Уплыў забруджвання аптычнай сістэмы лазернага зварачальнага станка на якасць зваркі

I. Увядзенне

Тэхналогія лазернай зваркі шырока выкарыстоўваецца ў герметызацыі літыйных акумулятараў, у вытворчасці спажывецкай электронікі, медыцынскіх прылад і апрацоўцы металаў дзякуючы высокай шчыльнасці энергіі, дакладнасці зваркі і мінімальнаму ўзроўню дэфармацыі. Аднак падчас доўгатэрміновай эксплуатацыі аптычная сістэма лазернага зварачальнага абсталявання падвяргаецца забруджванню дымам, брызгамі, алеем і вільгаццю, што ўплывае на якасць перадачы пучка і ў канчатковым рахунку зніжае стабільнасць зваркі. Забруджванне аптыкі стала патэнцыйна непрактыкаваным фактарам, які ўплывае на якасць зваркі, і павінна вырашацца з пункту гледжання тэхналогіі і тэхнічнага абслугоўвання.

II. Роля аптычнай сістэмы ў лазерных зварачальных машынах

Тыповая аптычная сістэма ў асноўным складаецца з:

Выходнае акно лазера

Каліматор/падаўжальнік пучка

Скануючы гальванометр (калі маецца)

Факусуючы лінз або F-Theta лінз

Ахоўная лінза (для абароны аптычных кампанентаў)

Асноўная функцыя аптычнай сістэмы — гэта перадача і дакладнае факусаванне выдатковых лазерных прамянёў на вонкавую зону зварвання. Таму чысціння і пранікальнасць аптычных паверхняў маюць кіруючае значэнне для эфектыўнага спалучэння энергіі падчас зварвання.

III. Асноўныя крыніцы забруднення аптыкі

Забрудненне аптыкі ў асноўным паходзіць ад наступных крыніц:

Дым і канденсаты пары
Металічныя пары, якія ўтвараюцца пры высокатэмпературным зварванні, канденсуюцца ў часціцы і асядаюць на аптычных паверхнях.

Прыліпанне расплаўленых брызг
Падчас глыбокага пранікальнага зварвання ці нестабільнай апрацоўкі расплаўленыя кроплі могуць прылягаць да абаронных лінз.

Вільгаць і плёнкі алею
Паходзяць ад алеязмазваных кампрэсараў, пратэквання вадарасцягвальнага ахалоджвальніка ці навакольнай вільгаці, утвараючы тонкія плёнкі з нізкай пранікальнасцю.

Сляды пальцаў і астаткі чысткі
Чалавечы кантакт або няправільнае выкарыстанне растваральнікаў можа выклікаць павторнае забрудненне аптычных паверхняў.

Гэтыя забрудненні могуць праяўляцца ў выглядзе пылу, алеевых плёнак, цвёрдых часціц або следаў гарэння.

IV. Механізмы, пры якіх аптычнае забрудненне ўплывае на якасць зваркі

Аптычнае забрудненне пераважна ўплывае на якасць зваркі наступнымі спосабамі:

1. Затуханне лазернай энергіі

Забрудненне паніжае эфектыўнасць праходжання пучка, што прыводзіць да недастатковай энергіі зваркі. Тыповыя праявы:

Недастатковая глыбіня проваркі

Адсутнасць сплавлення або слабыя зварныя швы

Патэмнелыя або разрыўныя зварныя швы

Звужаны тэхналагічны рэжым

Матэрыялы, якія чулівыя да ўзроўню энергіі (напрыклад, алюміній, медь, кантактныя пласціны акумулятараў), падвяргаюцца больш значнаму ўздзеянню.

2. Спадчына праменя і зрушэнне фокусу

Загрязненне мяняе характарыстыкі распаўсюджвання праменя, выклікаючы дрыфт фокусу ці няроўнамерны размеркаванне энергіі, што можа прывесці да:

Няроўная шырыня зварных швоў

Адхіленне траекторыі зваркі

Павелічаная ваганне расплаўленага сталёга

Змяншаная стабільнасць зваркі

У высокаточнай зварцы зрушэнне фокусу на некалькі дзясяткоў да сотняў мікрона можа істотна паўплываць на нормы выхаду годнай прадукцыі.

