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又一个可持续盈利百年的技术出现了!激光焊接光束整形的稳定解决方案

发布:2022-04-26 09:41作者:www.huyunjituan.com点击:749次

激光束是一种非常灵活的工具,用于许多材料处理应用。新的空间波束成形方法更加连续,可在轴向或横向上创建多达四个焦点,并提供单独的功率分配。结果表明,光束的特殊形状有助于防止飞溅,并增加了深熔激光焊接可填充的间隙。
焊接在许多行业中广泛用于连接结构,是最具挑战性的制造工艺之一。激光焊接是一种先进的工艺,它允许以较高的局部能量输入进行相对快速的加工,并且能够以具有蒸汽通道或孔的深焊接模式形成深焊缝。出现了两个主要问题:
1.激光束的尺寸比较小,平均直径在50-600 µm之间,只有在激光束不通过连接元件之间时才可以进行焊接。因此,没有填充金属的焊接通常需要零间隙技术。
点焊经常遇到的动态冲击会导致焊缝的熔池和飞溅运动,也称为飞溅。除了材料损失外,这些气流还会导致气溶胶不必要地粘附到焊接部件的表面,需要进一步处理。
防止激光束在连接伙伴之间通过和稳定的一种有前途的方法是设计光束。我们研究了将自适应能量转化为材料的不同方法。辐射振动技术可以通过动态能量再分配来改善激光加工,例如 B. 无需额外材料的外部激光焊接。静态光束设计是改变激光束注入材料的能量的另一种方法,不仅可以优化加热前后的条件,还可以优化待处理区域中强度的空间分布。 这种方法已经使用了很长时间,例如通过吹钢来固化大表面。
为了应对当今多千瓦激光器不断增长的功率,波束成形光学器件的最新进展旨在在整个治疗区域提供更大能量的最佳分布,而不会损坏光学器件。除了使用交叉端口多芯光纤或衍射光学具有(几乎)无限设计自由度的激光束设计外,还开发了折射波束成形技术。以防止能量重新分配和减少损耗,因此也可用于更高的激光功率。一种可能性是在空间上将强度分布从高斯光束重新分配到圆柱形或环形光束,在焊接过程中,飞溅会随着它们向圆柱形光束移动而减少。多模激光器的非破坏性波束形成解决方案通过将激光能量分配到光轴上的多个焦点或焦平面上的多个点来以光学方式实现。
foXXus Optics 的专利光学设计以水冷聚焦透镜或准直器的形式实现了沿光轴的光束分离,可提供多达四个独立的焦点。高达 48 毫米的光圈和 100 毫米和 200 毫米的焦距是工业光学的典型特征。根据内部配置,同一个 foXXus 可以提供不同的焦点组合。在 FoXXus 准直器中,焦点之间的距离可以通过改变聚焦透镜的焦距来改变。它是优化光轴上激光能量分布参数的绝佳工具,尤其适用于以下实验数据。
光纤激光束首先被准直,然后使用 quattroXX 分成几个较小的光束,并与物镜聚焦。结果是聚焦透镜焦平面中的多点图案。可用点(型号)quattroXX:正方形、菱形、直线和双点,单点和能量部分之间的可变空间。 QuattroXX 点的整体几何形状和能量分布由共享设备的内部设置控制,允许在靠近环形或“反高斯”点的中心将强度分布设置为最小或零值。作为无焦光学系统,quattroXX 可以轻松集成到工业加工头和 F-Theta 镜头扫描系统中。
由于深焊涉及复杂的物理效应,因此有必要研究铸件的不同形状对工艺动力学的影响。因此,研究了波束形成光学器件、多点波束形成技术对狭缝带和溅射的影响。
RedLake Mono N4S2 相机与 4000 fps 腔体照明系统结合使用,用 808 nm 激光照亮要治疗的区域,相机前部的凹口滤光片确保只有这个波长是裸露的。突发检测和跟踪算法用于 500 fps 的镜头。视频。
然后,MatLab 代码识别各个注射器及其中心,并记录每天的注射器数量。框架。为了防止在多幅图像中重复计算同一个投影,将连续图像与之前的图像进行比较,并使用最短的投影距离和大小来估计投影。草图的数量只会随着更多草图进入框架而增加。根据记录频率,计算每秒的喷射次数,并比较不同铸件形状的焊接经验。
通过将能量供应对称地分配给连接的伙伴,峡谷可以被一个小的飞溅阻挡,并且中心的一个非常浅的液滴降低了熔化盆地的动态行为。熔体混合条件可以通过将熔体从单独的锁孔引导到形成熔体接头的另一块板上来实现。
当熔池狭窄且小孔不稳定时会发生剧烈飞溅,这意味着熔体以高速上升或落入熔池中。
不对称条件导致更高的工艺动力学,这减少了熔体向第二块板的移动。然而,空域中心的高能区域促进了熔体从一块板流到另一块板。结果表明,横向和轴向射线的形成可以提高激光焊接过程的稳定性。
组成
动态光学调谐的好处可以在许多方面加速和提高工业应用的性能。窄高斯棒提供更广泛的聚焦控制,例如,允许您从任何角度焊接和切割激光,而不仅仅是垂直平面,即使激光非常靠近零件表面。相反,使用长焦距和使用反光镜来移动棋子具有进一步的优势。
以数百兆字节的速度移动光束和聚焦位置的能力使您能够跟踪工件上不同形状射线的能量分布,以实现多维应用。例如,如果您用一个槽焊接两块,则较高的能量和较窄的半径可以通过间隙快速切割出较大半径的图案,从而产生更坚固的接头。
在焊接过程中,光束的动态形状引导熔融材料池和热等离子体的小孔(小孔)。随着射流沿着焊缝的底线移动,材料从固态气体变为液态,然后再次固化。通过精确控制焊缝金属,将飞溅、凝固和凝固减少到材料的理想状态,从而获得高质量的焊缝。
该光束方向允许焊接各种材料,例如B. 铝和铜合金的反射率、熔点和熔点不同。由于光束的方向,激光还可以焊接破裂的敏感材料或提供精确控制的能量,用于将非常细的线材焊接成块。当在单个穿孔过程中改变多层穿孔时,快速半径调整功能允许您通过以毫秒为单位移动调整每一层以获得更平滑的孔。
动态激光调整技术允许用户在不牺牲刚度的情况下充分利用激光工具。动态光学激光调谐技术提供了足够的灵活性,可以快速轻松地检测光束形状和频率,同时创建光束形状调谐和光束焦点导航,使光束动态调谐半径成为令人愉快的材料处理过程。
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