Atšķirības starp šķiedras un CO2 lāzera lēcām

Ievads: jūsu lāzera sistēmas sirds

Katras augstas precizitātes lāzera griešanas un metināšanas mašīnas kodolā atrodas kritisks komponents — fokusējošās lēcas komplekts. Šis optiskais sistēma ir atbildīga par spēcīgas lāzera staru koncentrēšanu ļoti mazā, intensīvā punktā, kas ļauj lāzeram precīzi griezt vai savienot metālu. Tomēr ne visi lāzeri ir vienādi, tāpat kā nav vienādi arī to lēcu komplekti. Attiecībā uz šķiedras lāzera lēcām dažādi lāzera griešanas galviņu ražotāji izmanto atšķirīgus optiskā ceļa un struktūras dizainus, pat ja lēcām var būt vienāds diametrs un fokusa attālums. CO2 fokusējošajām lēcām formas, diametra, malas biezuma un fokusa attāluma vērtības ir galvenie parametri, kurus lietotājiem jāzina pirms iegādes.

Pamata atšķirība: viss sākas ar viļņa garumu

Svarīgākais faktors, kas atšķir šīs divas lēcas, ir lāzeru gaismas viļņa garums, kādā tās ir izstrādātas darbam. Viļņa garums, ko mēra mikronos (μm) vai nanometros (nm), nosaka, kā gaisma iedarbojas uz materiāliem, tostarp pašu lēcas materiālu.

• CO2 lāzeri: Šie lāzeri darbojas ar garu 10,6 mikrometru (μm) viļņa garumu. Tas atrodas vidējā infrasarkanajā diapazonā, kas cilvēkam ir neredzams.
• Šķiedras lāzeri: Savukārt šķiedras lāzeri rada gaismu daudz īsākā viļņa garumā, parasti aptuveni 1,07 mikrometros (μm) vai 1064 nanometros (nm). Tas atrodas tuvajā infrasarkanajā diapazonā.

Kāpēc tas ir svarīgi? Iedomājieties, ka mēģināt izmantot stikla logu, lai koncentrētu karstumu no teltīs uguns. Stikls varētu bloķēt siltumu (garo viļņu infrasarkano starojumu), ļaujot cauri redzamajam gaismas starojumam. Līdzīgi kā materiāli, kas ir pilnībā caurspīdīgi vienai gaismas viļņa garuma veidai, var būt pilnīgi nepārredzami vai absorbējoši citai. Tieši tāpēc šķiedras lāzera lēcu komplektu nevar izmantot CO2 lāzera sistēmā un otrādi.

Lēcas materiāls: atslēga caurspīdīgumam un jaudas pārvaldībai

Atsevišķo optisko elementu, no kuriem tiek izgatavots lēcu komplekts, ražošanai nepieciešamie materiāli tiek tieši noteikti atkarībā no dažādajiem viļņu garumiem. Šis izvēles variants ietekmē izmaksas, izturību un veiktspēju, jo īpaši augstas jaudas apstākļos.

• CO2 lāzera lēcas: Zelta standarta materiāls optiskajiem elementiem CO2 lēcu komplektā ir cinka selenīds (ZnSe). ZnSe ļoti zemu uzsūc 10,6 μm viļņu garumu, ļaujot lāzera enerģijai iziet gandrīz bez zudumiem un minimālu siltuma rašanos. Citus materiālus, piemēram, germaniju (Ge) un gallija arsēnīdu (GaAs), izmanto specifiskām augstspējas vai specializētām lietojumprogrammām. Šie materiāli bieži ir dārgāki un var būt jutīgi pret termisko triecienu.

Šķiedras lāzera lēcas: Materiāls, ko izvēlas optiskajiem elementiem standarta šķiedras lāzera lēcu komplektā, ir kausēta silikāta stikla vai sintētisks kvarts. Kausētais silikāts piedāvā lielisku caurspīdīgumu 1 μm viļņu garumam, augstu termisko stabilitāti un izcilu pretestību termiskajai lēcošanai — parādība, kad lēca uzkarsējas un maina formu, izraisot staru defokusēšanos. Tas ir arī ļoti ciets un noturīgs pret piesārņojumu, kas nodrošina ilgmūžību rūpnieciskos apstākļos.

Optiskais dizains: Lēcu komplekts pret optiskajiem elementiem

Lai saprastu optisko dizainu, ir jādiferencē pilnībā "lēcu komplekts" un atsevišķie "optiskie elementi" tajā iekšā. Fokusējoša lēca ir sistēma, un tās realizācija nav ierobežota tikai ar vienu optisko elementu tipu.

