레이저 용접집중 방법
레이저를 새로운 장치와 접촉시키거나 새로운 실험을 수행할 때 가장 먼저 해야 할 일은 초점을 맞추는 것입니다. 초점면을 찾아야만 초점 이탈량, 출력, 속도 등과 같은 다른 공정 변수를 정확하게 결정하여 결과를 명확하게 이해할 수 있습니다.
집중의 원리는 다음과 같습니다.
첫째, 레이저 빔의 에너지는 고르게 분포되지 않습니다. 집속 거울의 좌우측이 모래시계 모양으로 되어 있어 에너지가 빔 허리 부분에 가장 집중되어 강해집니다. 가공 효율과 품질을 확보하기 위해서는 일반적으로 초점면을 찾고 이를 기준으로 초점 이탈 거리를 조정하여 제품을 가공해야 합니다. 초점면을 찾지 못하면 이후의 매개변수 설정은 불가능하며, 신규 장비의 디버깅 시에도 초점면의 정확성을 먼저 확인해야 합니다. 따라서 초점면 찾기는 레이저 기술의 첫 번째 핵심 사항입니다.
그림 1과 2에서 볼 수 있듯이, 에너지가 다른 레이저 빔의 초점 심도 특성은 서로 다르며, 검류계와 단일 모드 및 다중 모드 레이저의 특성 또한 다르며, 이는 주로 성능의 공간 분포에 반영됩니다. 어떤 레이저는 비교적 콤팩트한 반면, 어떤 레이저는 비교적 가늘고 길쭉합니다. 따라서 레이저 빔의 종류에 따라 초점 조절 방법이 다르며, 일반적으로 세 단계로 나뉩니다.
그림 1. 서로 다른 광점의 초점 심도에 대한 개략도
그림 2. 다양한 배율에서의 초점 심도 개략도
다양한 거리에서의 가이드 스팟 크기
사선 방식:
1. 먼저, 유도광점을 이용하여 초점면의 대략적인 범위를 결정하고, 유도광점 중 가장 밝고 가장 작은 지점을 초기 실험 초점으로 정한다.
2. 플랫폼 구조는 그림 4와 같습니다.
그림 4. 사선 초점 장비의 개략도
2. 대각선 획을 그릴 때 주의사항
(1) 일반적으로 강판이 사용되며, 반도체는 500W 이내, 광섬유는 약 300W 정도 사용됩니다. 속도는 80~200mm로 설정할 수 있습니다.
(2) 강판의 경사각이 클수록 좋으며, 45~60도 정도를 유지하고 가장 작고 밝은 안내광점을 사용하여 대략적인 위치 지정 초점의 중간점을 설정합니다.
(3) 그런 다음 스트링을 시작하면 스트링이 어떤 효과를 가져오나요? 이론적으로 이 선은 초점을 중심으로 대칭적으로 분포되고 궤적은 큰 것에서 작은 것으로 증가하거나 작은 것에서 큰 것으로 증가한 다음 감소하는 과정을 거칩니다.
(4) 반도체는 가장 얇은 지점을 찾고 강판도 초점에서 뚜렷한 색상 특성을 가지며 흰색으로 변하므로 초점을 찾는 기초로도 사용할 수 있습니다.
(5) 둘째, 광섬유는 초점에서의 미세 침투를 통해 후방 미세 침투를 최대한 제어해야 하며, 이는 초점이 후방 미세 침투 길이의 중간점에 있음을 의미합니다. 이 시점에서 초점의 대략적인 위치 지정이 완료되고 다음 단계에서는 라인 레이저 보조 위치 지정이 사용됩니다.
그림 5. 대각선의 예
그림 5. 서로 다른 작업 거리에서의 대각선 예시
3. 다음 단계는 공작물의 수평을 맞추고, 광 가이드 스팟(위치 결정 초점)에 따라 라인 레이저의 초점을 해당 스팟과 일치하도록 조정한 후, 최종 초점면 검증을 수행하는 것입니다.
(1) 검증은 펄스 지점을 이용하여 수행한다. 원리는 초점에서 스파크가 튀고 소리 특성이 뚜렷하게 나타난다는 것이다. 초점의 상한과 하한 사이에는 소리가 튀는 소리나 스파크와 확연히 다른 경계점이 있다. 초점의 상한과 하한을 기록하고, 그 중간점을 초점으로 한다.
(2) 라인 레이저 중첩을 다시 조정하면 초점이 약 1mm 오차로 이미 위치하게 됩니다. 정확도를 높이기 위해 실험 위치 조정을 반복할 수 있습니다.
그림 6. 다양한 작업 거리(초점 흐림 정도)에서의 스파크 스플래시 현상 시연
그림 7. 펄스 점착 및 초점 형성의 개략도
또한 점 찍기 방식도 있습니다. 이 방식은 초점 심도가 크고 Z축 방향으로 점 크기 변화가 큰 파이버 레이저에 적합합니다. 강판 표면에 점들을 일렬로 찍어 점들의 변화 추이를 관찰하면, Z축이 1mm씩 변할 때마다 강판에 찍힌 점의 크기가 커졌다 작아졌다를 반복하며, 이때 가장 작은 점이 초점이 됩니다.
게시 시간: 2023년 11월 24일
