Fiber Lazer Kəsmə Maşınlarında Fokuslanma Lensinin Rolunu Anlamaq

Fiber Lazer Sistemlərində Fokuslanma Lensi Nədir?

Fiber lazer sistemlərində toplayıcı lentlər səpələnmiş lazer işığını yığır və onu tək bir yüksək enerjili nöqtədə cəmləyir, beləliklə enerji sıxlığı kvadrat millimetrə 1 milyon vattan çox ola bilər. Bu lentlər adətən sink selenid (ZnSe) və ya ərimiş qum kimi materiallardan hazırlanır ki, bu da yayılmış şüaları yalnızca bir neçə mikron ölçüsündəki nöqtələrə çevirir. Tam olaraq bu səbəbdən kəsmə əməliyyatları zamanı material buxarlaşa bilir. Bu lentlərin səthləri şüanın keçməsi zamanı onun deformasiyasına yol verməmək üçün tez-tez lambda/10 dalğafront xətasına qədər dəqiqliklə işlənməlidir. Belə diqqətli yanaşma 1 kilovattlıq kiçik lazerlərlə iş zamanı və ya 20 kilovatt gücü əmələ gətirən sənaye sistemləri ilə iş zamanı eyni dərəcədə etibarlı nəticələr əldə etməyə imkan verir.

Lazer kəsmə performansında toplayıcı lentlərin əhəmiyyəti

Uyğun şəkildə seçilmiş fokuslaşdırıcı lens kəsmə sürətini 15–40% artırır və optiklərin keyfiyyətsizləşməsi ilə müqayisədə kəsik enini 30% qədər azaldır (Amerika Lazer İnstitutu, 2023). Əsas performans göstəricilərinə aşağıdakılar daxildir:

• Keçiricilik effektivliyi: Yüksək təmizlikli ZnSe 10,6 μm dalğa uzunluğunda 99,5% keçiricilik saxlayır
• İstilik Sabitliyi: Birleşmiş şüşə 1000°C səth temperaturuna qədər deformasiyaya davam gətirir
• Material uyğunluqluğu: Optimal fokus məsafəsi alüminiumun reflektivliyini və nержавеющи steelin oksidləşməsini azaldır

Fokuslaşdırıcı Lensin Lazer Hüzmesinin Dəqiqliyini və Təsvirini Necə Şəkilləndirdiyi

Fokus məsafəsi işləmə zamanı yaranan ləkə ölçüsünü müəyyənləşdirmədə böyük rol oynayır. Məsələn, nazik metal vərəqlərlə işləyərkən 2,5 düym obyektiv təxminən 100 mikrometr ləkə yaradır. Lakin 25 mm karbon poladı kimi daha qalın materiallara keçid etdikdə 5 düym obyektiv istifadə etmək lazımdır, çünki o, əvəzinə təxminən 300 mikrometr ləkə ölçüsü yaradır. Müasir CNC maşınlarının çoxu qalınlığına görə materialın ±0,5 mm həddində fokus mövqeyini dəqiqləşdirməyə imkan verən xüsusiyyətlərlə təchiz olunub. Son testlər də bəzi vədəbəxş nəticələr göstərdi. İstehsalçılar xüsusi dizayn edilmiş bu obyektivlərdən istifadəni başlattıqda, onlar paslanmayan polad hissələrdə dross əmələ gəlməsində təxminən üçdə iki qədər azalma müşahidə etdilər. Eyni zamanda, bu sistemlər bütün səkkiz saatlıq növbələr ərzində mövqeyləmə xətalarını bütün əməliyyatlarda ən aşağıda beş yüz milimetrin yüzdə biri səviyyəsində saxlayaraq möhtəşəm dəqiqlik səviyyəsini qoruyub saxladı.

