عوامل اصلی مؤثر بر اثر تمرکز در کنترل پرتو دستگاه های برش لیزر

عوامل اصلی مؤثر بر اثر تمرکز در کنترل پرتو دستگاه های برش لیزر

ویژگی ها و پارامترهای عنصر نوری {0}

(1) . تمرکز مواد و عملکرد لنز
انتخاب مواد:
شیشه سیلیکون: مناسب برای لیزرهای ماوراء بنفش (مقاوم در برابر انرژی زیاد ، جذب کم) {{0}
کریستال سیلیکون/ژرمانیوم: مناسب برای لیزرهای Co₂ (طول موج 10.} 6μm ، انتقال مادون قرمز زیاد).
سیلیس ذوب شده: مناسب برای لیزرهای فیبر (1.} 06μm طول موج ، پایداری حرارتی خوب).
پارامترهای کلیدی:
فاصله کانونی: هرچه فاصله کانونی کوتاه تر باشد ، قطر نقطه کوچکتر (قطر نقطه ≈ 1 {1} 22 × طول موج × طول کانونی / قطر لنز) ، اما عمق کانونی (محدوده وضوح تمرکز) کم عمق ، مناسب برای برش مواد نازک است. فاصله کانونی طولانی برای مواد ضخیم مناسب است و از تمرکز تغییر ناشی از عایق های سطح مواد جلوگیری می کند.
قطر لنز: هرچه قطر بزرگتر باشد ، توانایی تمرکز قوی تر ، چگالی انرژی بیشتر می شود ، اما حجم سیستم نوری {{0} را افزایش می دهد
(2). دقت و پوشش بازتابنده ها
صافی سطح: زبری سطح بازتابنده باید باشد<λ 10="" (λ="" is="" the="" laser="" wavelength),="" otherwise="" it="" will="" cause="" the="" divergence="" angle="" of="" the="" light="" beam="" to="" increase="" and="" the="" focused="" spot="" to="">
فرآیند پوشش:
بازتابنده لیزر CO₂: پوشش طلا (نرخ بازتاب> 98 ٪) .
بازتابنده لیزر فیبر: پوشش بازتاب بالا (نرخ بازتاب> 99 {1} 5} 5 ٪) ، از دست دادن انرژی را کاهش می دهد.

2. کیفیت پرتو منبع لیزر

(1). طول موج لیزر
The shorter the wavelength, the smaller the diameter of the focused light spot (for example, for ultraviolet laser with λ=0.355 μm, the focused light spot can be less than 10 μm; it is suitable for precision processing; for CO₂ laser with λ=10.6 μm, the light spot diameter is usually > 50 μm, and the precision is پایین) .
(2). حالت پرتو (فاکتور m²)
حالت اساسی (TEM₀₀): انرژی پرتو در یک الگوی گاوسی توزیع می شود ، و نقطه نور متمرکز دارای گرد بودن خوب و انرژی متمرکز (M²= 1) ، مانند لیزر فیبر با قدرت بالا .
حالت مرتبه بالاتر (TEMMN): توزیع انرژی پراکنده است ، نقطه نور متمرکز بزرگتر می شود و راندمان برش کاهش می یابد (به عنوان مثال ، برای لیزر کم مصرف با قدرت ، m² ≈ {{2}) {3.
(3). پایداری برق
هنگامی که قدرت لیزر بیش از 5 ± 5 ٪ نوسان می کند ، چگالی انرژی متمرکز ناپایدار می شود ، در نتیجه عمق برش متناقض (به عنوان مثال ، برای نوسان قدرت لیزر فیبر 10 کیلو وات از 100W ± ، ممکن است بر کیفیت برش فلزات بزرگتر از 5 میلی متر تأثیر بگذارد) {4.}}}}

3. دقت کنترل مکانیکی و حرکت

(1). ثبات سیستم مسیر نوری
استحکام ساختار مکانیکی: لرزش براکت سر لیزر و کار باید کمتر از 50 میکرومتر باشد. در غیر این صورت ، موقعیت تمرکز تغییر خواهد کرد (به عنوان مثال ، هنگامی که سرعت برش 10 متر در دقیقه است ، لرزش 100 میکرومتر باعث انحراف لبه برش می شود) {3 {}}
سیستم خنک کننده: هنگامی که تغییر دما لنز/آینه بازتاب بیش از 2 درجه باشد ، تغییر شکل حرارتی طول کانونی را تغییر می دهد (یک سیستم خنک شده با آب یا هوا باید مجهز شود ، با دقت کنترل دما {4 {4} 5 درجه).
(2). عملکرد سیستم تمرکز پویا
تمرکز سرعت پاسخ: هنگام برش مواد ضخیم یا سطوح خمیده ، مکانیسم تمرکز باید تنظیم فاصله کانونی را در 50 میلی ثانیه انجام دهد (برای برش لیزر فیبر 20 میلی متر فولاد کربن ، خطای تمرکز پویا باید <{3 {3} 1 میلی متر) باشد.
دقت موقعیت یابی محور z: دقت راهنمای محور z که توسط موتور سروو هدایت می شود ، برای جلوگیری از تمرکز انحراف ارتفاع ، باید به 0 . 01 میلی متر برسد.

4. محیط و عوامل پشتیبانی

(1) . دمای محیط زیست و رطوبت
هنگامی که دما بیش از 3 درجه در ساعت نوسان می کند ، تغییر در ضریب شکست هوا باعث می شود که پرتو منحرف شود (توصیه می شود دمای کارگاه را در 2 25 درجه نگه دارید). هنگامی که رطوبت از 70 ٪ فراتر رود ، لنز مستعد مه آلودگی است ، و یک دستگاه رطوبت گیر باید مجهز شود {{4}
(2) . پاکیزگی هوا
هنگامی که غلظت گرد و غبار بیشتر از 0 {3} 5 mg 5mg/m³ باشد ، گرد و غبار به سطح لنز می چسبد و در نتیجه از بین رفتن انرژی بیش از 10 ٪ (یک پوشش گرد و غبار + تصفیه هوا را نصب کنید و لنز را به طور مرتب با اتانول مطلق پاک کنید).
(3). تداخل گاز کمکی
هنگامی که فشار گاز بیش از 0 {{3} 1mpa در نوسان می کند ، جریان گاز ممکن است مسیر پرتو را مختل کند (برای مثال ، هنگام برش با اکسیژن ، فشار گاز باید در MPA0.6-1.0} پایدار باشد) ؛ هنگامی که گاز حاوی روغن و رطوبت بیش از 50ppm است ، لنز را آلوده می کند.

5. تطبیق پارامتر فرآیند

(1). برش سرعت و موقعیت تمرکز
هنگامی که سرعت برش خیلی سریع است (E . G. سرعت برش برای فولاد کربن 10 میلی متر> 1m/دقیقه) ، فوکوس باید تنظیم شود (تمرکز را با 0 {5} 5mm 5mm) حرکت دهید تا از تجمع سرباره جلوگیری شود. اگر سرعت خیلی کند باشد ، برای گسترش منطقه تحت تأثیر گرما باید تمرکز کم شود.
(2). وضعیت سطح مواد
هنگامی که ضخامت لایه اکسید یا لکه روغن بر روی سطح مواد بیشتر از 50μm است ، بازتاب لیزر افزایش می یابد (برای مثال ، بازتاب صفحه فولادی زنگ زده 30 ٪ بیشتر از یک صفحه فولادی صاف است) و لازم است که از قبل تمیز یا افزایش قدرت {2.}}}}

----- Rayther Laser Camila Wang