Solución de sistema óptico de procesamento láser
A determinación do/daprocesamento láserA solución do sistema óptico depende do escenario de aplicación específico. Os diferentes escenarios levan a diferentes solucións para o sistema óptico. Requírese unha análise específica para aplicacións específicas. O sistema óptico móstrase na Figura 1:
O camiño do pensamento é: obxectivos concretos do proceso –lásercaracterísticas – deseño do esquema do sistema óptico – realización do obxectivo final. Os seguintes son varios campos de aplicación diferentes:
1. Campo de microprocesamento de precisión (marcado, gravado, perforación, corte preciso, etc.). Os procesos típicos comúns no campo do microprocesamento de precisión son o procesamento micrométrico en materiais como metais, cerámica e vidro, como a marcaxe de logotipos para teléfonos móbiles, stents médicos, microburatos para boquillas de inxección de combustible de gas, etc. O requisito fundamental no proceso de procesamento é: en primeiro lugar, debe cumprir con puntos de luz enfocados extremadamente pequenos, unha densidade de enerxía extremadamente alta e a zona de influencia térmica máis pequena, etc. Para as aplicacións e requisitos anteriores, a selección e o deseño de...fontes de luz lásere lévanse a cabo outros compoñentes.
a. Selección do láser: O láser sólido ultravioleta/verde (nanosegundos) ou o láser ultrarrápido (picosegundos, femtosegundos) preferido débese principalmente a dúas razóns. Unha é que a lonxitude de onda é proporcional ao punto de luz enfocado e, xeralmente, escóllese unha lonxitude de onda curta. A segunda é que os pulsos de picosegundos/femtosegundos teñen a característica de "procesamento en frío" e a enerxía complétase o procesamento antes da difusión térmica, conseguindo o procesamento en frío. Xeralmente, escóllese unha fonte de luz láser cunha saída de luz espacial, cun factor de calidade do feixe M2 xeralmente inferior a 1,1, que ten unha calidade de feixe superior.
b. Os sistemas de expansión de feixe e os sistemas de colimación adoitan empregar lentes de expansión de feixe de aumento variable (2X – 5X), tratando de aumentar o diámetro do feixe o máximo posible. O diámetro do feixe é inversamente proporcional ao punto de luz enfocado e, polo xeral, utilízase unha arquitectura de expansión de feixe galileana.
c. O sistema de enfoque adoita empregar lentes F-Theta de alto rendemento (para a dixitalización) ou lentes de enfoque telecéntricas. A distancia focal é proporcional ao punto de luz enfocado e, en xeral, utilízanse lentes de campo focal curto (como f = 50 mm, 100 mm). Como se mostra na Figura 1: Xeralmente, a lente de campo emprega un grupo de lentes multielemento (número de lentes ≥ 3), o que permite conseguir un amplo campo de visión, unha gran apertura e indicadores de baixa aberración. Todas as lentes ópticas aquí presentes deben ter en conta o limiar de dano do láser.
d. Sistema óptico de monitorización coaxial: No sistema óptico, adoita integrarse un sistema de visión coaxial (CMOS) para un posicionamento preciso e unha monitorización en tempo real do proceso de procesamento.
2. Procesamento de macromateriais Os escenarios de aplicación típicos do procesamento de macromateriais inclúen o corte de follas de materiais para automóbiles, a soldadura de chapas de aceiro para carrozarías de barcos e a soldadura de carcasas de baterías. Estes procesos requiren alta potencia, alta capacidade de penetración, alta eficiencia e estabilidade de procesamento.
3. Fabricación aditiva láser (impresión 3D) e revestimento As aplicacións de fabricación aditiva láser (impresión 3D) e revestimento adoitan implicar os seguintes procesos típicos: impresión de metais complexos aeroespaciais, reparación de palas de motores, etc.
A selección dos compoñentes principais é a seguinte:
a. Selección láser: en xeral,láseres de fibra de alta potenciaescóllense, cunha potencia que normalmente supera os 500 W.
b. Conformación do feixe: este sistema óptico necesita emitir unha luz de punta plana, polo que a conformación do feixe é a tecnoloxía central e pódese conseguir mediante elementos ópticos difractivos.
c. Sistema de enfoque: Os espellos e o enfoque dinámico son os requisitos básicos no campo da impresión 3D. Ao mesmo tempo, a lente de dixitalización debe usar un deseño telecéntrico no lado do obxecto para garantir a consistencia no procesamento de bordos e centros.
Data de publicación: 05-02-2026