הבדלים בין עדשות לייזר סיבים לבין CO2

מבוא: ליבת מערכת הלייזר שלך

במרכז כל מכונת חיתוך ולحام לייזר בעלת דיוק גבוה נמצא רכיב קריטי: אסימבלית העדשה המרכזת. המערכת האופטית אחראית על קבלת קרן הלייזר החזקה וריכוז האנרגיה שלה לנקודה קטנה במיוחד וכיפלחת, מה שמאפשר ללייזר לחתוך מתכת או להלחימה בדיוק רב. עם זאת, לא כל סוגי הלייזרים זהים, ולכן גם אסימ블יות העדשות שלהם אינן זהות. לגבי עדשת לייזר סיבים, יצרני ראש חיתוך בלייזר שונים מציעים עיצוב שונה של הנתיב האופטי והמבנה, גם אם הם עשויים להכיל אותו קוטר ואורך מוקד. בקשר לעדשת מיקוד CO2, הצורה, הקוטר, עובי השפה, ואורך המוקד הם הפרמטרים המרכזיים שעל כל משתמש לדעתם לפני הקנייה.

ההבדל הבסיסי: הכל מתחיל באורך הגל

הגורם החשוב ביותר שמבדיל בין שתי העדשות הוא אורך הגל של האור הליזרי שעבורו הן מעוצבות לעבודה. אורך גל, הנמדד במיקרונים (μm) או ננומטרים (nm), קובע כיצד אור מתנהג עם חומר, כולל חומר העדשה עצמו.

• ליזרים מסוג CO2: ליזרים אלו פועלים באורך גל ארוך של 10.6 מיקרומטרים (μm). זהו טווח בספקטרום התת-אדום התיכון, שאינו נראה לעין האדם.
• ליזרים סיביים: להבדיל, ליזרים סיביים מייצרים אור באורך גל קצר בהרבה, בדרך כלל סביב 1.07 מיקרומטרים (μm) או 1064 ננומטרים (nm). זהו טווח בספקטרום התת-אדום הקרבי.

למה זה חשוב? דמיינו שאתם מנסים להשתמש בחלון זכוכית כדי למקד את החום מאש מחנה. הזכוכית עשויה לחסום את החום (אינפרא אדום באורך גל ארוך), תוך שהיא מאפשרת לאור הנראה לעבור דרכה. באופן דומה, חומרים שקופים לחלוטין לאורך גל אחד של אור עשויים להיות אטומים או בולעים לחלוטין באורך גל אחר. זהו הסיבה העיקרית מדוע לא ניתן להשתמש בהרכבת עדשה של לייזר סיבים במערכת לייזר CO2, ולהפך.

חומר העדשה: המפתח לשקיפות ולעמידות באנרגיה

אורכי הגל השונים קובעים ישירות את החומרים מהם יש לייצר את האלמנטים האופטיים הבודדים שבתוך הרכבת העדשה. בחירה זו משפיעה על עלות, עמידות וביצועים, במיוחד בתנאי אנרגיה גבוהים.

• עדיינות לייזר CO2: החומר בתפנית הזהב לרכיבים אופטיים בהרכבת עדשה של CO2 הוא סלניד אבץ (ZnSe). ל-ZnSe שיעור בליעה נמוך במיוחד באורך גל של 10.6 מיקרומטר, מה שמאפשר לאנרגיית הלייזר לעבור עם איבוד מינימלי ויצירת חום מועטה. חומרים אחרים כמו גרמניום (Ge) וארסני גליום (GaAs) משמשים גם הם ביישומים מיוחדים או בעלי עוצמה גבוהה. חומרים אלו הם לעיתים יקרים יותר ורגישים לשוק תרמי.

עדיינות לייזר פיברה: החומר המועדף לרכיבים אופטיים בהרכבת עדשה של לייזר פיברה סטנדרטית הוא זכוכית שזופה או קוורץ סינתטי. זכוכית שזופה מציעה שקיפות מעולה לאורך גל של 1 מיקרומטר, יציבות תרמית גבוהה ועמידות מעולה בפני תופעת העדשה התרמית – תופעה בה העדשה מחממת ומתעוותת, מה שגורם לפירוק מיקוד הקרן. בנוסף, היא קשה מאוד ועמידה בפני זיהום, מה שהופך אותה לברيئة לשימוש בסביבות תעשיתיות.

