Los factores centrales que influyen en el efecto de enfoque en el control del haz de las máquinas de corte láser
1. Características y parámetros del elemento óptico
(1) . Material de lente de enfoque y rendimiento
Selección de material:
Silicon Glass: adecuado para láseres ultravioleta (resistente a alta energía, baja absorción) .
Cristal de silicio/germanio: adecuado para láseres CO₂ (10 . 6 μm de longitud de onda, alta transmitancia infrarroja).
Sílice fusionada: adecuado para láseres de fibra (1 . 06 μm de longitud de onda, buena estabilidad térmica).
Parámetros clave:
Longitud focal: cuanto más corta sea la distancia focal, menor es el diámetro de la mancha (diámetro de la punto ≈ 1 . 22 × longitud de onda × distancia focal / diámetro de lente), pero la profundidad focal (rango de claridad de enfoque) se vuelve menos bajo, adecuado para cortar material delgado; La larga distancia focal es adecuada para materiales gruesos, evitando el cambio de enfoque causado por las ondulaciones de la superficie del material.
Diámetro de la lente: cuanto mayor sea el diámetro, más fuerte es la capacidad de concentración, mayor es la densidad de energía, pero aumentará el volumen del sistema óptico .
(2) . precisión y recubrimiento de reflectores
Planitud de la superficie: la rugosidad de la superficie del reflector debe 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="">
Proceso de recubrimiento:
Co₂ Reflector láser: recubrimiento de oro (velocidad de reflexión> 98%) .
Reflector de láser de fibra: recubrimiento de alta reflexión (velocidad de reflexión> 99 . 5%), reduce la pérdida de energía.
2. La calidad del haz de la fuente láser
(1) . longitud de onda láser
Cuanto más corta sea la longitud de onda, menor es el diámetro del punto de luz enfocado (por ejemplo, para el láser ultravioleta con λ=0.355 μm, el punto de luz enfocado puede ser inferior a 10 μm; inferior) .
(2) . Modo de haz (factor m²)
Modo básico (TEM₀₀): la energía del haz se distribuye en un patrón gaussiano, y el punto de luz enfocado tiene buena redondez y energía concentrada (m²=1), como el láser de fibra de alta potencia .
Modo de orden superior (TEMMN): la distribución de energía se dispersa, el punto de luz enfocado se hace más grande y la eficiencia de corte disminuye (por ejemplo, para láser CO₂ de baja potencia, m² ≈ 10-20) .
(3) . Estabilidad de alimentación
Cuando la potencia del láser fluctúa en más de ± 5%, la densidad de energía enfocada se vuelve inestable, lo que resulta en una profundidad de corte inconsistente (por ejemplo, para la fluctuación de potencia láser de fibra de 10kW de ± 100W, puede afectar la calidad de corte de metales mayores de 5 mm) .}
3. precisión mecánica y de control de movimiento
(1) . Estabilidad del sistema de ruta óptica
Rigidez de la estructura mecánica: la vibración del soporte de la cabeza del láser y la mesa de trabajo debe ser inferior a 50 μm; De lo contrario, la posición de enfoque se cambiará (por ejemplo, cuando la velocidad de corte es de 10 m/min, una vibración de 100 μm causará una desviación de vanguardia) .
Sistema de enfriamiento: cuando el cambio de temperatura del espejo de lente/reflectante excede 2 grados, la deformación térmica cambiará la distancia focal (un sistema refrigerado por agua o refrigerado por aire debe estar equipado, con una precisión de control de temperatura de ± 0 . 5 grados).
(2) . rendimiento del sistema de enfoque dinámico
Velocidad de respuesta de enfoque: cuando corta materiales gruesos o superficies curvas, el mecanismo de enfoque debe completar el ajuste de la longitud focal dentro de los 50 ms (para el láser de fibra que corta acero de carbono 20 mm, el error de enfoque dinámico debe ser <± 0 . 1 mm).
Precisión de posicionamiento del eje z: la precisión de la guía del eje Z impulsada por servo motor debe alcanzar ± 0 . 01 mm para evitar enfocar la desviación de la altura.
4. entorno y factores de apoyo
(1) . temperatura ambiental y humedad
Cuando la temperatura fluctúa en más de 3 grados /h, el cambio en el índice de refracción del aire hace que el haz se desvíe (es aconsejable mantener la temperatura del taller a 25 ± 2 grados); Cuando la humedad excede el 70%, la lente es propensa a la niebla, y un deshumidificador debe equiparse .
(2) . limpieza de aire
Cuando la concentración de polvo es mayor que 0 . 5mg/m³, el polvo se adhiere a la superficie de la lente, lo que resulta en una pérdida de energía superior al 10% (instale una cubierta de polvo + purificador de aire y limpie la lente con etanol absoluto regularmente).
(3) . interferencia de gas auxiliar
Cuando la presión de gas fluctúa en más de 0 . 1mPa, el flujo de gas puede alterar la ruta del haz (por ejemplo, al cortar con oxígeno, la presión de gas debe ser estable en 0.6-1.0 mpa); Cuando el gas contiene el contenido de petróleo y humedad excede los 50 ppm, contaminará la lente.
5. Proceso de parámetros de coincidencia
(1) . Velocidad de corte y posición de enfoque
Cuando la velocidad de corte es demasiado rápida (e . g . la velocidad de corte para acero de carbono de 10 mm> 1m/min), el enfoque debe ajustarse (mover el enfoque por 0 . 5mm) para evitar la acumulación de escoria; Si la velocidad es demasiado lenta, el enfoque debe bajar para expandir la zona afectada por el calor.
(2) . Condición de la superficie del material
Cuando el grosor de la capa de óxido o la mancha de aceite en la superficie del material es mayor de 50 μm, la reflectividad del láser aumenta (por ejemplo, la reflectividad de la placa de acero oxidada es 30% más alta que la de una placa de acero liso), y es necesario limpiar de antemano o aumentar la compensación de potencia .
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