Erforschung der optischen Prinzipien von Handschweißköpfen

Handgehaltene Laserschweißgeräte haben sich in den letzten Jahren zu einem bahnbrechenden Produkt auf dem Markt für Laseranwendungen entwickelt und sich schnell zu einem Wachstumspunkt der grünen Laserindustrie entwickelt. Seit 2018 hat die jährliche zusammengesetzte Wachstumsrate des Laser-Handschweißens 100% überschritten, was auf eine beispiellose Marktnachfrage hinweist. Die Zahl der Hersteller von Laser-Handschweißen [...]

Inhaltsverzeichnis

Handgehaltene Laserschweißgeräte haben sich in den letzten Jahren zu einem bahnbrechenden Produkt auf dem Markt für Laseranwendungen entwickelt, das sich schnell zu einem Wachstumspunkt der grünen Laserindustrie entwickelt.

Seit 2018 hat die jährliche zusammengesetzte Wachstumsrate des handgeführten Laserschweißens 100% überschritten, was auf eine beispiellose Marktnachfrage hinweist. Die Zahl der Hersteller von Laser-Handschweißmaschinen wird voraussichtlich 100 im Jahr 2020 und 500 Hersteller von verschiedenen Arten von Handheld-Laser-Geräte-Integration im Jahr 2021 erreichen, was ein explosives Wachstum zeigt.

Für Handheld LaserschweißmaschinenDer Schweißkopf, der die Verbindung zwischen dem Einsatzort und der Laserenergie herstellt, ist ein wesentlicher Bestandteil. Im Schweißkopf ist der optische Teil ein kritisches Element, das eine entscheidende Rolle bei der Schweißverfahren.

Das optische Grundprinzip des Handschweißkopfes besteht aus drei Komponenten: Strahlkollimation, Strahlschwenkung und Strahlfokussierung, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Optisches Grundprinzip des Handschweißkopfes

Nachdem der QBH einen Laserstrahl emittiert hat, durchläuft er einen Kollimationsspiegel und wird zu parallelem Licht. Anschließend wird er vom Galvanometer reflektiert und auf die Fokussierlinse gerichtet. Schließlich wird der Laserstrahl auf die Oberfläche des Werkstücks fokussiert.

Kollimation des Strahls

Das von der optischen Faser des QBH ausgestrahlte Licht geht von einer Punktquelle aus und weist einen bestimmten Divergenzwinkel auf. Bei der Ausbreitung breitet es sich kegelförmig aus, ähnlich wie wenn man eine Taschenlampe anschaltet und ein Streichholz in der Dunkelheit beleuchtet.

Die Aufgabe des Kollimators besteht darin, das divergierende Licht in paralleles Licht umzuwandeln und dafür zu sorgen, dass es sich gerade und ohne Abweichung ausbreitet. Außerdem wird der Taillenradius des Strahls kontrolliert, um ihn auf den engen optischen Pfad des Schweißkopfs zu beschränken.

Kollimation des Strahls

Balkenschaukel

Beim handgeführten Schweißen soll die Strahlschwenkung die Anpassungsfähigkeit des Schweißspalts verbessern.

Aufgrund der geringen Größe des fokussierten Punktes kann es schwierig sein, der Schweißnaht zu folgen, während man sie hält. Außerdem kann es schwierig sein, die Schweißnaht mit einem großen Spalt abzudecken.

Um diese Herausforderungen zu meistern, ist der Strahl in einer geraden Linie mit einer Breite von 3,0 mm angeordnet. Dadurch kann der Bediener den Laser bequem auf die Schweißnaht ausrichten und abdecken.

Die Strahlschwenkung wird durch eine vibrierende Linse erreicht, die von einem Motor angetrieben schnell hin und her schwingt. Dadurch wird der Weg des Laserstrahls effektiv verändert.

Das Grundprinzip ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt:

Grundprinzip der Balkenschaukel

Gemäß dem grundlegenden Reflexionsgesetz ist der Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel.

Wenn das Galvanometer im Winkel 1 positioniert ist, wird das Licht entlang der Bahn 1 reflektiert und auf Punkt 1 fokussiert. Wenn das Galvanometer im Winkel 2 positioniert ist, wird das Licht entlang des Weges 2 reflektiert und auf den Punkt 2 fokussiert.

Wenn das Galvanometer zwischen den Winkeln 1 und 2 schwingt, bewegt sich der fokussierte Lichtpunkt zwischen den Punkten 1 und 2 hin und her. Wenn die Geschwindigkeit der Bewegung ausreichend hoch ist, erscheint sie als gerade Linie.

Die Länge dieser geraden Linie wird als "Schwingungsbreite" bezeichnet, während die Frequenz der Auslenkung als "Schwingungsfrequenz" bezeichnet wird.

Schwingfrequenz

Das intelligente luftgekühlte Handschweißgerät hat eine einstellbare Schwingweite von 0 ~ 5mm und eine einstellbare Schwingfrequenz von 0 ~ 300Hz.

Strahlfokussierung

Das Galvanometer reflektiert einen parallelen Lichtstrahl, der nach dem Durchgang durch die Fokussierlinse zu einem kleinen Punkt konvergiert. Der kleine Punkt trifft dann auf die Werkstückoberfläche.

Die Fokussierlinse hat die Aufgabe, die parallelen Strahlen zu bündeln und einen kleinen Lichtpunkt zu bilden. Dies ermöglicht die Erzeugung einer hohen Energiedichte.

Strahlfokussierung

Die Rolle der Schutzgläser

Beim handgeführten Schweißen entstehen Rauch und Staub, die die Fokussierlinse beschädigen können. Daher ist es wichtig, die Linse zu schützen, um ihre Funktionalität und Langlebigkeit zu gewährleisten, indem für eine angemessene Isolierung und einen entsprechenden Schutz gesorgt wird.

Schlussfolgerung

Schutzgläser gelten als Verbrauchsmaterial, daher ist es wichtig, ihren Zustand regelmäßig zu überprüfen. Die Häufigkeit dieser Kontrollen sollte auf der Grundlage der Nutzungsintensität und der Umgebung, in der das Gerät verwendet wird, festgelegt werden.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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