Ang impluwensya ng kontaminasyon ng optical system ng laser welding machine sa kalidad ng pagwelding

I. Panimula

Ang teknolohiyang laser welding ay malawakang ginagamit sa pag-sealing ng lithium battery, consumer electronics, paggawa ng medical device, at metal processing dahil sa mataas na energy density, kisiguradong pag-weld, at mababang deformation. Gayunpaman, sa mahabang operasyon, ang optical system ng isang laser welding machine ay madaling marumihan ng usok, spark, langis, at kahalumigmigan, na nakakaapekto sa kalidad ng beam transmission at sa huli ay binabawasan ang katatagan ng welding. Ang pagkakarumihan ng optics ay naging isang potensyal na nakatagong salik na nakakaapekto sa kalidad ng welding at dapat tugunan sa parehong proseso at pangangalaga.

II. Papel ng Optical System sa Laser Welding Machines

Ang karaniwang optical system ay binubuo ng:

Laser output window

Collimator/beam expander

Scanning galvanometer (kung mayroon)

Focusing lens o F-Theta lens

Proteksiyong lens (upang protektahan ang mga optical component)

Ang pangunahing tungkulin ng optikal na sistema ay ipasa at tumpak na i-fokus ang mataas na enerhiyang laser beam sa lugar ng pagwelding. Kaya naman, ang kalinisan at transmittance ng mga surface ng optics ay mahalaga para sa epektibong coupling ng enerhiya habang nagwewelding.

III. Mga Pangunahing Pinagmulan ng Kontaminasyon sa Optics

Ang kontaminasyon sa optics ay karamihang nagmumula sa mga sumusunod na pinagmulan:

Usok at condensadong singaw
Ang metal na singaw na dulot ng mataas na temperatura sa pagwelding ay pumipirma ng mga particle at humuhulma ng deposito sa ibabaw ng optics.

Pagdikit ng natunaw na splatter
Habang nasa proseso ng deep penetration welding o hindi matatag na operasyon, maaaring dumikit ang mga patak ng natunaw na metal sa protektibong lens.

Kahalumigmigan at langis na pelikula
Nagmumula ito sa mga oily air compressor, tumutulo na water chiller, o kapaligirang kahalumigmigan, na bumubuo ng manipis na pelikula na may mababang transmittance.

Mga bakas ng daliri at residues mula sa paglilinis
Maaaring magdulot ang contact ng tao o hindi tamang mga solvent ng pangalawang kontaminasyon sa mga ibabaw na optikal.

Maaaring anyo ng alikabok, langis, matigas na partikulo, o markang sunog ang mga kontaminanteng ito.

IV. Mga Mekanismo Kung Saan Nakakaapekto ang Kontaminasyon sa Kalidad ng Welding

Ang kontaminasyon sa optikal ay pangunahing nakakaapekto sa kalidad ng welding sa mga sumusunod na paraan:

1. Pagbaba ng Enerhiya ng Laser

Binabawasan ng kontaminasyon ang kahusayan ng paglipat ng sinag, na nagdudulot ng hindi sapat na enerhiya para sa welding. Karaniwang anyo nito ay:

Hindi sapat na pag-penetrate ng weld

Kakulangan sa pagsisil fusion o mahihinang weld

Mapuputing o putol-putol na seam ng weld

Masikip na window ng proseso

Ang mga materyales na sensitibo sa antas ng enerhiya (tulad ng aluminum, tanso, at mga terminal ng baterya) ay mas malaki ang naapektuhan.

2. Pagkakaiba-iba ng Sinag at Paglipat ng Focus

Ang kontaminasyon ay nagbabago sa mga katangian ng paggalaw ng sinag, na nagdudulot ng paglihis ng focus o hindi pare-parehong distribusyon ng enerhiya, na maaaring magdulot ng:

Hindi pare-parehong lapad ng welding

Paglihis ng landas ng welding

Tumataas na pagbabagu-bago ng natutunaw na pool

Nabawasan ang katatagan ng welding

Sa mataas na presisyong welding, ang paglipat ng focus na ilang sampung hanggang daang micron ay maaaring malaki ang epekto sa rate ng produksyon.

3. Tumataas na Panganib ng Thermal Damage sa mga Bahagi ng Optics

Ang mga contaminant ay sumisipsip ng laser energy at nagbubunga ng lokal na init, na maaaring magdulot ng:

Mga marka ng sunog sa protektibong lente o pagkakalag ng patong

Mga bahid ng sunog sa mga paluwang ng sinag o mga lente ng pag-scan

Pinsala sa bintana ng laser output

Ang pinsala sa optical ay karaniwang hindi mapipigilan at nangangailangan ng pagpapalit ng sangkap, na nagdudulot ng mas mataas na gastos.

