هل يمكن استخدام وحدة الليزر الموضعية القابلة للتعديل في اللحام بالليزر؟

وحدة الليزر DOEتنتج نقاط دائرية قابلة للتعديل للطاقة يمكن استخدامها للحام بالليزر. لكن كيف تستخدمه؟ دعونا نتعلم المعرفة معا!

يمكن ضبط سرعة اللحام بالليزر باستخدام توزيع طاقة الليزر بنقطة الحلقة Gaussian ، ويمكن تحقيق تأثير اللحام بالليزر ذو الحلقة النقطية عن طريق ضبط عملية طاقة نقطة الحلقة ، وذلك لتحسين سرعة اللحام وتأثيره. هنا مفهوم جديد وبسيط يعتمد على حيود الليزر لتحقيق تشكيل نقطة الحلقة من ليزر الألياف القياسي. تتكون طريقة تشكيل الحلقة بالليزر Gaussian على أساس DOE من عدستين DOE فقط. إنه سهل الاستخدام ويمكنه التحكم بدقة في نسبة الطاقة بين النقاط ونقاط الإضاءة الحلقية لمساعدة المستخدمين في العثور بسرعة على تأثير اللحام الأمثل. يمكن تدوير الوحدة بين 100 بالمائة من طاقة النقطة المركزية ولا توجد طاقة من النقطة المركزية ، ويمكن أن تعمل مع الليزر أحادي الوضع ومتعدد الأوضاع ، وهي مضغوطة للغاية (أقل من 20 مم) ، وتحتوي على ليزر عالي عتبة الضرر المستحث (LDT) للعناصر الانعكاسية السلبية. يتجنب هذا المفهوم الحاجة إلى ليزر ألياف ليزر ذو حلقة غاوسية خاصة ويجعل تصميم رأس الليزر الملحوم أبسط بكثير.

اللحام بالليزر هو تقنية تستخدم على نطاق واسع في العديد من العمليات الصناعية في السيارات وبناء السفن وحزمة البطاريات وغيرها من الصناعات ، حيث تصبح سرعة اللحام واحدة من أهم عوامل الحد من العمليات في العديد من تطبيقات اللحام بالليزر. ستكون سرعة اللحام العالية لليزر محدودة بظواهر فيزيائية مختلفة أثناء عملية اللحام ، مثل الترشيش والسنام وزيادة مسامية اللحام. يمكن تقليل القيود المفروضة على عمليات اللحام هذه بشكل كبير عند استخدام طريقة اللحام بالليزر ذات الحلقة النقطية. بالنسبة لمعلمات العملية المختلفة لمواد اللحام (مثل سمك المعدن ونوع المعدن والهندسة) ، يتطلب اللحام بالليزر ذو الحلقة النقطية نسب طاقة مختلفة قابلة للتعديل من أجل توفير أفضل عملية بسرعات لحام عالية. لذلك ، بالنسبة للعديد من الأنظمة البصرية ، يعد حل تشكيل طاقة الحزمة المتحكم به والقابل للتعديل ميزة نسبية.

كما هو مبين في الشكل 1 ، في مخطط تشكيل النقطة الحلقية هذا ، يتم عرض ثلاثة مواضع نسبية (أ ، ب ، ج) لاثنين من وزارة الطاقة لأعلى: زوايا الدوران النسبية لكلا المادتين 0 ، 7.5 ، و 15 درجة على التوالي. يُظهر الجزء السفلي توزيع الكثافة المرتبط بكل اتجاه دوران في الأعلى: (د) حيث تتركز كل الطاقة عند النقطة المركزية ، (و) حيث تتركز كل الطاقة في الحلقة ، بينما (هـ) هي الموقع حيث يتم توزيع طاقة حلقة نقطة قابلة للتعديل بشكل متناسب ، مع كون بعض الطاقة جزءًا في نقطة المركز وجزءًا في الحلقة المحيطة.

في تشكيل الليزر الدائري الغاوسي ، استنادًا إلى مخطط نسبة طاقة بقعة الحلقة القابلة للضبط للألياف ، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا لتشكيل بقعة الحلقة النقطية هي استخدام ليزر ليفي متعدد الأوضاع خاص ، له نواة مزدوجة أو ثلاثية ، المركز النواة محاطة بواحد أو اثنين من النوى الحلقية المتزامنة ، ويمكن لكل قلب ضبط طاقة الليزر الخاصة به بشكل منفصل. وبالتالي ، يمكن تعديل قوة بقعة الضوء المركزية ونقطة الإضاءة الحلقية المحيطة. بالمقارنة مع ليزر الألياف عالي الطاقة متعدد الأوضاع الشائع ، فإن نظام الليزر هذا يتميز بدرجة عالية من التعقيد والتكلفة. ثانيًا ، تشير الفتحة العددية العالية (NA) لألياف الليزر ذات الحلقة الغاوسية إلى الحاجة إلى ميزاء خاص ، غالبًا ما يتطلب مكونًا بصريًا أكبر من المكون البصري الملحوم القياسي لليزر الليفي المستخدم حاليًا. أخيرًا ، غالبًا ما يكون هناك حد للنسبة بين النقاط المركزية والحلقية. في اللحام بالليزر ذو الحلقة النقطية ، من أجل الحصول على مزيد من الطاقة في مفصل اللحام ، من الضروري بشكل عام زيادة الطاقة داخل الحلقة. تذهب معظم الطاقة إلى النقطة المركزية ويذهب جزء صغير فقط إلى بقعة الحلقة ، لذلك لا يمكن استخدام طاقة الليزر الكاملة في هذه الحالة ما لم يتم استخدام نسبة ألياف أساسية مخصصة.

