Os principais fatores que influenciam o efeito de foco no controle do feixe de máquinas de corte a laser
1. características e parâmetros do elemento óptico
(1) . foco material e desempenho da lente
Seleção de material:
Vidro de silício: Adequado para lasers ultravioleta (resistente a alta energia, baixa absorção) .
Cristal de silício/germânio: adequado para lasers de CO₂ (10 . 6μm comprimento de onda, transmitância de alto infravermelho).
Sílica fundida: adequado para lasers de fibra (1 . 06μm comprimento de onda, boa estabilidade térmica).
Parâmetros -chave:
Distância focal: Quanto menor a distância focal, menor o diâmetro do ponto (diâmetro do ponto ~ 1 . 22 × comprimento de onda × dura focal / diâmetro da lente), mas a profundidade focal (alcance de claridade focal) se torna mais baixa, adequada para o corte de material fino; A longa distância focal é adequada para materiais espessos, evitando a mudança de foco causada por ondulações de superfície do material.
Diâmetro da lente: quanto maior o diâmetro, mais forte a capacidade de concentração, maior a densidade de energia, mas aumentará o volume do sistema óptico .
(2) . precisão e revestimento de refletores
Planicidade da superfície: a rugosidade da superfície do refletor precisa ser<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="">
Processo de revestimento:
Refletor de laser co₂: revestimento de ouro (taxa de reflexão> 98%) .
Refletor de laser de fibra: Alta reflexão revestimento (taxa de reflexão> 99 . 5%), reduz a perda de energia.
2. A qualidade do feixe da fonte do laser
(1) . comprimento de onda do laser
Quanto menor o comprimento de onda, menor o diâmetro do ponto de luz focada (por exemplo, para laser ultravioleta com λ=0.355 μm, o ponto de luz focado pode ser menor que 10 μm; é adequado para o processamento de precisão; para o laser com λ λ= 10.6 μ μm, μm, anti -laser, o laser λ= 10.6} od. inferior) .
(2) . Modo de feixe (fator m²)
Modo Básico (TEM₀₀): A energia do feixe é distribuída em um padrão gaussiano, e o ponto de luz focado tem boa redondeza e energia concentrada (m²=1), como laser de fibra de alta potência .
Modo de ordem superior (TEMMN): A distribuição de energia é dispersa, o ponto de luz focado se torna maior e a eficiência de corte diminui (por exemplo, para o laser co₂ de baixa potência, m² 10-20) .
(3) . estabilidade de energia
Quando o poder do laser flutua em mais de ± 5%, a densidade de energia focada se torna instável, resultando em profundidade de corte inconsistente (por exemplo, para a flutuação de potência a laser de fibra de 10kW de ± 100w, isso pode afetar a qualidade de corte dos metais maiores que 5mm) .}}}}}
3. precisão de controle mecânico e de movimento
(1) . estabilidade do sistema de caminho óptico
Rigidez da estrutura mecânica: a vibração do suporte da cabeça do laser e da mesa de trabalho deve ser inferior a 50 μm; Caso contrário, a posição de foco mudará (por exemplo, quando a velocidade de corte for de 10 m/min, uma vibração de 100 μm causará um desvio de ponta) .
Sistema de resfriamento: quando a alteração da temperatura do espelho da lente/reflexivo exceder 2 graus, a deformação térmica altera a distância focal (um sistema refrigerado a água ou resfriado a ar precisa ser equipado, com precisão de controle de temperatura de ± 0 . 5 graus).
(2) . desempenho do sistema de foco dinâmico
Velocidade de resposta de foco: Ao cortar materiais espessos ou superfícies curvas, o mecanismo de foco deve completar o ajuste da distância focal dentro de 50 ms (para o corte a laser de fibra 20 mm de aço carbono, o erro de foco dinâmico deve ser <± 0 . 1 mm).
Precisão de posicionamento do eixo z: a precisão do guia do eixo z acionado pelo servo motor precisa atingir ± 0 . 01 mm para evitar focar o desvio da altura.
4. ambiente e fatores de suporte
(1) . temperatura e umidade ambiental
Quando a temperatura flutua em mais de 3 graus /h, a mudança no índice de refração do ar faz com que o feixe se desvie (é aconselhável manter a temperatura da oficina em 25 ± 2 graus); Quando a umidade excede 70%, a lente é propensa a embaçar e um desumidificador precisa ser equipado .
(2) . limpeza do ar
Quando a concentração de poeira é maior que 0 . 5mg/m³, a poeira adere à superfície da lente, resultando em perda de energia superior a 10% (instale uma tampa de poeira + purificador de ar e limpe a lente com etanol absoluto regularmente).
(3) . interferência auxiliar de gás
Quando a pressão do gás flutua em mais de 0 . 1MPA, o fluxo de gás pode perturbar o caminho do feixe (por exemplo, ao cortar com oxigênio, a pressão do gás deve ser estável em 0.6-1.0 mpa); Quando o gás contém o teor de petróleo e umidade excede 50ppm, ele contaminará a lente.
5. Parâmetros de processo correspondência de parâmetros
(1) . velocidade de corte e posição de foco
Quando a velocidade de corte é muito rápida (e . g . a velocidade de corte para aço carbono de 10 mm> 1m/min), o foco precisa ser ajustado (mova o foco para cima por 0 . 5mm) para evitar acumulação de escória; Se a velocidade estiver muito lenta, o foco precisará ser reduzido para expandir a zona afetada pelo calor.
(2) . condição de superfície do material
Quando a espessura da camada de óxido ou da mancha de óleo na superfície do material é maior que 50μm, a refletividade a laser aumenta (por exemplo, a refletividade da placa de aço enferrujada é 30% maior que a de uma placa de aço lisa) e é necessária para limpar antecedência ou aumentar a compensação de energia .
----- Rayther Laser Camila Wang