Οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν το φαινόμενο εστίασης στον έλεγχο της δέσμης των μηχανών κοπής λέιζερ
1. Χαρακτηριστικά και παραμέτρους οπτικού στοιχείου
(1) . υλικό φακού εστίασης και απόδοση
Επιλογή υλικού:
Γυαλί πυριτίου: κατάλληλο για υπεριώδη λέιζερ (ανθεκτικά σε υψηλή ενέργεια, χαμηλή απορρόφηση) .
Κρύσταλλο πυριτίου/γερμανίου: Κατάλληλο για λέιζερ CO₂ (10 . 6μm μήκος κύματος, υψηλής υπέρυθρης μετάδοσης).
Συντωμένο πυριτικό: κατάλληλο για λέιζερ ινών (1 . 06μm μήκος κύματος, καλή θερμική σταθερότητα).
Βασικές παραμέτρους:
Διακοπτικό μήκος: Όσο μικρότερο είναι το εστιακό μήκος, τόσο μικρότερη είναι η διάμετρος του σημείου (διαμέτρου σημείου ≈ 1 . 22 × μήκος κύματος × Διάμετρος εστιακού μήκους / φακού), αλλά το εστιακό βάθος (φάσμα σαφήνειας) γίνεται πιο ρηχή, κατάλληλη για κοπή υλικού. Το μακρύ εστιακό μήκος είναι κατάλληλο για παχιά υλικά, αποφεύγοντας την εστίαση της μετατόπισης που προκαλείται από την επιφάνεια του υλικού.
Διάμετρος φακού: Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος, τόσο ισχυρότερη είναι η ικανότητα συγκέντρωσης, τόσο υψηλότερη είναι η ενεργειακή πυκνότητα, αλλά θα αυξήσει τον όγκο του οπτικού συστήματος .
(2) . ακρίβεια και επικάλυψη ανακλαστήρων
Επιφανειακή επιφάνεια: Η τραχύτητα της επιφάνειας του ανακλαστήρα πρέπει να είναι<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="">
Διαδικασία επικάλυψης:
CO₂ Ανακλαστήρας λέιζερ: Επικάλυψη χρυσού (ρυθμός αντανάκλασης> 98%) .
Ανακλαστήρας λέιζερ ινών: Επικάλυψη υψηλής αντανάκλασης (ρυθμός αντανάκλασης> 99 . 5%), μειώνει την απώλεια ενέργειας.
2. Η ποιότητα δέσμης της πηγής λέιζερ
(1) . μήκος κύματος λέιζερ
Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μικρότερη είναι η διάμετρος του εστιασμένου φωτός (για παράδειγμα, για το υπεριώδη λέιζερ με λ {{0} μm, το εστιασμένο φως του φωτός μπορεί να είναι μικρότερη από 10 μm, είναι κατάλληλο για επεξεργασία ακριβείας, για το λέιζερ Co₂ με λ {{2} μm, το φως του σημείου είναι συνήθως> 50 μm, κάτω) .
(2) . λειτουργία δέσμης (παράγοντας m²)
Βασική λειτουργία (TEM₀₀): Η ενέργεια δέσμης κατανέμεται σε ένα Gaussian μοτίβο και το εστιασμένο φωτεινό σημείο έχει καλή στρογγυλή στρογγυλή και συγκεντρωμένη ενέργεια (m²=1), όπως λέιζερ υψηλής ισχύος .
Λειτουργία υψηλότερης τάξης (TEMMN): Η κατανομή ενέργειας είναι διασκορπισμένη, το εστιασμένο σημείο φωτός γίνεται μεγαλύτερη και η απόδοση κοπής μειώνεται (για παράδειγμα, για λέιζερ χαμηλής ισχύος, m² ≈ 10-20) .
(3) . σταθερότητα ισχύος
Όταν η ισχύς λέιζερ κυμαίνεται κατά περισσότερο από ± 5%, η εστιασμένη ενεργειακή πυκνότητα γίνεται ασταθής, με αποτέλεσμα το ασυνεπές βάθος κοπής (για παράδειγμα, για διακύμανση ισχύος λέιζερ 10kW ± 100W, μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα κοπής των μετάλλων μεγαλύτερη από 5mm) .}}.
3. Μηχανική και ακρίβεια ελέγχου κίνησης
(1) . σταθερότητα του συστήματος οπτικής διαδρομής
Μηχανική δομή ακαμψία: Η δόνηση του βραχίονα της κεφαλής λέιζερ και του τραπέζι εργασίας πρέπει να είναι μικρότερη από 50 μm. Διαφορετικά, η θέση εστίασης θα μετατοπιστεί (για παράδειγμα, όταν η ταχύτητα κοπής είναι 10 m/min, μια δόνηση 100 μm θα προκαλέσει απόκλιση άκρων αιχμής) .
