De kernefaktorer, der påvirker fokuseringseffekten i strålekontrollen af laserskæremaskiner
1. Optiske elementkarakteristika og parametre
(1) . Fokuslinse Materiale og ydeevne
Valg af materiale:
Siliciumglas: Velegnet til ultraviolette lasere (resistent over for høj energi, lav absorption) .
Silicium/germanium krystal: egnet til CO₂ -lasere (10 . 6μm bølgelængde, høj infrarød transmission).
Fusioneret silica: Velegnet til fiberlasere (1 . 06μm bølgelængde, god termisk stabilitet).
Nøgleparametre:
Fokale længde: Jo kortere brændvidde er, jo mindre er pletdiameteren (pletdiameter ≈ 1 . 22 × bølgelængde × brændvidde / linse diameter), men fokusdybden (fokusering af klarhedsområdet) bliver lavere, egnet til tyndt materiale skæring; Lang brændvidde er velegnet til tykke materialer, hvor man undgår fokuseringsskifte forårsaget af materielle overfladeudbindelser.
Objektivdiameter: Jo større diameter, jo stærkere er den koncentrerende evne, jo højere er energitætheden, men det vil øge volumenet af det optiske system .
(2) . nøjagtighed og belægning af reflektorer
Overfladet fladhed: Reflektorens overfladesruhed skal være<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="">
Belægningsproces:
CO₂ Laserreflektor: Guldbelægning (reflektionshastighed> 98%) .
Fiberlaserreflektor: Høj reflektionsbelægning (reflektionshastighed> 99 . 5%), reducerer energitab.
2. Laserkildens strålekvalitet
(1) . laserbølgelængde
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 lavere) .
(2) . stråletilstand (m² faktor)
Grundlæggende tilstand (TEM₀₀): Strålenergien distribueres i et gaussisk mønster, og det fokuserede lysplads har god rundhed og koncentreret energi (m²=1), såsom højeffektfiberlaser .
Højere ordenstilstand (TEMMN): Energifordelingen er spredt, det fokuserede lysplads bliver større, og skæreeffektiviteten falder (for eksempel for co-laser med lav effekt, m² ≈ 10-20) .}
(3) . strømstabilitet
Når laserkraften svinger med mere end ± 5%, bliver den fokuserede energitæthed ustabil, hvilket resulterer i inkonsekvent skæredybde (for eksempel for 10 kW fiberlaserkraftfluktuering på ± 100W, det kan påvirke den skære kvalitet af metalerne, der er større end 5 mm) .}
3. Mekanisk og bevægelseskontrolnøjagtighed
(1) . stabilitet i det optiske sti -system
Mekanisk strukturstivhed: Vibrationen af laserhovedbeslaget og arbejdsbordet skal være mindre end 50 μm; Ellers skifter fokusposition
Kølesystem: Når temperaturændringen af linsen/reflekterende spejlet overstiger 2 grader, vil termisk deformation ændre brændvidden (et vandkølet eller luftkølet system skal udstyres med temperaturkontrolnøjagtighed på ± 0 . 5 grad).
(2) . ydelse af det dynamiske fokuseringssystem
Fokusering af responshastighed: Når man skærer tykke materialer eller buede overflader, skal fokuseringsmekanismen afslutte fokallængdejusteringen inden for 50 ms (for fiberlaserskæring 20 mm kulstofstål, skal den dynamiske fokuseringsfejl være <± 0 . 1 mm).
Z-akse-positioneringsnøjagtighed: Præcisionen af Z-akse-guiden, der er drevet af servomotor, skal nå ± 0 . 01 mm for at undgå at fokusere højdeafvigelse.
4. miljø og understøttende faktorer
(1) . Miljøtemperatur og fugtighed
Når temperaturen svinger med mere end 3 graders /h, får ændringen i luftbrydningsindekset strålen til at afvige (det tilrådes at holde værkstedstemperaturen ved 25 ± 2 grader); Når fugtigheden overstiger 70%, er linsen tilbøjelig til tåge, og en affugter skal udstyres .
(2) . luftrenshed
Når støvkoncentrationen er større end 0 . 5 mg/m³, klæber støv til linseoverfladen, hvilket resulterer i energitab, der overstiger 10% (installer et støvdæksel + luftrenser og tørre linsen med absolut ethanol regelmæssigt).
(3) . Hjælpegasinterferens
Når gastrykket svinger med mere end 0 . 1mpa, kan gasstrømmen forstyrre strålestien (for eksempel når det skærer med ilt, skal gastrykket være stabilt ved 0.6-1.0 MPa); Når gassen indeholder olie- og fugtindhold overstiger 50 ppm, vil den forurene linsen.
5. procesparameter matchning
(1) . skærehastighed og fokusposition
Når skærehastigheden er for hurtig (e . g . skærehastigheden for 10 mm kulstofstål> 1 m/min), skal fokus justeres (flyt fokus op med 0 . 5 mm) for at undgå slaggakkumulering; Hvis hastigheden er for langsom, skal fokus sænkes for at udvide den varme påvirkede zone.
(2) . Materiel overfladetilstand
Når tykkelsen af oxidlaget eller oliepletten på den materielle overflade er større end 50μm, øges laserreflektivitet
----- Rayther Laser Camila Wang