Fokuslaşdırıcı linzaların növləri və materialları: Lifli lazer kəsici maşınlar üçün

Əsas linza növləri: Plano-convex və Meniskus, onların optik xarakteristikaları

Sənaye dünyası 2023-cü ildə Optika və Fotonika Jurnalında dərc olunmuş tədqiqatda qeyd olunduğu kimi, bir tərəfi düzlüyü, digər tərəfi əyri olması ilə fərqlənən plano-convex linzalardan ağır şəkildə asılıdır. Bu linzalar lazer enerjisinin təxminən 98 faizini diametri 0,2 mm-dən az olan kiçik nöqtəyə yönəldə bilir. Lakin meniskus linzaları ilə işləmək daha maraqlı olur. Hər iki tərəfi əyri olan bu optik komponentlər sferik aberasiyanı təxminən 30-40 faiz azaldır. Bu səbəbdən onlar çoxdakı uçuş kəsici işlərdə, mürəkkəb formaların dəqiq işlənməsi tələb olunan yerlərdə xüsusilə yaxşıdır. Mürəkkəb hissələrlə işləyən istehsalçılar tez-tez dəqiqliyin ən önəmli olduğu hallarda meniskus dizaynlarına üstünlük verirlər.

Əsas linza materialları: ZnSe, CaF2 və yüksək güclü tətbiqlərdə silisium dioksid (fused silica)

Cink selenid (ZnSe) orta diapazonlu CO2 lazerləri üçün hələ də geniş istifadə olunur, çünki o, 10,6 mikron dalğa uzunluğunda işıqın təxminən 99,5%-ni keçirir, lakin gücü 4 kilovattan artıq olduqda tez dağılır. Daha yüksək güc səviyyələri ilə işləyənlər üçün Kalium florid (CaF2) materialları bu çox kW-luq lif sistemlərində təxminən 60% daha uzun davam edir. Eyni zamanda, bir pikosaniyədən az olan çox qısa impulslarla işlədikdə ərimiş qum yaxşı istilik müqaviməti səbəbindən seçilir. Doğru materialın seçilməsi yalnız rəqəmlərlə məhdudlaşmır. Qərar, həqiqətən, kiminin hansı tip lazer qurğusuna malik olduğu, tənzimlənməli olaraq nə qədər güclə məşğul olunacağı və tətbiqin kəsilmədən işləməyə yoxsa dəfələrlə güc sıçrayışlarına tələb olunmasına asılıdır.

Dözümlülük və Keçiricilik Effektivliyi: Material Seçimində Əvəzetmələr

Sənaye istifadəçiləri kritik əvəzetmələrlə qarşı-qarşıyadırlar:

• ZnSe-nin qiyməti CaF2-dən 40% ucuzdur, lakin kəsilmədən işlədikdə əvəzetmə tezliyi üç dəfə çox olur
• Birleşmiş qum 150°C-dən yuxarı temperatur dözür, lakin keçiricilik effektivliyinin 2-3% -ni itirir
• Ətirlənmış almaz örtüklü linzalar (yeni texnologiya) qiymətin beş dəfə artması ilə 10.000 saatlıq ömür təklif edir

Son bir avtomobil lazor kəsmə analizi müəyyən edildi ki, strategiyaya əsaslanan material dəyişdirmə müxtəlif metalların emalı zamanı hər bir linzanın qiymətini 19% azaltdı

Fokus məsafəsi, Ləkə ölçüsü və Fokus mövqeyi: Kəsmə keyfiyyətinin optimallaşdırılması

Fokus məsafəsinin seçilməsi: Müxtəlif materiallar və qalınlıqlar üçün qısa və ya uzun

4 mm-dan az qalınlıqda olan materiallarla işləyərkən, təxminən 2,5-dən 5 düymə qədər olan qısa obyektivlər dəqiq kəsilmə üçün lazım olan kiçik ləkələri yaradır. Əsl sirr 8-dən 20 mm-ə qədər olan daha qalın poladdan istifadə zamanı baş verir. Bu halda fokal uzunluğu təxminən 7,5-dən 10 düymə qədər artırmaq nəticəni əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Bu daha uzun obyektivlər kəsilmə səthində daha yaxşı dərinlik nəzarəti təmin edir ki, bu da lazerin bütünlükdə sabit qalmasına kömək edir. İstehsal sahəsindən alınmış tədqiqatlar göstərir ki, kəsilməsi nəzərdə tutulan materialla istifadə edilən obyektiv arasındakı düzgün uyğunluq istehsalat səmərəliliyini bəzən 15%-dən 25% -a qədər artırmağa qabiliyyətli ola bilər. Əks halda, uyğunlaşdırılmamış avadanlıqlar sadəcə vaxt və resurs itkisinə səbəb olur.

