DerKollimationsfokussierkopfJe nach Anwendungsfall lassen sich Schweißköpfe in Hochleistungs- und Mittelleistungs-Schweißköpfe unterteilen. Der Hauptunterschied liegt im Linsenmaterial und der Beschichtung. Die auftretenden Phänomene sind vor allem Temperaturdrift (Fokusdrift bei hohen Temperaturen) und Leistungsverlust. Ein Kollimations- und Fokussierkopf mit generell guter Temperaturdrift weist eine Toleranz von unter 1 mm auf, in der Regel jedoch über 2 mm. Der Leistungsverlust entsteht hauptsächlich dadurch, dass der Laserstrahl vom QBH-Kopf in den Schweißkopf eintritt und die Linse von unten schützt. Die Hauptenergie wird in die Linsenerwärmung umgewandelt, die in der Regel unter 3 %, bei manchen Modellen bis zu 1 % und bei anderen über 5 % liegt. Daher sind diese beiden Werte entscheidende Indikatoren für Kollimations- und Fokussierköpfe. Es empfiehlt sich, diese Werte vor der Verwendung selbst zu messen oder vom Hersteller entsprechende Berichte anzufordern, um sicherzustellen, dass das Produkt den Anforderungen der industriellen Fertigung vor Ort entspricht.
Klassifizierung von kollimierten Fokussierköpfen – Funktionsklassifizierung
Je nachdem, ob eine Schwenkfunktion vorhanden ist und ob es sich um einen Einzel- oder Doppelspiegel handelt, lassen sich Stative in gewöhnliche Kollimations- und Fokussierköpfe, Einzelpendelköpfe und Doppelpendelköpfe unterteilen. Sie sind hauptsächlich für unterschiedliche Szenenanforderungen ausgelegt, wobei die Pendelbahn des Doppelpendels komplexer ist als die des Einzelpendels.
Laut der ÜbereinstimmungLasersystem, kann unterteilt werden in: (1) Dualband-Verbundkopf (rot-blau, Faser-Halbleiter usw.), (2) Verbundschwingkopf (einfache Schwingung) und Punktschleifenkopf.
(3)Der Punktring-Schweißkopf ist ein relativ neuer Schweißkopftyp, der Hochleistungslaserstrahlen durch Strahlformung und gleichmäßige Energieverteilung in kreisförmige oder punktförmige Ringe bündelt. Das Prinzip ähnelt der Umwandlung von Hochleistungslasern in kreisförmige Lichtpunkte, ist aber nicht identisch. Im Vergleich zu kreisförmigen Strahlen ist die Energie im Zentrum von Punktring-Schweißköpfen geringer und ihre Eindringtiefe begrenzt. Diese einfache Methode, eine Laserenergieverteilung ähnlich kreisförmigen Lichtpunkten zu erzielen, ermöglicht jedoch kostengünstiges und spritzarmes Schweißen. Beim Schweißen von Stahl bietet sie den Vorteil der Gaszufuhr. Aufgrund der Vergrößerung der Lichtpunkte und der gleichmäßigen Energiedichte kann es bei hochreflektierenden Materialien (Aluminium, Kupfer) zu Fehlschweißungen kommen.
Kollimierte Fokussierlinse
Die in Laserübertragungssystemen verwendeten Linsenmaterialien lassen sich in zwei Typen unterteilen: lichtdurchlässige und reflektierende Materialien. Kollimatorlinse und Schutzlinse bestehen aus lichtdurchlässigen Materialien. Anforderungen: Das Material muss eine gute Lichtdurchlässigkeit im Arbeitswellenlängenbereich, eine hohe Betriebstemperatur und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Kollimatorlinsen werden üblicherweise aus Quarzglas gefertigt, Schutzlinsen aus reflektierendem Material, meist K9-Glas. Reflektierende optische Elemente entstehen durch die Beschichtung polierter Glas- oder Metalloberflächen mit einem dünnen Film aus hochreflektierendem Metall. Reflexionen weisen keine Dispersion auf. Daher ist die Reflexion verschiedener Lichtfarben die einzige optische Eigenschaft reflektierender Materialien. Anforderungen an Beschichtungsmaterialien für optische Linsen sind: 1. Stabile Lichtreflexion; 2. Hohe Wärmeleitfähigkeit; 3. Hoher Schmelzpunkt. Dadurch wird verhindert, dass selbst bei Verschmutzungen der Beschichtung übermäßige Wärmeabsorption zu Rissen oder Verbrennungen führt.
Die Kombination aus Kollimation und Fokussierung beeinflusst maßgeblich die Spotgröße: Die Spotgröße des Laserstrahls ist ein wichtiger Parameter für die Qualität des Scanschweißens. Insbesondere die auf die Werkstückoberfläche fokussierte Spotgröße wirkt sich direkt auf die Leistungsdichte des Laserstrahls aus. Bei konstanter Scanlaserleistung lässt sich mit einer kleineren Spotgröße eine höhere Leistungsdichte erzielen, was beim Schweißen von Metallen mit hohem Schmelzpunkt und schwer schmelzbaren Werkstoffen vorteilhaft ist. Gleichzeitig ermöglicht sie ein größeres Aspektverhältnis und erfüllt bestimmte spezielle Schweißanforderungen. Bei niedrigem Schmelzpunkt des Schweißgrundmaterials oder bei einem gewissen Spalt zwischen den beiden Blechen während des Schweißens wird häufig eine größere Spotgröße gewählt, um bessere Schweißergebnisse zu erzielen.
Die Kollimationsbrennweite liegt im Allgemeinen zwischen 80 und 150 mm, die Fokussierungsbrennweite im Allgemeinen zwischen 100 und 300 mm. Sie hängt hauptsächlich vom Bearbeitungsabstand und der Spotgröße (Energiedichte) sowie von der Toleranz des Spots gegenüber dem Schweißnahtspalt ab (ist der Spot zu klein, tritt Licht aus dem Spalt aus; ist er zu groß, beträgt der Spalt im Allgemeinen nicht mehr als 30 % des Spotdurchmessers).
Vor der Verwendung des Kollimationsfokussierkopfes: Transmissionsmessung; Temperaturdriftprüfung
Veröffentlichungsdatum: 25. März 2024