يصف هذا الشكل طريقة بديلة للبقعة النقطية استنادًا إلى تشكيل الليزر الحلقي الليفي الغاوسي ، والذي يحقق تأثير اللحام بالليزر ذي الحلقة النقطية ، ويسمح بتعديل نسبة الطاقة بالكامل ، وهو أيضًا نظام بصري بسيط واقتصادي ومباشر. بناءً على البصريات الانعراجية ، قدمت هذه الطريقة حلاً جيدًا لحجم مساحة النظام لنظام ليزر ليفي متعدد الكيلووات وتغلب على عيوب إضافة مكون آخر إلى النظام البصري.

يتكون مخطط تشكيل الحيود من عنصرين حيود متطابقين DOE ، والمعروفين أيضًا باسم لوحات الطور ، موضوعة على نفس المحور البصري. من خلال تدوير لوح طور واحد إلى الآخر ، يمكن الحصول على تأخير المرحلة بين الحلقة ونقطة المركز. عندما يكون الدوران بين ألواح الطور صفرًا وبين الأجزاء الكاملة ، يتداخل الطور الكلي جزئيًا ، كما هو موضح في الشكل 1 ب ، مما يؤدي إلى دخول جزء من الطاقة إلى الحلقة ، بينما تدخل بقية الطاقة إلى نقطة المركز ، فإن نسبة والتي يمكن تعديلها بشكل مستمر.

تتراوح الكفاءة الإجمالية لنقل الطاقة لنقطة حلقة نقطة من 100 في المائة لنقطة مركزية واحدة إلى 80 في المائة لحلقة واحدة. تُفقد الكفاءة بسبب أوامر إرسال الانعراج الأعلى وتظهر كحلقة من الدرجة الثانية بزوايا أعلى. يحدث النطاق الكامل للتباين عند زاوية دوران واحدة ، تساوي مقطع زاوية واحد. يظهر تغير القدرة في نقطة المركز في الشكل 2 ، والذي له علاقة غير خطية بزاوية الدوران.

يعد تحسين الطاقة الموضعية ذات الحلقة النقطية القابلة للتعديل أمرًا مهمًا للغاية في اللحام بالليزر ذي الحلقة النقطية. بمجرد تحديد معلمات العملية ، يمكن استبدال الوحدات الحلقيّة والنقطية القابلة للضبط بواسطة وزارة الطاقة السلبية المفردة ، والتي تعتبر نسبة القدرة الحلقية إلى شكل النقطة هي الخيار الأفضل لعملية لحام معينة. يوفر هذا حلاً لتقويم العظام أكثر إحكاما واقتصادية. توفر هذه الفئة من الأساليب القائمة على الانعراج تحكمًا كاملاً في نسبة الطاقة بين الحلقات الموضعية مقارنةً بحلول الألياف الضوئية الموجودة حاليًا في السوق ، على عكس حلول الألياف الضوئية ذات القدرة المحدودة على التوليف. يمكن تكييف هذه الوحدة مع الحزم الكبيرة (قطرها 15-22 مم) المستخدمة عادةً في أجهزة الليزر متعددة الكيلوات ، أي يمكن تركيب العنصر البصري في حامل يدوي أو كهربائي لتكوين وحدة بصرية . يمكن وضع هذه الوحدات على المحور البصري خلف ميزاء الليزر ، أو حتى أفضل ، مباشرة عند مدخل رأس الليزر أو نظام المسح. تسمح هذه التكوينات للبصريات الملحومة بأن تكون متسقة مع تلك المستخدمة في ليزر الألياف متعدد الأوضاع القياسي دون الحاجة إلى حساب NA الأكبر والبصريات الأكبر والأكثر تكلفة المطلوبة كما هو الحال في ليزر الألياف ذات الوضع الحلقي. يجب تحقيق النطاق الكامل من الضبط فقط عن طريق مناورة الطاولة الدوارة لبضع ثوانٍ لإكمال تعديل نسبة الطاقة الموضعية الحلقية القابلة للتعديل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مفيدة بشكل خاص في اللحام الجزئي باستخدام شعاع عارض أحادي الوضع ، نظرًا لأن العوامل التي تحد من سرعة المعالجة لا تميل إلى أن تكون قوة الألياف أحادية الوضع ، بل تميل إلى الحدبة والمسامية والمشكلات الأخرى التي يمكن يتم تقليله عن طريق نقل جزء من طاقة الليزر إلى المنطقة الحلقيّة حول البقعة. أيضًا ، زاوية الحلقة في حل الانعراج الخاص بها غير حساسة لحجم حزمة الإدخال ، مما يوفر مزيدًا من المرونة للتشكيل. لذلك ، يوفر وضع تشكيل النقطة الحلقية القائم على الانعراج العديد من الفوائد للحام بالليزر ، وفي الوقت نفسه ، يكون بسيطًا ومنخفض التكلفة وقويًا.

معلومات الاتصال:

إذا كانت لديك أية أفكار ، فلا تتردد في التحدث إلينا. بغض النظر عن مكان وجود عملائنا ومتطلباتنا ، سوف نتبع هدفنا لتزويد عملائنا بجودة عالية وأسعار منخفضة وأفضل خدمة.