Ləkənin ölçüsü və kəsilmə dəqiqliyi ilə nəfizlik dərinliyinə təsiri

Kiçik 0,1 mm ləkə ölçüsü, böyük 0,3 mm şüadan 2-3 dəfə çox güc sıxlığı verir. Bu, xüsusilə hərtərəfli işlər üçün təmiz kəsiklər və dar yarıqlar tələb olunduqda böyük fərq yaradır. 0,25-dən 0,4 mm-ə qədər olan böyük ləkə ölçüləri ilə işləyərkən də maraqlı bir şey baş verir. Bu böyük ləkələr materiala daha dərin nüfuz edə bilir və 12 mm aliuminiyum ərintilərində dərinliyi təxminən 40% artırır. Nəticə? İşləmə zamanı material səthinə yapışan cür təmizlənir. Müasir avadanlıqlar artıq adaptiv optika texnologiyası ilə təchiz olunub ki, bu da ləkə ölçüsünü tələb olunduqca dəyişdirərək nəzarət edir. Bu, istehsal partiyaları boyunca kənarların ±0,02 mm dəqiqliklə saxlanılmasının təmin edilməsini təmin edir və bu, nəzərdə tutulan ardıcıl nəticələrin alınmasında təəccüblü dərəcədə təsiredici hesab olunur.

Müxtəlif material qalınlıqları üçün fokus mövqeyinin tənzimlənməsi

6 mm-dan kiçik materiallar üçün fokal nöqtəni səthdə yerləşdirmək istilik deformasiyasını minimuma endirir. 15 mm-lik nömrəli qəlpə kəsərkən fokusun səthdən 2–3 mm aşağı salınması enerji yayılmasını yaxşılaşdırır və qalıq materialın miqdarını 70%-ə qədər azaldır. Təmassız hündürlük sensorları indi real vaxt rejimində fokus tənzimləməyə imkan verir və yüksək sürətli emal zamanı əyilməni kompensasiya edir.

Tədqiqat nümunəsi: Qəlpə və alüminium kəsmə optimizasiyası

3 mm qalınlığında 304 növlü paslanmayan poladın və 5052 növlü alüminiumun kəsmə müqayisəsi olduqca fərqli kəsmə tələblərini göstərir. Paslanmayan poladın kəsilməsi material səthinin təxminən 0,8 mm yuxarısında yerləşdirilmiş 5 düym fokal uzunluqlu lenslə dəqiqədə təxminən 6 metr sürətlə kəsmək ən yaxşısıdır. Lakin alüminium daha çətin olur, çünki o, çox işıq əks etdirir. Biz 3,5 düym lensə keçid edib onu materialın səthindən 1,2 mm aşağı enməyin bu əks olunma problemi həll etməyə kömək edəcəyini müəyyən etdik. Bu tənzimləmələr enerji istifadəsini təxminən 20 faiz azaltdı ki, bu da hər iki metallar üçün səth emal keyfiyyətini hələ də Ra 3,2 mikrometr səviyyəsində saxlamaqla olduqca təsir bağışlamaz. Beləliklə, istehsalçıların lazer kəsmə əməliyyatlarını təşkil edərkən bu fərqləri bilmək istəmələri anlaşılandır.

Fiberoptik lazer sistemlərində fokuslaşdırıcı lenslərin təmiri və yoxlanışı

Fokuslaşdırıcı lenslərin təmizlənməsi və optik bütövlüyün saxlanması üçün ən yaxşı təcrübələr

