שיטת מיקוד ריתוך בלייזר

ריתוך בלייזרשיטת מיקוד

כאשר לייזר בא במגע עם מכשיר חדש או עורך ניסוי חדש, הצעד הראשון חייב להיות מיקוד. רק על ידי מציאת מישור המוקד ניתן לקבוע נכון פרמטרים אחרים של תהליך כגון כמות הדה-מיקוד, הספק, מהירות וכו', על מנת לקבל הבנה ברורה.

עקרון המיקוד הוא כדלקמן:

ראשית, אנרגיית קרן הלייזר אינה מחולקת באופן שווה. בשל צורת שעון החול בצדדים השמאלי והימני של מראת המיקוד, האנרגיה מרוכזת וחזקה ביותר במיקום המותניים. כדי להבטיח יעילות ואיכות העיבוד, בדרך כלל יש צורך לאתר את מישור המוקד ולהתאים את מרחק הדה-פוקוס בהתבסס על כך כדי לעבד את המוצר. אם אין מישור מוקד, לא יידונו פרמטרים נוספים, וניפוי שגיאות בציוד חדש צריך לקבוע תחילה האם מישור המוקד מדויק. לכן, איתור מישור המוקד הוא השיעור הראשון בטכנולוגיית לייזר.

כפי שמוצג באיורים 1 ו-2, מאפייני עומק המוקד של קרני לייזר בעלות אנרגיות שונות שונים, וגם הגלוונומטרים והלייזרים במצב יחיד ורב-מצביים שונים, דבר המשתקף בעיקר בחלוקה המרחבית של היכולות. חלקם קומפקטיים יחסית, בעוד שאחרים דקים יחסית. לכן, ישנן שיטות מיקוד שונות עבור קרני לייזר שונות, המחולקות בדרך כלל לשלושה שלבים.

איור 1 תרשים סכמטי של עומק מוקד של נקודות אור שונות

איור 2 תרשים סכמטי של עומק מוקד בעוצמות שונות

גודל נקודת הנחיה במרחקים שונים

שיטת הטיה:

1. ראשית, יש לקבוע את הטווח המשוער של מישור המוקד על ידי הכוונת נקודת האור, ולקבוע את הנקודה הבהירה והקטנה ביותר של נקודת האור המנחה כמוקד הניסוי הראשוני;

2. בניית פלטפורמה, כפי שמוצג באיור 4

איור 4 תרשים סכמטי של ציוד מיקוד קו אלכסוני

2. אמצעי זהירות עבור משיכות אלכסוניות

(1) בדרך כלל, משתמשים בלוחות פלדה, עם מוליכים למחצה בטווח של 500W וסיבים אופטיים בטווח של 300W; ניתן לכוון את המהירות ל-80-200 מ"מ

(2) ככל שזווית הנטייה של לוח הפלדה גדולה יותר, כך ייטב, יש לנסות להיות בסביבות 45-60 מעלות, ולקבוע את נקודת האמצע בנקודת המוקד הגסה עם נקודת האור המנחה הקטנה והבהירה ביותר;

(3) לאחר מכן התחילו לשרשר, איזו השפעה משיגה השרשרת? בתיאוריה, קו זה יהיה מפוזר באופן סימטרי סביב נקודת המוקד, והמסלול יעבור תהליך של עלייה מגדול לקטן, או עלייה מקטן לגדול ואז ירידה;

(4) מוליכים למחצה מוצאים את הנקודה הדקה ביותר, וגם לוח הפלדה יהפוך ללבן בנקודת המוקד עם מאפייני צבע ברורים, שיכולים לשמש גם כבסיס לאיתור נקודת המוקד;

(5) שנית, על הסיב האופטי לנסות לשלוט בחדירה המיקרו-חלקית האחורית ככל האפשר, כאשר החדירה המיקרו נמצאת בנקודת המוקד, מה שמצביע על כך שנקודת המוקד נמצאת בנקודת האמצע של אורך החדירה המיקרו-חלקית האחורית. בנקודה זו, המיקום הגס של נקודת המוקד הושלם, והמיקום בסיוע לייזר הקו משמש לשלב הבא.

איור 5 דוגמה לקווים אלכסוניים

איור 5 דוגמה לקווים אלכסוניים במרחקי עבודה שונים

3. השלב הבא הוא לפלס את חומר העבודה, להתאים את לייזר הקו כך שיתאים למוקד עקב נקודת הנחיית האור, שהיא מוקד המיקום, ולאחר מכן לבצע את אימות מישור המוקד הסופי.

(1) האימות מתבצע באמצעות נקודות פולס. העיקרון הוא שניצוצות מתנפצים בנקודת המוקד, ומאפייני הצליל ברורים. ישנה נקודת גבול בין הגבולות העליונים והתחתונים של נקודת המוקד, שבה הצליל שונה באופן משמעותי מההתנפצות והניצוצות. רשום את הגבולות העליונים והתחתונים של נקודת המוקד, ונקודת האמצע היא נקודת המוקד,

(2) כוונן שוב את חפיפת לייזר הקווים, והמוקד כבר ממוקם עם שגיאה של כ-1 מ"מ. ניתן לחזור על המיקום הניסיוני כדי לשפר את הדיוק.

איור 6 הדגמת התזת ניצוצות במרחקי עבודה שונים (כמות דה-פוקוס)

איור 7 תרשים סכמטי של ניקוד ומיקוד פולסים

ישנה גם שיטת נקודות: מתאימה ללייזרי סיבים בעלי עומק מוקד גדול יותר ושינויים משמעותיים בגודל הנקודה בכיוון ציר ה-Z. על ידי הקשה על שורת נקודות כדי לצפות במגמת השינויים בנקודות על פני השטח של לוח הפלדה, בכל פעם שציר ה-Z משתנה ב-1 מ"מ, הטביעה על לוח הפלדה משתנה מגדול לקטן, ולאחר מכן מקטן לגדול. הנקודה הקטנה ביותר היא נקודת המוקד.