chính xác, từ đó có được sự hiểu biết rõ ràng.
Nguyên tắc tập trung như sau:
Thứ nhất, năng lượng của chùm tia laser không được phân bố đều. Do hình dạng đồng hồ cát ở hai bên gương hội tụ, năng lượng tập trung mạnh nhất ở vị trí eo tia. Để đảm bảo hiệu quả và chất lượng gia công, thông thường cần phải xác định mặt phẳng tiêu điểm và điều chỉnh khoảng cách lệch tiêu điểm dựa trên vị trí này để gia công sản phẩm. Nếu không có mặt phẳng tiêu điểm, các thông số tiếp theo sẽ không được xem xét, và việc hiệu chỉnh thiết bị mới cũng cần phải xác định xem mặt phẳng tiêu điểm có chính xác hay không. Do đó, xác định mặt phẳng tiêu điểm là bài học đầu tiên trong công nghệ laser.
Như thể hiện trong Hình 1 và 2, đặc điểm độ sâu tiêu điểm của các chùm tia laser có năng lượng khác nhau là khác nhau, và các điện kế cũng như laser đơn mode và đa mode cũng khác nhau, chủ yếu thể hiện ở sự phân bố khả năng trong không gian. Một số tương đối nhỏ gọn, trong khi một số khác lại tương đối mảnh mai. Do đó, có các phương pháp hội tụ khác nhau cho các chùm tia laser khác nhau, thường được chia thành ba bước.
Hình 1. Sơ đồ thể hiện độ sâu tiêu cự của các điểm sáng khác nhau.
Hình 2. Sơ đồ minh họa độ sâu tiêu cự ở các mức công suất khác nhau.
Hướng dẫn điều chỉnh kích thước điểm sáng ở các khoảng cách khác nhau.
Phương pháp nghiêng:
1. Trước tiên, xác định phạm vi gần đúng của mặt phẳng tiêu điểm bằng cách dẫn hướng chùm sáng, và xác định điểm sáng nhất và nhỏ nhất của chùm sáng dẫn hướng làm tiêu điểm thí nghiệm ban đầu;
2. Cấu trúc giàn khoan, như thể hiện trong Hình 4.
Hình 4. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị hội tụ đường xiên.
2. Các biện pháp phòng ngừa khi vẽ đường chéo
(1) Nói chung, người ta sử dụng tấm thép, với chất bán dẫn dưới 500W và sợi quang khoảng 300W; Tốc độ có thể được đặt từ 80-200mm
(2) Góc nghiêng của tấm thép càng lớn càng tốt, cố gắng ở khoảng 45-60 độ và đặt điểm giữa tại tiêu điểm định vị thô với điểm sáng dẫn hướng nhỏ nhất và sáng nhất;
(3) Sau đó bắt đầu kéo dây, việc kéo dây đạt được hiệu quả gì? Về lý thuyết, đường này sẽ được phân bố đối xứng xung quanh tiêu điểm và quỹ đạo sẽ trải qua quá trình tăng dần từ lớn đến nhỏ, hoặc tăng dần từ nhỏ đến lớn rồi giảm dần;
(4) Chất bán dẫn tìm thấy điểm mỏng nhất, và tấm thép cũng sẽ chuyển sang màu trắng tại điểm tiêu cự với đặc điểm màu sắc rõ ràng, điều này cũng có thể dùng làm cơ sở để xác định vị trí điểm tiêu cự;
(5) Thứ hai, sợi quang nên cố gắng kiểm soát độ xuyên thấu vi mô phía sau càng nhiều càng tốt, với độ xuyên thấu vi mô tại điểm tiêu cự, cho thấy điểm tiêu cự nằm ở điểm giữa của chiều dài xuyên thấu vi mô phía sau. Tại điểm này, việc định vị thô điểm tiêu cự đã hoàn tất và việc định vị hỗ trợ bằng tia laser được sử dụng cho bước tiếp theo.
Hình 5. Ví dụ về các đường chéo.
Hình 5. Ví dụ về các đường chéo ở các khoảng cách làm việc khác nhau.
3. Bước tiếp theo là cân bằng phôi, điều chỉnh tia laser sao cho trùng với tiêu điểm do điểm dẫn sáng tạo ra (chính là tiêu điểm định vị), sau đó thực hiện kiểm tra mặt phẳng tiêu điểm cuối cùng.
(1) Việc xác minh được thực hiện thông qua việc sử dụng các điểm xung. Nguyên tắc là tia lửa bắn ra tại điểm trọng tâm, và đặc điểm âm thanh rất rõ ràng. Có một điểm ranh giới giữa giới hạn trên và giới hạn dưới của điểm trọng tâm, tại đó âm thanh khác biệt đáng kể so với tiếng bắn tóe và tia lửa. Ghi lại giới hạn trên và giới hạn dưới của điểm trọng tâm, và điểm giữa là điểm trọng tâm,
(2) Điều chỉnh lại độ chồng lấp của tia laser và tiêu điểm đã được định vị với sai số khoảng 1mm. Có thể lặp lại quá trình định vị thử nghiệm để cải thiện độ chính xác.
Hình 6. Minh họa hiệu ứng tia lửa bắn ra ở các khoảng cách làm việc khác nhau (mức độ làm mờ ảnh)
Hình 7. Sơ đồ nguyên lý của việc tạo chấm xung và hội tụ.
Ngoài ra còn có phương pháp chấm điểm: thích hợp cho các laser sợi quang có độ sâu tiêu cự lớn và sự thay đổi đáng kể về kích thước điểm theo hướng trục Z. Bằng cách chấm một hàng điểm để quan sát xu hướng thay đổi của các điểm trên bề mặt tấm thép, mỗi khi trục Z thay đổi 1mm, dấu ấn trên tấm thép sẽ thay đổi từ lớn đến nhỏ, rồi lại từ nhỏ đến lớn. Điểm nhỏ nhất chính là tiêu điểm.
Thời gian đăng bài: 24/11/2023