Müntəzəm texniki xidmət göstərmə işlərini vaxtında yerinə yetirmək, güc itkisinə səbəb olan problemlərdən qaçınmağa və linzaların daha uzun müddət işləməsinə kömək edir. Linzaları yoxlayarkən həmişə ən azı 10 dəfə böyütmə imkanı verən və kifayət qədər işıqlı şəraitdə yoxlamaq lazımdır. Keçən ilki Industrial Laser Report hesabatına görə, 0.1 mm ölçüsündə olan mikroskopik hissəciklər belə lazor şüasının təxminən 15%-ni səpələyə bilər. Təmizliyə əvvəlcə təmiz quru sıxılmış hava ilə səthdən tozları uçuraraq başlayın. Sonra isə optik təmizlik üçün nəzərdə tutulmuş təmizlik ləvəhlərini alaraq mərkəzdən kənarlarına doğru dairəvi hərəkətlərlə silin. Bütün bu diqqət və ehtiyatların nəticəsi nədən ibarətdir? Biznes təmsilçiləri belə tədbirlərin hesabına ildə əvəzetmə xərclərinin təxminən 40%-ni qazandıqlarını və həmçinin dəqiq kəsimlər üçün vacib olan ±0.01 mm dəqiqliyin saxlanıldığını bildirirlər.

Quru təmizləmə və ya həlledici əsaslı üsullar: Sənaye üstünlükləri və çatışmazlıqları

Metod	Üstünlüklər	Məhdudiyyətlər	Ən yaxşı istifadə halları
Yuxu temizləmə	- Kimyəvi qalıq yoxdur - Sürətli proses (≈2 dəq)	- Mayelər üzərində təsiri zəifdir - Sıxılmış hava tələb olunur >6 bar	Az tüklü materiallar üzərində gündəlik xidmət
Həlledici əsaslı	- Zəhmli yığılmaları aradan qaldırır - Səthləri dezinfeksiya edir	- Örtük zədələnmə riski - 15+ dəqiqə quruma vaxtı tələb olunur	Yüksək tüstü mühitlərdə aylıq dərin təmizləmə

İşıq şüasının keyfiyyətinin azalmasının qarşısını almaq üçün linzaların və güzgünlərin rutin yoxlaması

Standartlaşdırılmış yoxlama siyahısı ilə həftəlik optik yoxlama tətbiq edin:

1. Səthdə xəttlər >0.3 mm diametr – dərhal əvəz edin
2. Termal distorsiya nümunələri – iş zamanı linzanın temperaturunu izləyin
3. Kənarlarında örtük parçalanması – şüanın bərabərsizliyinin 8-12% təsir edir
4. Hissəciklərin yığılması – çöküntülər səth örtüyünün 5% -ni keçərsə təmizləyin

Hər üç ayda bir interferometr testi istehsalçı toleranslarını aşan fokus məsafəsi kənarlaşmalarını aşkar edir, bu da kəsici keyfiyyət problemi üçün ümumi əlamətdir.

Fiberoptik lazer kəsici maşınlarında fokuslaşdırıcı linzanı təmir etmək və dəyişdirmək

Linzanın keyfiyyətinin pisləşmə əlamətləri: Kəsici keyfiyyətinin azalması, şüanın distorsiyası və güc itkisi

Operatorlər lentlərin vəziyyətini yoxlayarkən nəzərə almaqları lazım olan üç əsas əlamət vardır. Birincisi, zəif kəsici nəticələr ləngimənin bərabərsizliyi və ya xüsusilə paslanmayan polad və alüminium vərəqlərlə işləyərkən diqqət çəkən çoxlu miqdarda drossun yığılması ilə özünü göstərir. Sonra şüanın distorsiyası problemi yaranır, bu da oval şəkilli ləkələrin dairəvi ləkələr əvəzinə yaranmasına səbəb olur və iş parçasında enerjinin toplanmasının azalmasına gətirib çıxarır. Və sonuncu, əksər texniklər güc səviyyəsinin normal göstəricilərdən 20-ə, bəlkə də 30 faizə qədər düşdüyünü gördükdə bir şeyin səhv getdiyini başa düşürlər. Belə düşüş adətən ləntin aşınmasının göstəricisidir və ciddi zərər baş verməzdən əvvəl onları çıxarıb yaxşı yoxlamaq vaxtı gəldiyini bildirir.