CO2 lāzera optika: CO2 lāzera fokusējošs komplekts var izmantot gan caurspīdīgas (izmantojot lēcas), gan atstarojošas (izmantojot spoguļus) konstrukcijas. Lai gan ZnSe lēcas ir izplatītas, ļoti augstos jaudas līmeņos (piemēram, vairākos kilovatos) tiek dota priekšroka atstarojošiem fokusējošiem spoguļiem. Parasti tie ir paraboliski spoguļi, kas izgatavoti no vara vai molibdēna. Šis ir galvenais piemērs, kurā "CO2 fokusējoša lēca komplekts" vispār nepastāv no caurspīdīga lēcas elementa; tās pamatkomponentu var būt atstarojošs spogulis.

Šķiedras lāzera optika: Mūsdienu šķiedras lāzera griešanas galviņa ir sarežģīta optiska sistēma. Šī lēcu komplekts parasti satur vairākus elementus: kolimatējošu lēcu grupu, fokusējošu lēcu grupu un aizsargierīci. Galvenais fokusējošais elements šajā komplektā visbiežāk izgatavots no saķepinātas silīcijas oksīda (fuzēta silikāta) materiāla, jo tam piemīt izcili vispārīgie raksturlielumi. Tomēr ir ļoti svarīgi saprast, ka šis elements var būt viena lēca, dubultlēca (divas kopā salīmētas lēcas) vai pat asfēriska lēca, atkarībā no nepieciešamā veiktspējas līmeņa. Tādēļ attiecība starp „šķiedras lāzera lēcu komplektu” un konkrētu „lēcu elementu” nav fiksēta; tā ir pielāgota risinājuma forma.

Lietojumprogrammu fokuss: Kāpēc pareizā lēca nosaka jūsu rezultātus

Viļņa garuma atšķirība ietekmē ne tikai lēcu; tā nosaka, kādas materiālus lāzers var efektīvi apstrādāt.

• CO2 lāzeri ar ZnSe lēcām: 10,6 μm viļņa garums tiek lieliski absorbēts ar nemetāliskiem materiāliem. Tādējādi CO2 lāzeri, kombinācijā ar atbilstošu lēcu komplektu, ir priekšroka koksnes, akrilika, plastmasas, tekstila un keramikas griešanai un gravēšanai.
• Šķiedras lāzeri ar saķepināta silīcija lēcām: 1 μm viļņa garums tiek efektīvāk absorbēts ar metāliem. Tādējādi šķiedras lāzera lēcu komplekts ir mūsdienu metālapstrādes sirds. Tas ir galvenais komponents, kas ļauj griezt, savienot un marķēt tēraudu, nerūsējošo tēraudu, alumīniju, misiņu un varu ar neatsveramu ātrumu un enerģijas efektivitāti.

Kādas ir atšķirības CO2 optiku un šķiedras optiku uzturēšanā

Pateicoties 1064 nm tuvā infrasarkanā diapazona lāzeru unikālajām īpašībām, to pamata starojuma kvalitātei un kompaktajam dizainam, šķiedras lāzera griešanai ir izdevīgi procesa efektivitātē, precizitātē un izmaksu efektivitātē. Jo īpaši piemērotas metālapstrādes lietojumprogrammām, šķiedras lāzera sistēmas pēdējos gados strauji iegūst tirgus daļu no CO2 lāzera griešanas mašīnām. Salīdzinājumā ar CO2 lāzeriem, šķiedras lāzeriem nepieciešamas zemākas uzturēšanas izmaksas to galvenajiem optiskajiem komponentiem, un to nomaiņa ir vienkāršāka. Ražotāji nepārtraukti optimizē griešanas galviņu konstrukcijas, ļaujot lietotājiem nomaiņu veikt savlaicīgi, nebojājot iekšējos komponentus. Piemēram, fokusējošais lēcu atvilktnis un kolimējošais lēcu atvilktnis fokusējošais lēcu atvilktnis un kolimējošais lēcu atvilktnis ļauj lietotājiem veikt nomaiņu tīrā vidē, nepieciešamību pēc profesionālas palīdzības. Tomēr, ņemot vērā CO2 lāzera sarežģīto iekšējo struktūru, visu optisko komponentu nomaiņu uz vietas jāveic speciālistiem, kas nav lēti.