I fattori fondamentali che influenzano l'effetto di messa a fuoco nel controllo del raggio delle macchine da taglio laser
1. caratteristiche e parametri dell'elemento ottico
(1) . Focus Lens Material and Performance
Selezione del materiale:
Silicon Glass: adatto ai laser ultravioletti (resistenti ad alta energia, basso assorbimento) .
Crystal di silicio/germanio: adatto ai laser CO₂ (10 . 6μm lunghezza d'onda, trasmissione ad alta infrarossi).
Silice fusa: adatto per i laser in fibra (1 . 06μm lunghezza d'onda, buona stabilità termica).
Parametri chiave:
Lunghezza focale: più corta è la lunghezza focale, minore è il diametro del punto (diametro del punto ≈ 1 . 22 × lunghezza d'onda × lunghezza focale / diametro dell'obiettivo), ma la profondità focale (gamma di chiarezza di messa a fuoco) diventa superficiale, adatta per il taglio del materiale sottile; La lunga lunghezza focale è adatta a materiali spessi, evitando lo spostamento di messa a fuoco causato dalle ondulazioni della superficie del materiale.
Diametro dell'obiettivo: maggiore è il diametro, più forte è la capacità di concentrazione, maggiore è la densità di energia, ma aumenterà il volume del sistema ottico .
(2) . precisione e rivestimento dei riflettori
Piattenezza superficiale: la rugosità superficiale del riflettore deve essere<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 di rivestimento:
Riflettore laser CO₂: rivestimento d'oro (velocità di riflessione> 98%) .
Riflettore laser in fibra: rivestimento di riflessione elevata (velocità di riflessione> 99 . 5%), riduce la perdita di energia.
2. la qualità del raggio della sorgente laser
(1) . lunghezza d'onda laser
Più corta è la lunghezza d'onda, minore è il diametro del punto della luce focalizzata (ad esempio, per il laser ultravioletto con λ {{0} μm, il punto della luce focalizzata può essere inferiore a 10 μm; è adatto per l'elaborazione di precisione; per il laser CO₂ inferiore) .
(2) . Modalità del fascio (fattore m²)
Modalità di base (TEM₀₀): l'energia del raggio è distribuita in uno schema gaussiano e il punto della luce focalizzata ha una buona rotondità e energia concentrata (m²=1), come laser in fibra ad alta potenza .
Modalità di ordine superiore (temmn): la distribuzione dell'energia viene dispersa, il punto della luce focalizzata diventa più grande e l'efficienza di taglio diminuisce (ad esempio, per Laser CO₂ a bassa potenza, m² ≈ 10-20) .
(3) . stabilità di potenza
Quando la potenza laser fluttua di oltre ± 5%, la densità di energia focalizzata diventa instabile, con conseguente profondità di taglio incoerente (ad esempio, per la fluttuazione di potenza laser a fibra da 10 kW di ± 100 W, può influire sulla qualità di taglio dei metalli maggiore di 5 mm) .}
3. precisione di controllo meccanico e di movimento
(1) . stabilità del sistema del percorso ottico
Rigidità della struttura meccanica: la vibrazione della staffa della testa laser e della patatina di lavoro dovrebbe essere inferiore a 50 μm; Altrimenti, la posizione di messa a fuoco si sposterà (ad esempio, quando la velocità di taglio è di 10 m/min, una vibrazione di 100 μm causerà una deviazione all'avanguardia) .
Sistema di raffreddamento: quando il cambiamento di temperatura dell'obiettivo/specchio riflettente supera i 2 gradi, la deformazione termica cambierà la lunghezza focale (un sistema raffreddato ad acqua o raffreddato all'aria deve essere equipaggiato, con una precisione di controllo della temperatura di ± 0 . 5 gradi).
(2) . Performance del sistema di messa a fuoco dinamico
Focusing Risposta Velocità: quando si tagliano materiali spessi o superfici curve, il meccanismo di messa a fuoco dovrebbe completare la regolazione della lunghezza focale entro 50 ms (per il laser in fibra che taglia l'acciaio al carbonio da 20 mm, l'errore di messa a fuoco dinamico dovrebbe essere <± 0 . 1 mm).
Accuratezza del posizionamento dell'asse z: la precisione della guida dell'asse Z guidato dal servo motore deve raggiungere ± 0 . 01 mm per evitare la deviazione di altezza.
4. ambiente e fattori di supporto
(1) . temperatura e umidità ambientale
Quando la temperatura oscilla di più di 3 gradi /h, la variazione dell'indice di rifrazione dell'aria fa deviare il raggio (è consigliabile mantenere la temperatura del seminario a 25 ± 2 gradi); Quando l'umidità supera il 70%, l'obiettivo è soggetta a fogging e un deumidificatore deve essere attrezzato .
(2) . pulizia aerea
Quando la concentrazione di polvere è maggiore di 0 . 5mg/m³, la polvere aderisce alla superficie dell'obiettivo, con conseguente perdita di energia superiore al 10% (installare una copertura di polvere + purificatore d'aria e pulire regolarmente la lente con etanolo assoluto).
(3) . interferenza del gas ausiliario
Quando la pressione del gas fluttua di più di 0 . 1MPa, il flusso di gas può disturbare il percorso del raggio (ad esempio, quando il taglio con ossigeno, la pressione del gas dovrebbe essere stabile a 0.6-1.0 MPa); Quando il gas contiene il contenuto di petrolio e umidità supera le 50 ppm, contaminerà l'obiettivo.
5. Parametro di processo Matching
(1) . velocità di taglio e posizione di messa a fuoco
Quando la velocità di taglio è troppo veloce (e . g . La velocità di taglio per l'acciaio di carbonio da 10 mm> 1m/min), la messa a fuoco deve essere regolata (spostare la messa a fuoco di 0 . 5mm) per evitare l'accumulo di scorie; Se la velocità è troppo lenta, la messa a fuoco deve essere abbassata per espandere la zona interessata al calore.
(2) . Condizione della superficie materiale
Quando lo spessore dello strato di ossido o della macchia di olio sulla superficie del materiale è maggiore di 50 μm, la riflettività laser aumenta (ad esempio, la riflettività della piastra in acciaio arrugginita è superiore del 30% a quella di una piastra di acciaio liscia) ed è necessario pulire in anticipo o aumentare la compensazione di potenza .}
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