Optisk lösning för laserbearbetning

Optisk lösning för laserbearbetning
Bestämningen avlaserbearbetningLösningen för det optiska systemet beror på det specifika tillämpningsscenariot. Olika scenarier leder till olika lösningar för det optiska systemet. Specifik analys krävs för specifika tillämpningar. Det optiska systemet visas i figur 1:

Tankesättet är: konkreta processmål –laseregenskaper – design av optiska system – slutgiltigt måluppfyllande. Följande är flera olika tillämpningsområden:
1. Precisionsmikrobearbetningsområde (märkning, etsning, borrning, precisionsskärning etc.) Vanliga typiska processer inom precisionsmikrobearbetningsområden är mikrometrisk bearbetning på material som metaller, keramik och glas, såsom logotypmärkning för mobiltelefoner, medicinska stentar, mikrohål för gasbränsleinsprutningsmunstycken etc. Kärnkravet i bearbetningsprocessen är: för det första måste den uppfylla extremt små fokuserade ljusfläckar, extremt hög energitäthet och den minsta termiska influenszonen etc. För ovanstående tillämpningar och krav är valet och designen avlaserljuskälloroch andra komponenter utförs.
a. Laserval: Den föredragna ultraviolett/grön solid lasern (nanosekund) eller ultrasnabb lasern (pikosekund, femtosekund) beror huvudsakligen på två skäl. Den ena är att våglängden är proportionell mot den fokuserade ljusfläcken, och generellt väljs en kort våglängd. Den andra är att pikosekund-/femtosekundpulserna har "kallbearbetnings"-egenskapen, och energin fullbordas bearbetning före termisk diffusion, vilket uppnår kallbearbetning. Generellt väljs en laserljuskälla med rumslig ljusutgång, med en strålkvalitetsfaktor M2 som generellt är mindre än 1,1, med överlägsen strålkvalitet.
b. Stråleexpanderande system och kollimeringssystem använder vanligtvis strålexpanderande linser med variabel förstoring (2X – 5X) i ett försök att öka stråldiametern så mycket som möjligt. Stråldiametern är omvänt proportionell mot den fokuserade ljusfläcken, och en galileisk strålexpanderande arkitektur används vanligtvis.
c. Fokuseringssystem använder vanligtvis högpresterande F-Theta-linser (för skanning) eller telecentriska fokuseringslinser. Brännvidden är proportionell mot den fokuserade ljusfläcken, och generellt används korta brännfältslinser (som f = 50 mm, 100 mm). Som visas i figur 1: Generellt använder fältlinsen en flerelementslinsgrupp (antal linser ≥ 3), vilket kan uppnå stort synfält, stor bländare och låga aberrationsindikatorer. De optiska linserna här måste alla ta hänsyn till laserns skadetröskel.
d. Koaxialövervakningsoptiskt system: I det optiska systemet är vanligtvis ett koaxialövervakningssystem (CMOS) integrerat för exakt positionering och realtidsövervakning av bearbetningsprocessen.
2. Makromaterialbearbetning Typiska tillämpningar för makromaterialbearbetning inkluderar skärning av bilplåt, svetsning av stålplåtar till fartygskroppar och svetsning av batterihöljen. Dessa processer kräver hög effekt, hög penetrationsförmåga, hög effektivitet och bearbetningsstabilitet.
3. Laseradditiv tillverkning (3D-utskrift) och beklädnad Laseradditiv tillverkning (3D-utskrift) och beklädnadstillämpningar involverar vanligtvis följande typiska processer: tryckning av metallkomplex inom flyg- och rymdteknik, reparation av motorblad etc.
Valet av kärnkomponenter är följande:
a. Laserval: Generellt sett,högeffektsfiberlasrarväljs, med en effekt som vanligtvis överstiger 500 W.
b. Strålformning: Detta optiska system behöver avge ett platt-top-ljus, så strålformning är kärntekniken, och det kan uppnås med hjälp av diffraktiva optiska element.
c. Fokuseringssystem: Speglar och dynamisk fokusering är grundläggande krav inom 3D-utskrift. Samtidigt måste skanningslinsen använda en telecentrisk design på objektsidan för att säkerställa enhetlighet i kant- och mittbearbetning.