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易学惠用丨探索手持焊接头里的光学原理

发布时间:2023/11/22 11:54:32   
手持激光焊接设备是近年来激光应用市场的划时代明星产品,快速崛起为绿色激光产业的增长点之一。年以来,激光手持焊接每年复合增长超过%,年预计有家激光手持焊机厂家,年预计到达家各类型手持激光设备集成厂家,呈现爆发式增长。对于手持激光焊接设备来讲,连接使用场景、输出激光能量的焊接头是一个极其重要的部件。而在焊接头里,光学部分是一个很重要的部分。手持焊接头基本的光学原理包括光束准直、光束摆动、光束聚焦三个部分,如下图所示。激光束由QBH射出后,经由准直镜变为平行光,再通过振镜反射至聚焦镜,最后聚焦到工件表面。光束准直从QBH的光纤中出来的光是一个点光源,存在一定的发散角,在传播过程中会往前方呈圆锥形散开,譬如在黑夜中打开一个手电筒、点燃一根火柴。准直镜的作用就是将这束发散的光变成平行的光,使其沿直线传播,不产生偏差;同时控制光束的束腰半径,将其限制在狭小的焊接头光路中。光束摆动在手持焊接中,光束摆动的目的是为了提高焊缝间隙的适应性。由于聚焦后的光斑是一个很小的光点,在手持的情况下很难保证沿着焊缝轨迹行走,另一方面,也很难覆盖到间隙较大的焊缝。通过将光束摆成一条如3.0mm宽的直线,便于操作人员将激光对准并覆盖到焊缝。它的实现方式就是振镜片在电机的带动下高速的来回偏转,从而达到改变激光光束路径的目的。其基本原理如下图所示:根据基本的反射定律,反射角等于入射角。当振镜在1号角度的时候,光线沿着1号路径反射,并聚焦至1号点;当振镜在2号角度的时候,光线沿着2号路径反射,并聚焦至2号点。若振镜来回在1、2两角度之间偏转,聚焦光点便会在1、2两点之间移动,当移动的速度足够快时,便可视为一条直线,这条直线的长度称之为“摆动宽度”,偏转速度的快慢称为“摆动频率”。我们光惠激光的智能风冷手持焊机,摆动宽度0~5mm可调,摆动频率0~Hz可调。光束聚焦从振镜反射过来的是一束平行光,经过聚焦镜后汇聚成一个很小的光斑,最后入射到工件表面。聚焦镜的作用就是将平行的光束集中到一起,形成一个很小的光点,从而产生超强的能量密度。保护镜片的作用手持焊在焊接的过程中,会产生一定的烟尘,有可能会损害聚焦镜,那么就需要保护镜片来起到隔绝保护的作用。保护镜片属于消耗品,每隔一定的时间就要检查是否完好,使用周期根据设备的使用强度和场景来决定。

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