วิธีการโฟกัสการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์วิธีการโฟกัส

เมื่อเลเซอร์สัมผัสกับอุปกรณ์ใหม่หรือทำการทดลองใหม่ ขั้นตอนแรกคือการปรับโฟกัส การหาจุดโฟกัสที่ถูกต้องเท่านั้นที่จะช่วยให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์อื่นๆ ของกระบวนการ เช่น ปริมาณการเบลอ กำลัง ความเร็ว ฯลฯ ได้อย่างถูกต้อง เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ชัดเจน

หลักการของการโฟกัสมีดังนี้:

ประการแรก พลังงานของลำแสงเลเซอร์ไม่ได้กระจายอย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากรูปทรงคล้ายนาฬิกาทรายที่ด้านซ้ายและด้านขวาของกระจกโฟกัส พลังงานจึงเข้มข้นและแรงที่สุดที่ตำแหน่งเอว เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพและคุณภาพของการประมวลผล โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องกำหนดระนาบโฟกัสและปรับระยะการเบลอตามระนาบโฟกัสนี้เพื่อประมวลผลผลิตภัณฑ์ หากไม่มีระนาบโฟกัส พารามิเตอร์ถัดไปจะไม่ได้รับการพิจารณา และการปรับแต่งอุปกรณ์ใหม่ก็ควรตรวจสอบความถูกต้องของระนาบโฟกัสก่อน ดังนั้น การกำหนดระนาบโฟกัสจึงเป็นบทเรียนแรกในเทคโนโลยีเลเซอร์

ดังแสดงในรูปที่ 1 และ 2 ลักษณะความลึกของจุดโฟกัสของลำแสงเลเซอร์ที่มีพลังงานต่างกันนั้นแตกต่างกัน และตัวปรับโฟกัสและเลเซอร์แบบโหมดเดี่ยวและแบบหลายโหมดก็แตกต่างกันเช่นกัน โดยส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นถึงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของความสามารถ บางชนิดมีขนาดกะทัดรัด ในขณะที่บางชนิดมีรูปทรงเพรียวบาง ดังนั้นวิธีการโฟกัสจึงแตกต่างกันสำหรับลำแสงเลเซอร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน

รูปที่ 1 แผนภาพแสดงความลึกโฟกัสของจุดแสงต่างๆ

รูปที่ 2 แผนภาพแสดงระยะโฟกัสที่กำลังขยายต่างๆ

ขนาดจุดบอกขนาดที่ระยะทางต่างๆ

วิธีการเอียง:

1. ขั้นแรก ให้กำหนดช่วงโดยประมาณของระนาบโฟกัสโดยการนำลำแสง และกำหนดจุดที่สว่างที่สุดและเล็กที่สุดของลำแสงนำทางเป็นจุดโฟกัสเริ่มต้นในการทดลอง

2. การก่อสร้างแพลตฟอร์ม ดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 แผนภาพแสดงอุปกรณ์ปรับโฟกัสเส้นเฉียง

2. ข้อควรระวังสำหรับการลากเส้นทแยงมุม

(1) โดยทั่วไปจะใช้แผ่นเหล็ก โดยมีเซมิคอนดักเตอร์ไม่เกิน 500 วัตต์ และใยแก้วนำแสงประมาณ 300 วัตต์ ความเร็วสามารถตั้งค่าได้ 80-200 มม.

(2) ยิ่งมุมเอียงของแผ่นเหล็กมากเท่าไหร่ยิ่งดี พยายามให้อยู่ที่ประมาณ 45-60 องศา และตั้งจุดกึ่งกลางที่จุดโฟกัสการวางตำแหน่งหยาบด้วยจุดแสงนำทางที่เล็กที่สุดและสว่างที่สุด

(3) จากนั้นเริ่มการร้อยเส้น การร้อยเส้นจะทำให้เกิดผลอย่างไร? ตามทฤษฎี เส้นนี้จะกระจายตัวอย่างสมมาตรรอบจุดโฟกัส และวิถีการเคลื่อนที่จะผ่านกระบวนการเพิ่มขึ้นจากมากไปน้อย หรือเพิ่มขึ้นจากน้อยไปมากแล้วลดลง

(4) สารกึ่งตัวนำจะค้นหาจุดที่บางที่สุด และแผ่นเหล็กจะเปลี่ยนเป็นสีขาวที่จุดโฟกัสด้วยลักษณะสีที่ชัดเจน ซึ่งสามารถใช้เป็นพื้นฐานในการระบุตำแหน่งจุดโฟกัสได้เช่นกัน

(5) ประการที่สอง ควรพยายามควบคุมการแทรกซึมไมโครด้านหลังให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยใช้การแทรกซึมไมโครที่จุดโฟกัส ซึ่งบ่งชี้ว่าจุดโฟกัสอยู่ที่กึ่งกลางของความยาวการแทรกซึมไมโครด้านหลัง ณ จุดนี้ การกำหนดตำแหน่งคร่าวๆ ของจุดโฟกัสเสร็จสมบูรณ์แล้ว และจะใช้การกำหนดตำแหน่งโดยใช้เลเซอร์เส้นช่วยในขั้นตอนต่อไป

รูปที่ 5 ตัวอย่างของเส้นทแยงมุม

รูปที่ 5 ตัวอย่างเส้นทแยงมุมที่ระยะการทำงานต่างกัน

3. ขั้นตอนต่อไปคือการปรับระดับชิ้นงาน ปรับเลเซอร์เส้นให้ตรงกับจุดโฟกัสที่กำหนดโดยตัวนำแสง จากนั้นจึงทำการตรวจสอบระนาบโฟกัสขั้นสุดท้าย

(1) การตรวจสอบจะดำเนินการโดยใช้จุดชีพจร หลักการคือประกายไฟจะกระเด็นที่จุดโฟกัส และลักษณะเสียงจะชัดเจน มีจุดแบ่งเขตระหว่างขอบบนและขอบล่างของจุดโฟกัส ซึ่งเสียงจะแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากประกายไฟและประกายไฟ บันทึกขอบบนและขอบล่างของจุดโฟกัส และจุดกึ่งกลางคือจุดโฟกัส

(2) ปรับการซ้อนทับของเส้นเลเซอร์อีกครั้ง และจุดโฟกัสจะอยู่ในตำแหน่งที่มีข้อผิดพลาดประมาณ 1 มม. สามารถทำการทดลองซ้ำเพื่อปรับปรุงความแม่นยำได้

รูปที่ 6 การสาธิตการกระเด็นของประกายไฟที่ระยะการทำงานต่างๆ (ปริมาณการเบลอภาพ)

รูปที่ 7 แผนภาพแสดงหลักการของการจุดและการโฟกัสพัลส์

นอกจากนี้ยังมีวิธีการแตะจุด ซึ่งเหมาะสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ที่มีความลึกโฟกัสมากและมีการเปลี่ยนแปลงขนาดจุดอย่างมากในทิศทางแกน Z โดยการแตะจุดเป็นแถวเพื่อสังเกตแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของจุดบนพื้นผิวของแผ่นเหล็ก ทุกครั้งที่แกน Z เปลี่ยนไป 1 มม. รอยประทับบนแผ่นเหล็กจะเปลี่ยนจากใหญ่ไปเล็ก แล้วจากเล็กไปใหญ่ จุดที่เล็กที่สุดคือจุดโฟกัส