После представления различных традиционных методов сварки в предыдущей статье мы представили интерес к формированию луча для лазерного процесса . Но что это за разные методики и что они на самом деле могут принести? Учитывая высокие мощности, зачем выбирать отражающую технологию, подобную той, что разработана Cilabs?
Каковы критерии выбора?
При лазерной сварке распространенными дефектами являются разбрызгивание, пористость, разрушение ванны или даже трещины. Таким образом, хороший сварной шов в первую очередь характеризуется отсутствием этого типа дефекта. Как правило, желательно получить гладкий наплавленный валик постоянной ширины. Таким образом, правильный выбор технологии формирования балки повышает качество сварных швов.
Кроме того, важно реализовать воспроизводимый и надежный процесс, то есть который будет оставаться стабильным во время его использования, несмотря на изменение внешних условий. Например, при лазерной сварке большое количество энергии вызывает нагрев оптики, передающей луч, что может привести к созданию температурного градиента на поверхности элемента. Следствием этого является различное изменение оптических свойств в каждой точке последнего и расфокусировка луча на рабочей плоскости (смещение фокуса). Поэтому желательно избежать появления этого явления, если не свести к минимуму его последствия.
Какие формы используются?
При лазерной сварке желательно различное распределение энергии в зависимости от типа применения и соединяемых материалов. Для сварки сталей часто используемой формой луча является кольцо. Это приводит к расширению отверстия замочной скважины, увеличению соотношения ширины и глубины, ограничению выступов и повышению стабильности процесса.
Для других материалов, таких как медь или алюминий, кольцо сохраняется, но окружает центральную точку: последнее обеспечивает достаточное проникновение, когда кольцо обеспечивает лучшее распределение температуры.
Различные технологии изготовления этих форм?
Волоконные лазеры с двойным сердечником
Принцип этой технологии относительно прост: луч направляется по нескольким концентрическим оптическим волокнам (чаще всего 2). Таким образом, в зависимости от выбранной конфигурации энергия может распределяться по кольцам или в центре, поэтому форма луча меняется.
Именно наличие в лазере двух отдельных резонаторов позволяет модулировать энергию, распределяемую между двумя сердцевинами (1) . Таким образом, данная технология позволяет изготавливать балки различной формы:
- Форма кольца, иногда называемая «бубликом».
- Центральное круглое пятно,
- Центральное пятно, окруженное кольцом, обладающим различной силой.
Дифракционные оптические элементы (ДОЭ)
DOE (дифракционные оптические элементы) используют дифракцию света для управления фазой лазерного луча. Благодаря рисунку их микроструктуры они позволяют выполнять любую форму в заданной плоскости. В зависимости от длины волны используемого луча они могут быть изготовлены из различных материалов, таких как пластик, кварцевое стекло, германий, сапфир или селенид цинка.
Таким образом, этот тип элемента чувствителен к длине волны и поэтому предназначен для очень специфического лазера (3) . Кроме того, они чувствительны к совмещению с входным лучом и поэтому требуют частой корректировки своего положения.
Модулятор космического света (SLM)
SLM — это оптические устройства, которые изменяют компоненты света: амплитуду, фазу и поляризацию. Они состоят из матрицы жидких кристаллов с электронным управлением и, таким образом, позволяют получать самые разнообразные формы луча «по требованию». (4)
Подобно телевизионному экрану, разрешение луча ограничено количеством пикселей, составляющих матрицу. Как правило, им трудно работать с мощными непрерывными лазерами, что затрудняет их промышленное применение. Тем не менее, они по-прежнему высоко ценятся в исследованиях за гибкость форматирования.
Многоплоскостное преобразование света (MPLC): формирователь колец CANUNDA-HP
В модуле CANUNDA-HP используется запатентованная Cilabs технология формирования света: многоплоскостное преобразование света (MPLC) . Он основан на последовательности поперечных фазовых профилей, подобных очень сложным линзам, разделенным определенным расстоянием распространения.
Таким образом, благодаря своей полностью отражающей конструкции он позволяет CANUNDA-HP управлять лазерами очень высокой мощности с однородным охлаждением. Модуль предназначен для использования в промышленных условиях с подключением к волоконным лазерам.
В стандартной конфигурации формирователь колец CANUNDA HP позволяет формировать кольца с внутренним диаметром 600 мкм и внешним диаметром 1 мм. Тем не менее, он также может придать любую форму по запросу, симметричную или асимметричную. В следующей статье, которая завершит эту серию статей о лазерной сварке, будет подробно рассказано о способности модуля работать за пределами его номинальных условий.