Σύστημα ψύξης: Όταν η μεταβολή της θερμοκρασίας του φακού/αντανακλαστικού καθρέφτη υπερβαίνει το 2 μοίρες, η θερμική παραμόρφωση θα αλλάξει το εστιακό μήκος (ένα σύστημα ψύξης με νερό ή αέρα πρέπει να είναι εξοπλισμένο, με ακρίβεια ελέγχου θερμοκρασίας ± 0 . 5 μοίρες).
(2) . απόδοση του συστήματος δυναμικής εστίασης
Η ταχύτητα απόκρισης εστίασης: Κατά την κοπή παχών υλικών ή καμπυλωμένων επιφανειών, ο μηχανισμός εστίασης θα πρέπει να ολοκληρώσει τη ρύθμιση του εστιακού μήκους εντός 50 ms (για κοπή με λέιζερ ινών 20 mm ανθρακούχος, το δυναμικό σφάλμα εστίασης πρέπει να είναι <± 0 . 1 mm).
Η ακρίβεια τοποθέτησης του άξονα Z: Η ακρίβεια του οδηγού άξονα z που οδηγείται από τον σερβοκινητήρα πρέπει να φτάσει ± 0 . 01 mm για να αποφευχθεί η εστίαση της απόκλισης ύψους.
4. Περιβάλλον και παράγοντες υποστήριξης
(1) . περιβαλλοντική θερμοκρασία και υγρασία
Όταν η θερμοκρασία κυμαίνεται κατά περισσότερο από 3 βαθμούς /ώρα, η μεταβολή του δείκτη διάθλασης αέρα προκαλεί την αποκλίνουσα τη δέσμη (συνιστάται η διατήρηση της θερμοκρασίας του εργαστηρίου σε 25 ± 2 μοίρες). Όταν η υγρασία υπερβαίνει το 70%, ο φακός είναι επιρρεπής σε ομίχλη και ένας αφυγραντήρας πρέπει να είναι εξοπλισμένος .
(2) . καθαριότητα αέρα
Όταν η συγκέντρωση σκόνης είναι μεγαλύτερη από 0 . 5mg/m³, η σκόνη προσκολλάται στην επιφάνεια του φακού, με αποτέλεσμα την απώλεια ενέργειας που υπερβαίνει το 10% (εγκαταστήστε ένα κάλυμμα σκόνης + καθαριστή αέρα και σκουπίστε τον φακό με απόλυτη αιθανόλη τακτικά).
(3) . βοηθητική παρεμβολή αερίου
Όταν η πίεση του αερίου κυμαίνεται κατά περισσότερο από 0 . 1MPa, η ροή αερίου μπορεί να διαταράξει τη διαδρομή δέσμης (για παράδειγμα, όταν κόβει με οξυγόνο, η πίεση του αερίου πρέπει να είναι σταθερή σε 0.6-1.0 MPa). Όταν το αέριο περιέχει περιεκτικότητα σε λάδι και υγρασία υπερβαίνει τα 50ppm, θα μολύνει το φακό.
5. Αντιστοίχιση παραμέτρων διαδικασίας
(1) . ταχύτητα κοπής και θέση εστίασης
Όταν η ταχύτητα κοπής είναι πολύ γρήγορη (E . g . Η ταχύτητα κοπής για χαλύβδινο χάλυβα 10mm> 1m/min), η εστίαση πρέπει να ρυθμιστεί (μετακινήστε την εστίαση κατά 0 . 5mm) για να αποφευχθεί η συσσώρευση σκωρίας. Εάν η ταχύτητα είναι πολύ αργή, η εστίαση πρέπει να μειωθεί για να επεκταθεί η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
(2) . κατάσταση επιφάνειας υλικού
Όταν το πάχος του στρώματος οξειδίου ή του κηλιδίου λαδιού στην επιφάνεια του υλικού είναι μεγαλύτερο από 50 μm, η ανακλαστικότητα του λέιζερ αυξάνεται (για παράδειγμα, η ανακλαστικότητα της σκουριασμένης πλάκας χάλυβα είναι 30% υψηλότερη από αυτή μιας ομαλής χάλυβα πλάκας) και είναι απαραίτητο να καθαριστεί εκ των προτέρων ή να αυξηθεί η αντιστάθμιση ισχύος .}}}.
----- Rayther Laser Camila Wang