Sənaye lifli lazer mühitlərində lentin sıradan çıxmasının ümumi səbəbləri

Uzun müddətli yüksək güc istifadəsi (6 kVt+) səbəbindən yaranan termal gərginlik vaxtından əvvəl zədələnmənin əsas səbəbidir. Avtomobil mühitində metal buxar kontaminasiyası örtüklərdə mikro çatlamalara səbəb olur. Təmir jurnalları göstərir ki, planlaşdırılmayan əvəzetmələrin 67%-i nozzl dəyişdikdə və ya toqquşmalarda mexaniki uyğunsuzluq nəticəsində baş verir. Nəmli iqlimlərdə rütubət ZnSe deqradasiyasını hidroliz prosesini sürətləndirərək artırır.

Əvəzetmə Strategiyası: Xərclərin, dayanma vaxtlarının və performansın bərpası arasında tarazlıq yaratmaq

10 kVt sistemlər üçün 300-400 saat aralığında komponentləri vaxtında dəyişdirmək gözlənilməz dayanma müddətini təxminən 40 faiz azaldır, əgər şeylər pozulana qədər gözlənilərsə. Linslər üçün işıq keçiriciliyini təxminən 99,5 faiz saxlayan bu xüsusi hibrid örtüklərə malik olanları seçin – 1070 nm dalğa uzunluğunda bu səviyyədə danışırıq. Onları dəyişdirmə zamanı, çox yönlü təlim keçmiş texniki heyət işi adətən 18 dəqiqəyə bitirir, bu da bir işçinin təkbaşına etdiyindən təxminən üçdə bir qədər sürətli olur. Bütün şeylər quraşdırıldıqdan sonra fokal nöqtəni tənzimləməyi unutmayın, çünki yeni linslərin qalınlığında kiçik fərqlər ola bilər, bu fərqlərin ±0,1 mm daxilində saxlanması vacibdir. Eyni zamanda ehtiyat hissələri saxlamaq üçün azotla doldurulmuş qabları istifadə edin ki, həssas səthlər toz və digər çirklərdən qorunsun.

Əsas protokol : Əvəzetdikdən sonra həmişə kəsmə parametrlərini yenidən kalibrləyin, çünki fokal uzunluğun dəyişməsi kərfdən eni (±0,05 mm dəqiqlik) və dəlik açma sürəti hədlərini birbaşa təsir edir.

عمومی سواللار بؤلومو

Fiberoptik lazer sistemlərində fokuslaşdırıcı linzanın əsas komponentləri nələrdir?

Fokuslaşdırıcı linzalar adətən sink selenid (ZnSe) və ya birləşmiş şəffaf qum kimi materiallardan hazırlanır ki, bu da səpələnmiş lazer işığını effektiv kəsmə əməliyyatları üçün yüksək enerjili nöqtələrdə toplamağa kömək edir.

Fokal uzunluq lazer kəsmə performansını necə təsir edir?

Fokal uzunluğu emal zamanı yaradılan ləkə ölçüsünü təsirləndirir və kəsmə dəqiqliyini və nüfuz dərinliyini təsir edir. Qalınlığı az olan materiallar üçün qısa fokal uzunluğu ideal həlldir, qalın lövhələr üçün isə uzun fokal uzunluq uyğundur.

Fokuslaşdırıcı linzanın təmiri nəyə görə vacibdir?

Fokuslaşdırıcı linzaların müntəzəm təmiri güc itkilərini qarşısını alır və dəqiq kəsləri təmin edir, əvəzetmə xərclərini qənaət edir və əməliyyat səmərəliliyini artırır.

Fiberoptik lazer kəsici maşınlarında linzanın deqradasiya əlamətləri nələrdir?

Obektivin deqradasiyası tez-tez kəsilmə nəticələrinin pis olması, kəsik eninin bərabərsizliyi, şüanın distorsiyası və gözlənilməz güc itkisi ilə göstərilir.

Fokuslaşdırıcı linzalar necə təmizlənməlidir?

Fokuslaşdırıcı linzaların təmizlənməsi üçün quru üsullar, sıxılmış hava və ya optik bütövlüyün saxlanması üçün çətin çöküntülərin aradan qaldırılması üçün həlledici əsaslı üsullar istifadə edilməlidir.