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激光焊接机怎么调焦点 激光焊接机激光束的调整步骤技巧及公式

2021-02-11 09:44:14   责任编辑:    0

激光焊接机聚焦的激光束在焦点附近有一个束腰,束腰的最小截面处是透镜的焦平面.也就是最小光斑的所处位置。焦深随焦数增加面增加。在焦深范围内,功率密度变化较小。

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  激光焊接机怎么调焦点,重点提示如果没有经过专门的技术培训,请不要进行下列操作,因为激光焊接机激光器以及焦点的调整必须由经过专门培训的人员进行,否则会因激光器失调或调偏造成光路上其它组件的损坏。

  1.检查基准光源

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  红色的半导体激光是整个光路的基准,必须首先确保其准确性。用一个简易的高度规检查红光是否与光具座导轨顶面平行,并处于光具座两条导轨间的中心线上,如出现偏差,可以通过6个紧固螺钉进行调整。调整好后注意再检查一遍所有紧固螺钉是否已经完全拧紧。

  2.调整输出镜(输出介质膜片)位置

  调整输出镜前,应将装有YAG棒的聚光腔拿开,以免因光路中YAG棒的折射偏差影响调整的准确性。

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  输出介质膜片的准确位置应该是使红光位于其中心位置并能将红光完全反射回红光的出射孔,否则应通过膜片架的旋钮进行仔细调整。注意调整完后应将膜片架调节旋钮上的锁紧圈完全锁紧,确保其位置的稳定性,然后再一次检查其反射光的位置是否保持在原位。

  3.检查YAG棒的安装位置

  用透明胶纸分别贴在YAG棒套的两端,观察红光光斑是否在两个棒套管的正中间位置,如有偏差,应通过调整聚光腔的位置加以修正。然后观察YAG棒的反射光位置,应与红光的出射孔重合,否则在兼顾红光尽可能保持在棒套管中心位置的前提下调整聚光腔的位置,使反射光尽量与出射孔靠拢,至少应保证调整到与出射孔的偏差小于1mm。

  4.调整全反镜(全反介质膜片)位置

  第一步:检查红光是否在介质膜片的中间位置,否则应调整介质膜片架的安装位置使红光在介质膜片的中心。

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  第二步:粗调介质膜片架旋钮,使红光反射回出射孔。

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  第三步:开启激光,200A左右,脉宽调整到约2ms,重复频率调整到0Hz,踩一下脚踏开关使脉冲氙灯闪光,此时用完全暴光的全黑像纸放在输出镜前,可以观察到有激光输出,反复调整膜片架的两个旋钮,使输出光斑最圆且均匀,然后逐渐降低电流至120A左右,进一步反复仔细地微调旋钮,尽可能使打到像纸上的光斑最圆且最强部分集中在光斑中心。

  第四步:检查激光是否与红光重合,将像纸固定在激光输出镜的前端并尽量远离输出镜的位置,发出一个激光脉冲,观察像纸上的光斑中心是否与红光中心重合,如不重合,可以微调输出镜和全反镜,使光斑与红光重合,然后再将像纸固定在离激光器输出镜800~1000mm的地方,再次检查光斑是否与红光重合。如能较好地重合,激光器即调整到了最佳状态。

  第五步:锁紧各个调节旋钮,再一次检查像纸上的光斑是否良好,并与红光同轴。否则应重新调整。

  5.检查光闸的位置

  人工旋转反射镜片支架,将光闸推至挡光位置,观察红光是否在镜片的中间,其反射光是否位于光束终止器中心的吸收锥体上,如位置不正确可稍加调整,最后,应特别注意仔细检查一下光闸反射镜片是否清洁,受污染的镜片在使用中很快会炸裂。

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  激光焊接时熔池的熔探和形状除了与材料本身的热物理性质有关外,主要受激光光斑性质、功率密度、焊接速度,以及保护气体等因素影响。

  激光焊接机激光束的调整技巧及公式

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  1.聚焦尺寸公式

  聚焦镜是较接近工件表面的光学元件。图表示简单光学透镜(聚焦镜)对激光的聚焦光路图。

  图中参数有以下数值关系(经验公式):

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  do=fθ (4-6)

  θ=1.44λ/D (4-7)

  bo=16(f/D)2λ (4-8)

南宫28官网入口-南宫国际app-ng28南宫娱乐-ng28南宫娱乐app  由公式可知,焦距小,则光斑直径小。短焦距使加工头与焊件表面之间的可用距离变小,除装卡工件不方便外,还容易由熔融金属的飞溅或产生的金属蒸气而损伤透镜表面,造成光学元件过早损坏,把焦距f与数值孔径(约等于光斑直径)之比称为焦数。

  根据使用经验,10kW CO2激光透镜焦数的合适范围是6-9。当有高焊接速度要求时,焦数要小一些,大约为3。但小焦数时.透镜球差严重,影响聚焦效果。Nd: YAG激光的焦牧定为4比较合适。因此,可以通过焦数来确定光斑直径。

  大焦深时,工件沿激光入射方向在焦平面附近的较大深度范围能接收到较高的激光能量,为激光深熔化焊创造条件。在实际操作中,涉及到调整工件与透镜的相对位置,大的焦深意味着工件在激光入射方向有较大的可调范围。工件的初始高度位置,一般依据焦深的大小来确定。丁作时,透射的热畸变会引起光斑尺寸和焦深发生变化,所以在工作过程中要经常检查这些激光参数,以便能及时词整工什位置,使光斑处在正确的工作位置上。

  实际上,经透镜聚焦的光束,在焦平面附近有一个直径和长度均很小的束腰,该束腰直径即为光斑直径,焦点位于最小束腰位置,强度最大。束腰长度即是焦深bo,焦点两侧焦深范围内的激光强度略有降低(约是焦点强度的5%)。

  激光焊接机光斑直径较难精确计算或测量出,但可以通过聚焦镜的焦距f和发散角疗的乘积来估算,它的具体数值是根据加工要求来确定的。由选定的光斑直径do可以把透镜的焦距f确定下来。但是,由于材料熔化估算的功率密度数值通常是某一范围,所以光斑直径也不可能一次就确定下来。除光斑直径外,焦深q。的大小也能估算,它与光斑直径相互关联,需统一考虑。


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