4. Mga Kamalian at Hindi Katatagan sa Proseso ng Welding

Ang kontaminasyon ng optical ay maaaring magdulot ng:

Hindi pare-parehong kumukulo ang kalan

Tumataas na porosity

Magaspang na mga seams ng welding o mga undercuts

Mga alarma ng sistema o pagbabago ng enerhiya

Sa mga awtomatikong linya ng produksyon, direktang nakaaapekto ang mga ganitong isyu sa pagkakapare-pare at bilis ng produksyon.

V. Mga Pagkakaiba sa Sensibilidad ng Materyales (Walang Mga Chart na Panghambing)

Iba't ibang materyales sa pagwelding ay may iba-ibang antas ng sensitibidad sa kontaminasyon ng optics, halimbawa:

Aluminum: Mataas ang reflectivity at lubhang sensitibo sa hindi sapat na enerhiya; kahit bahagyang kontaminasyon ay maaaring magdulot ng kakulangan sa penetration o undercutting.

Tanso o mga battery tab: Nangangailangan ng napakatataas na katatagan ng enerhiya; ang kontaminasyon ay nagdudulot ng mahihinang weld, na nakaaapekto sa conductivity at performance ng battery sa bawat siklo.

Stainless steel: Ang kontaminasyon ay nagbubunga ng magaspang na ibabaw ng weld, madilim na seam, at hindi pare-parehong penetration.

Carbon steel: Mas maraming nagiging spatter at mabilis nagkakalat ng dumi sa optics, nagpapataas sa paggamit ng protektibong lens at nagdudulot ng kawalan ng katatagan sa proseso.

Maaaring lubos na mailarawan ang mga panganib na ito gamit ang teksto nang walang chart o visual na paghahambing.

VI. Mga Paraan ng Pagtukoy at Pagtataya

Matutukoy ang optical contamination gamit ang mga sumusunod na pamamaraan:

Pansining biswal: Gamitin ang angled lighting upang mapansin ang mga deposito sa ibabaw ng lens

Pagsusuri sa pagbaba ng enerhiya: Subaybayan ang mga paglihis sa output power sa paglipas ng panahon

Tugon sa kalidad ng welding: Suriin ang pagbabad at hugis ng ibabaw

Mga log ng alarma sa proseso: Pansinin ang mga alarma sa katatagan ng enerhiyang pinaggagamitan sa welding

Ang mga advanced na pasilidad ay maaari ring gumamit ng coaxial vision o kagamitan sa pagsubaybay ng laser power para sa diagnosis.

VII. Mga Paraan sa Pag-iwas at Pana-panahong Pagpapanatili

Mapapangalagaan ang kontaminasyon sa optical sa pamamagitan ng pamamahala sa proseso at pana-panahong pagpapanatili:

Gumamit ng protektibong lens at palitan ito nang regular

Magdagdag ng side-blowing o coaxial shielding gas

Gumamit ng mataas na kalinisan ng auxiliary gases (argon/nitrogen)

Mag-install ng mga sistema ng pagkuha ng usok upang mabawasan ang deposito

I-optimize ang mga parameter ng proseso upang minumin ang spark o spatter

Gamitin ang mga espesyalisadong alkohol at panlinis na tela para sa paglilinis

Itatag ang pagsubaybay sa transmittance ng optics at pamamahala sa haba ng buhay ng mga bahagi

Mahalaga ang mga gawaing ito para sa mga industriya na may mataas na pangangailangan sa pagkakapare-pareho, tulad ng paggawa ng baterya.

Viii. konklusyon

Ang kontaminasyon sa optical system ay isang mahalagang nakatagong salik na nagdudulot ng pagbaba sa kalidad ng laser welding. Ito ay may katangiang nakatago, nag-a-accumulate, at mapaminsala. Sa pamamagitan ng pagpapahusay ng monitoring sa kontaminasyon, pag-optimize ng mga parameter ng proseso, at pagtatatag ng mga protokol sa pagpapanatili, mapapalawig ang haba ng buhay ng mga optical component at mapapabuti ang katatagan at pagkakapare-pareho ng welding. Habang patuloy na lumalawak ang teknolohiyang laser sa mga larangan ng presisyong pagmamanupaktura, ang pamamahala sa kontaminasyon ng optics ay magiging isang mahalagang salik na nakaaapekto sa rate ng produksyon at kontrol sa gastos.