Руководство по фокусирующей линзе для ручной лазерной сварочной горелки

Для покупателей и операторов ручных лазерных сварочных аппаратов (волоконный лазер, 1064 нм). Подходит для головок QBH / стандартных ручных сварочных горелок.

Q 1. Что такое фокусирующая линза в ручной лазерной сварочной горелке?

Фокусирующая линза — это оптический компонент внутри головки горелки, который концентрирует коллимированный лазерный луч в маленькое пятно высокой энергии на обрабатываемой детали. Она напрямую определяет размер пятна, плотность энергии, а также глубину сварки, скорость процесса и качество шва. Располагается за защитной линзой в оптическом тракте: защитная линза → фокусирующая линза → (отражающие / коллимационные оптические элементы).

Q 2. Какие типоразмеры и фокусные расстояния наиболее распространены?

Наиболее распространённая фокусирующая линза для ручных сварочных горелок — D20 × 4,5 мм (диаметр 20 мм, толщина 4,5 мм), с фокусными расстояниями от F100 до F200 . Более длинные фокусные расстояния (F400 / F600 / F800) также доступны для специальных применений.

Q 3. Из какого материала изготовлена фокусирующая линза?

Фокусирующие линзы для волоконных лазеров высокой мощности (1064 нм) почти всегда изготавливаются из плавленого кварца (кварцевого стекла) с просветляющего покрытия (AR-покрытия) для длины волны 1064 нм (типичный коэффициент отражения < 0,25 %). Плавленый кварц обеспечивает превосходную пропускную способность в ближней ИК-области и высокую термостойкость, что делает его пригодным для непрерывной работы при высокой мощности (практически до ~500 °C рабочей температуры для окон).

Q 4. В чём разница между фокусирующей линзой и защитной линзой?

Защитные линзы

• — недорогое расходное окно на передней части горелки, защищающее фокусирующую линзу от брызг, дыма и загрязнений. Оно предназначено для частой замены.

Фокусирующая линза

• — прецизионный оптический элемент, который непосредственно фокусирует лазерный луч. Он дороже и редко требует замены при правильном обслуживании защитной линзы.

Эмпирическое правило: если на самой фокусирующей линзе обнаружены повреждения, защитную линзу заменили слишком поздно.

Q 5. Какую фокусное расстояние выбрать — F100, F150 или F200?

Более короткое фокусное расстояние означает более концентрированную энергию, но меньшее рабочее расстояние; более длинное фокусное расстояние обеспечивает большую допустимую погрешность и безопасное удаление, однако требует более высокой мощности для достижения того же уровня проплавления.

Q 6. Какие признаки повреждения моей фокусирующей линзы?

• Качество сварки заметно ухудшается: нестабильная дуга, грубый шов, снижение глубины проплавления при той же мощности.
• На поверхности линзы видны тёмные следы обгорания, ямки, трещины или отслаивание покрытия.
• Снижение выходной мощности на изделии, несмотря на неизменные настройки мощности аппарата.
• Красные или необычные световые пятна либо полосы в пути луча.

Q 7. Что вызывает повреждение фокусирующей линзы?

Брызги при сварке

• — основная причина. Капли расплавленного металла попадают на оптику (обычно сначала на защитную линзу).

Загрязнение дымом и пылью

• — поглощённые частицы локально нагреваются и обжигают покрытие.

Слишком поздняя замена защитной линзы

• — как только защитная линза повреждается, загрязнение достигает фокусирующей линзы.

Неправильная очистка

• — использование грязных салфеток, неподходящих растворителей или протирка с давлением может привести к царапинам на антибликовом покрытии.

Неправильный расход защитного газа

• — недостаточная газовая защита позволяет парам достигать оптики.

Вопрос 8. Почему моя линза быстро повреждается при сварке алюминия или оцинкованной стали?

Алюминий и оцинкованная (с цинковым покрытием) сталь образуют обильные брызги и пары цинка, которые быстро загрязняют оптику. Рекомендуемые меры противодействия:

• Используйте минимальную мощность, достаточную для получения качественного шва.
• Увеличьте расход защитного газа в зоне сварки.
• Рассмотрите возможность применения фокусирующей линзы F200 и удлинённого / широкого сопла, чтобы отводить брызги от оптики.
• Проверяйте защитную линзу и заменяйте её чаще.

Q9 Как увеличить срок службы фокусирующей линзы?

• Всегда поддерживайте защитную линзу в чистоте и заменяйте её заблаговременно.
• Обеспечьте правильный расход защитного газа (как переднего газа, так и настройки газовой линзы).
• Избегайте избыточной мощности при работе с тонкими материалами.
• Следите за тем, чтобы головка горелки и место хранения оставались свободными от пыли.
• Используйте только чистые оптические салфетки без ворса и одобренные растворители.
• Очищайте фокусирующую линзу только по мере необходимости; чрезмерная очистка также приводит к износу покрытия.

Q10 Можно ли отремонтировать повреждённую фокусирующую линзу или нанести на неё новое покрытие?

Нет. Как только основа линзы получает ямки, трещины или покрытие обгорает, линзу невозможно надёжно отремонтировать или перепокрыть — нанесение нового покрытия на повреждённую основу не восстанавливает оптические характеристики. Замените её оригинальной линзой того же типа, чтобы сохранить качество луча и стабильность сварки.

В11 Как заказать правильный заменяемый фокусирующий объектив?

Подтвердите следующее перед заказом:

Диаметр × Центральная толщина толщина

• (например, D20 x  Ct 4,5 мм)

Фокусное расстояние

• (например, F150)

Длина волны / покрытие

• (AR-покрытие для волны 1064 нм для волоконного лазера)

Модель горелки / совместимость с брендом

• (Интерфейс QBH, марка головки горелки)

При сомнениях отправьте поставщику фотографию линзы и модели горелки — неподходящая линза не будет фокусировать луч корректно и может повредить оптическую полость.

Примечание: Технические характеристики могут отличаться в зависимости от производителя. Всегда соблюдайте инструкцию по эксплуатации конкретной сварочной машины и головки горелки.