Die Kernfaktoren, die den Fokussierungseffekt bei der Strahlkontrolle von Laserschneidemaschinen beeinflussen
1. optische Elementeigenschaften und Parameter
(1) . FOCUS -Objektivmaterial und Leistung
Materialauswahl:
Siliziumglas: Geeignet für ultraviolette Laser (resistent gegen hohe Energie, niedrige Absorption) .
Silizium/Germaniumkristall: Geeignet für CO₂ -Laser (10 . 6 & mgr; m Wellenlänge, hohe Infrarotübertragung).
Fusions Silica: Geeignet für Faserlaser (1 . 06 μm Wellenlänge, gute thermische Stabilität).
Schlüsselparameter:
Fokuslänge: Je kürzer die Brennweite, desto kleiner ist der Punktdurchmesser (Spotdurchmesser ≈ 1 . 22 × Wellenlänge × Brennweite / Linsendurchmesser), aber die fokale Tiefe (Fokussierung der Klarheit) wird flacher, geeignet für das Schneiden von dünnem Material; Die lange Brennweite ist für dicke Materialien geeignet und vermeidet die Fokussierung von Verschiebungen, die durch materielle Oberflächenwellen verursacht werden.
Objektivdurchmesser: Je größer der Durchmesser ist, desto stärker die Konzentrationsfähigkeit, desto höher die Energiedichte, aber das Volumen des optischen Systems . erhöht sich
(2) . Genauigkeit und Beschichtung von Reflektoren
Oberflächenflatheit: Die Oberflächenrauheit des Reflektors muss sein<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="">
Beschichtungsprozess:
CO₂ -Laserreflektor: Goldbeschichtung (Reflexionsrate> 98%) .
Faserlaserreflektor: hohe Reflexionsbeschichtung (Reflexionsrate> 99 . 5%), reduziert den Energieverlust.
2. Die Strahlqualität der Laserquelle
(1) . Laserwellenlänge
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 niedriger) .
(2) . Strahlmodus (M² -Faktor)
Basic-Modus (TEM₀₀): Die Strahlergie ist in einem Gaußschen Muster verteilt, und der fokussierte Lichtfleck hat eine gute Rundheit und konzentrierte Energie (M²=1), wie z. B. Hochleistungsfaser-Laser .
Modus höherer Ordnung (TEMMN): Die Energieverteilung wird verteilt, der fokussierte Lichtplatz wird größer und die Schnitteffizienz nimmt ab (zum Beispiel für CO₂-Laser mit niedrigem Stromverbrauch, M² ≈ 10-20) .}
(3) . Leistungsstabilität
Wenn die Laserleistung um mehr als ± 5%schwankt, wird die fokussierte Energiedichte instabil, was zu einer inkonsistenten Schnitttiefe führt (z. B. für 10 -kW -Faserlaser -Leistungsschwankungen von ± 100 W, kann dies die Schnittqualität von Metallen von größer als 5 mm beeinflussen, .}}}}}}}}}
3. Mechanische und Bewegungssteuergenauigkeit
(1) . Stabilität des optischen Pfadsystems
Mechanische Struktursteifigkeit: Die Schwingung der Laserkopfhalterung und der Arbeitstisch sollte weniger als 50 μm betragen; Andernfalls verschiebt sich die Fokussierungsposition (zum Beispiel, wenn die Schneidgeschwindigkeit 10 m/min beträgt, eine 100 μm -Schwingung verursacht eine Schneiderweite) .
Kühlsystem: Wenn die Temperaturänderung des Objektivs/des Reflexionsspiegels 2 Grad überschreitet, ändert die thermische Verformung die Brennweite (ein wassergekühltes oder luftgekühltes System muss ausgestattet werden, wobei die Genauigkeit der Temperaturkontrolle von ± 0 . 5 Grad).
(2) . Leistung des dynamischen Fokussierungssystems
Fokussierungsgeschwindigkeit: Wenn Sie dicke Materialien oder gekrümmte Oberflächen schneiden, sollte der Fokussiermechanismus die Einstellung der Brennweite innerhalb von 50 ms abschließen (für Faserlaser -Schneiden von 20 mm Kohlenstoffstahl sollte der dynamische Fokussierungsfehler <± 0 . 1 mm sein).
Z-Achsen-Positionierungsgenauigkeit: Die Genauigkeit des vom Servo-Motor angetriebenen Z-Achse-Handbuchs muss ± 0 . 01 mm erreichen, um die Schwerpunkt der Höhenabweichung zu vermeiden.
4. Umgebung und unterstützende Faktoren
(1) . Umwelttemperatur und Luftfeuchtigkeit
Wenn die Temperatur um mehr als 3 Grad /h schwankt, führt der Strahlwechsel durch die Änderung des Luft -Brechungsindex (es ist ratsam, die Workshop -Temperatur bei 25 ± 2 Grad zu halten). Wenn die Luftfeuchtigkeit 70%übersteigt, ist die Linse anfällig für das Beschlagen, und ein Entfeugerer muss . ausgestattet werden
(2) . Luftsäuere
Wenn die Staubkonzentration größer als 0 . 5 mg/m³ ist, haftet Staub an der Linsenoberfläche, was zu einem Energieverlust liegt, der 10% übersteigt (installieren Sie eine Staubabdeckung + Luftreiniger und wischen Sie die Linse regelmäßig mit absolutem Ethanol ab).
(3) . Hilfsgasstörung
Wenn der Gasdruck um mehr als 0 . 1MPA schwankt, kann der Gasfluss den Strahlweg stören (zum Beispiel beim Schneiden mit Sauerstoff sollte der Gasdruck bei 0.6-1.0 mpa stabil sein; Wenn das Gas den Öl- und Feuchtigkeitsgehalt über 50 ppm enthält, wird das Objektiv kontaminiert.
5. Prozessparameter -Matching
(1) . Schnittgeschwindigkeit und Fokussposition
Wenn die Schneidgeschwindigkeit zu schnell ist (e . g . Die Schneidgeschwindigkeit für 10 mm Kohlenstoffstahl> 1m/min) muss der Fokus angepasst werden (bewegen Sie den Fokus um 0 .} 5 mm), um die Schlackenansammlung zu vermeiden; Wenn die Geschwindigkeit zu langsam ist, muss der Fokus gesenkt werden, um die betroffene Wärmezone zu erweitern.
(2) . Materialoberflächenbedingung
Wenn die Dicke der Oxidschicht oder der Ölfärbung auf der Materialoberfläche größer als 50 μm beträgt, nimmt das Laserreflexionsvermögen zu (z. B. das Reflexionsvermögen der rostigen Stahlplatte ist 30% höher als die einer glatten Stahlplatte), und es ist erforderlich, im Voraus zu reinigen oder zu erhöhen {.}}}}}}
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