עיצוב אופטי: הרכבת עדשה לעומת רכיבים אופטיים

להבנת העיצוב האופטי יש להבחין בין 'הרכבת העדשה' השלמה לבין ה'אלמנטים האופטיים' האינדיבידואליים שבתוכה. עדשת מיקוד היא מערכת, ויישומה אינו מוגבל לסוג אחד של אלמנט אופטי.

אופטיקה ללייזר CO2: הרכבת מיקוד ללייזר CO2 יכולה להשתמש בעיצובים שמאפשרים מעבר קרינה (באמצעות עדשות) ובעיצובים שמבוססים על החזרה (באמצעות מראות). בעוד שעדשות ZnSe הן נפוצות, ברמות עוצמה גבוהות מאוד (למשל, מספר קילוואט), מעדיפים מראות מיקוד מחזורות. לעתים קרובות אלו מראות פרבוליות שעשויות נחושת או מוליבדן. זהו דוגמה בולטת שבה 'הרכבת מיקוד CO2' אינה חייבת להכיל כלל אלמנט עדשה שמאפשר מעבר קרינה; רכיב הליבה שלה יכול להיות مرآה מחזורה.

סיבים לייזר אופטיקה: ראש חיתוך לייזר סיבים מודרני הוא מערכת אופטית מורכבת. מרכיב עדשות זה מכיל בדרך כלל מרבית אלמנטים: קבוצת עדשות קולמטיבית, קבוצת עדשות ממוקדת וחלון מגן. אלמנט התמקדות הליבה בתוך הרכב הזה עשוי בדרך כלל מסיליקו מותכת בשל תכונותיו הכוללות המצוינות. עם זאת, חשוב להבין כי האלמנט הזה יכול להיות עדשה אחת, דובל (שתי עדשות ממוזג יחד), או אפילו עדשה אספרית, בהתאם לביצועים הנדרשים. לכן, הקשר בין "גוף עדשת לייזר סיבים" לבין "אלמנט עדשה" ספציפי אינו קבוע; זהו פתרון מותאם אישית.

מיקוד יישום: מדוע העדשה הנכונה מגדירה את התוצאות שלך

ההבדל באורך הגל לא משפיע רק על העדשה, הוא קובע אילו חומרים הלייזר יכול לעבד ביעילות.

• לייזרים של CO2 עם עדשות ZnSe: אורך גל של 10.6μm נספג בצורה מעולה בחומרים לא מתכתיים. זה הופך את לייזרי ה-CO2, בשילוב עם ערכת העדשה הנכונה, לבחירה הטובה ביותר לחתיכה וחיקוק של עץ, אקריליק, פלסטיקים, טקסטיל וkeramika.
• לייזרים סיביים עם עדשות סיליקה מאוחדת: אורך גל של 1μm נספג בצורה יעילה בהרבה במתכות. זה הופך את ערכת העדשה של الليיזר הסיבי ללב של ייצור מתכת מודרני. זהו הרכיב המרכזי המאפשר חיתוך, ריתוך וסימון של פלדה, נירוסטה, אלומיניום, אברוז ונחושת במהירות וביעילות אנרגטית חסרות תחרות.

מה ההבדלים באחזקה בין אופטיקה של CO2 לאופטיקה סיבית

בזכות התכונות הייחודיות של לייזרים קרובים לאינפרא-אדום של 1064 ננומטר, איכות קרן היסוד שלהם ועיצובם הדחוס, חיתוך באמצעות לייזר סיבי הפגין יתרונות משמעותיים מבחינת יעילות עיבוד, דיוק ויעילות עלות. מתאימים במיוחד לApplications בתחום עיבוד המתכות, מערכות לייזר סיבי משיגות שטח שוק משמעותי מהמכונות לחיתוך לייזר CO2 בשנים האחרונות. בהשוואה ללייזרי CO2, לייזרים סיביים דורשים עלויות תחזוקה נמוכות יותר לרכיבי האופטיקה המרכזיים שלהם וקל יותר להחליפם. יצרנים מיטבים באופן מתמיד את עיצוב ראש החיתוך, מה שמאפשר למשתמשים להחליף חלקים בזמנם מבלי לפגוע ברכיבים הפנימיים. למשל, מגירת העדשה המרכזת ומגירת העדשה הקולטת מאפשר למשתמשים לבצע החלפות בסביבה נקייה מבלי להזדקק לעזרה מקצועית. עם זאת, בשל המבנה הפנימי המורכב של הלייזר CO2, החלפת כל רכיבי האופטיקה חייבת להתבצע על ידי אנשי מקצוע במקום, מה שעשוי להיות יקר.