3. Павелічаны рызыка цеплавога пошкоджання аптычных кампанентаў

Загрязненні ўваспрымаюць лазерную энергію і ствараюць лакальнае цеплавы вылучэнне, што можа выклікаць:

Пашкоджанне ахороннай лінзы ў выглядзе палёнаў або адшарэння пакрыцця

Палёны на пашыраннях пучка ці скануючых лінзах

Пашкоджанне аконца выхаду лазера

Аптычнае пашкоджанне, як правіла, незваротнае і патрабуе замены кампанента, што павялічвае кошт

4. Адхіленні і нестабільнасць працэсу зваркі

Загрязненне аптыкі можа прывесці да:

Няроўнамернага закіпання расплаўленай ванны

Павелічэння парыстасці

Грубых зварных швоў або падрэзаў

Сігналізацыі сістэмы ці хвалювання энергіі

У аўтаматызаваных вырабоўчых лініях такія праблемы непасрэдна ўплываюць на стабільнасць і прапускную здольнасць.

V. Адрозненні ў чулівасці матэрыялаў (без параўнальных дыяграм)

Розныя зварочныя матэрыялы маюць розную чулівасць да аптычнага забруджвання, напрыклад:

Алюміній: высокая адлюстравальнасць і вельмі высокая чулівасць да недастатковай энергіі; нават невялікае забруджванне можа выклікаць непратварэнне або падразанне краёў.

Медзь ці токападводы акумулятараў: патрабуе вельмі стабільнай энергіі; забруджванне прыводзіць да слабых зварных швоў, што ўплывае на праводнасць і цыкловую працаздольнасць акумулятара.

Нержавеючая сталь: забруджванне выклікае шаршаватую паверхню зварных швоў, патэмненне швоў і няроўнамернае пратварэнне.

Вугляродная сталь: утварае больш брызг і хутка забруджвае аптыку, павялічваючы расход абаронных лінз і ўскладняючы працэс.

Гэтыя рызыки можна дастаткова апісаць тэкстам без дыяграм ці візуальных параўнанняў.

VI. Метады выяўлення і ацэнкі

Аптычнае забруджванне можна выявіць з дапамогай наступных метадаў:

Візуальны агляд: выкарыстоўвайце падвостранае асвятленне, каб назіраць адкладанні на паверхнях лінз

Кантроль затухання энергіі: сачыце за адхіленнямі выходной магутнасці з цягам часу

Ацэнка якасці зваркі: праверце глыбіню праплавлення і фарміраванне паверхні

Журналы трывожных сігналаў працэсу: назірайце за сігналамі аб няўстойлівасці зварачальнай энергіі

На перадавых абсталяваннях таксама могуць выкарыстоўвацца дыягнастычныя сродкі, напрыклад, кааксіяльная відэасістэма ці абсталяванне для кантролю магутнасці лазера

VII. Стратэгіі прафілактыкі і тэхнічнага абслугоўвання

Аптычнае забруджванне можна кантраляваць шляхам кіравання працэсам і прафілактычнага тэхнічнага абслугоўвання:

Выкарыстоўвайце абарончыя лінзы і рэгулярна іх мяняйце

Дадайце баковае або кааксіяльнае абарончае газавое аздабленне

Выкарыстоўвайце высокачыстыя дапаможныя газы (аргон/азот)

Усталюйце сістэмы адсмоквання дыму для памяншэння адкладання

Аптымізуйце параметры працэсу, каб змяншыць разбрызгванне

Выкарыстоўвайце спецыялізаваны спірт і аптычныя салфеткі для чысткі

Увядзіце кантроль прапускання святла і кіраванне тэрмінам службы кампанентаў

Гэтыя практыкі неабходныя для галін, якія маюць высокія патрабаванні да сталасці, напрыклад, вытворчасць акумулятараў.

VIII. Заключэнне

Загрязненне аптычных сістэм — гэта важны схаваны фактар, які прыводзіць да пагоршэння якасці лазернай зваркі. Яно характарызуецца схаванасцю, накапленнем і разбуральным уздзеяннем. Шляхам паляпшэння маніторынгу загрязнення, аптымізацыі параметраў працэсу і ўзнавання пратаколаў тэхнічнага абслугоўвання можна падоўжыць тэрмін службы аптычных кампанентаў і паляпшыць стабільнасць і сталасць зваркі. Па меры таго як лазерная тэхналогія працягвае ўваходзіць у вобласці дакладнага вытворчасці, кіраванне аптычнымі забруджваннямі стане ключовым элементам, які ўплывае на выхад годнай прадукцыі і кантроль кошту.