Haben Sie sich jemals gefragt, warum die Präzision beim Laserschneiden manchmal nachlässt? Thermische Linseneffekte, die durch wärmebedingte Veränderungen in optischen Elementen verursacht werden, können den Fokus und die Genauigkeit des Lasers beeinträchtigen. In diesem Artikel wird erläutert, wie sich thermische Linseneffekte auf Laseranwendungen wie Markieren, Schweißen und Schneiden auswirken, und es werden praktische Lösungen zur Abschwächung dieser Probleme angeboten. Wenn Sie diese Effekte verstehen und angehen, können Sie die Leistung und Zuverlässigkeit laserbasierter Prozesse erheblich verbessern. Erfahren Sie, wie Sie eine optimale Laserfunktionalität erhalten und Ihre Ergebnisse verbessern können.
Das Laserabsorptionsvermögen erhöht sich aufgrund von schlechter Qualität, Verschmutzung und Beschädigung der optischen Elemente. Wenn sie über einen längeren Zeitraum hinweg Laserstrahlen ausgesetzt sind, kann es zu einer thermischen Verformung kommen, die den Brechungsindex des optischen Übertragungselements verändert und die Reflexionsrichtung des optischen Reflexionselements ändert.
Dies führt zu einer Veränderung der Position des Laserfokus (Strahltaille), was die Anwendung beeinträchtigt. Die transparenten optischen Elemente haben ein höheres Laserabsorptionsvermögen und eine stärkere Temperaturerhöhung, wodurch der thermische Linseneffekt stärker ausgeprägt ist.
In diesem Artikel werden wir die optischen Elemente analysieren, die in verschiedenen Laseranwendungsgeräten für Probleme mit thermischen Linsen anfällig sind.
Je schneller sich ein optisches Element thermisch ausdehnt, desto ausgeprägter ist sein thermischer Linseneffekt, der sich aus der hohen Leistung und der fortschrittlichen Verarbeitung der inversen Materialien ergibt.
Der thermische Linseneffekt tritt auf, wenn sich das optische Element durch die Wärme ausdehnt, was zu einer Erhöhung der Fokussierleistung, einer Verringerung der Brennfleckgröße und einer kürzeren Brennweite und Tiefe führt.
Diese Phänomene können zu Instabilität während Laserbearbeitungwas sich letztlich auf seine Wirksamkeit auswirkt.
(1) Schwärzung der Tonerde:
Wenn der thermische Linseneffekt auftritt, verkürzt sich die Brennweite, die Oberflächenenergiedichte des Materials nimmt ab, und die Schwärzung von Aluminiumoxid wird unmöglich. In schweren Fällen kann der Schwärzungseffekt in der Mitte und am Rand uneinheitlich werden.
(2) Tiefes Metallschnitzen:
Bei tiefen Metallskulpturen werden in der Regel Feldspiegel mit geringer Brennweite (Tiefenschärfe) verwendet.
Beim Tiefschneiden mit hoher Leistung bewirkt der thermische Linseneffekt, dass die Energiedichte des Materials schnell abnimmt, was zu einer geringeren Tiefe im Metall führt.
Aufgrund der größeren Ausdehnung in der Mitte des optischen Elements im Vergleich zum Rand ist die Mitte flacher und die Tiefe um sie herum ist ungleichmäßig.
Gepulste Faserlaser verwenden je nach Art des zu bearbeitenden Materials entweder eine einzige langsame Geschwindigkeit oder mehrere schnelle Schneidverfahren.
Aufgrund der schnellen thermischen Ausdehnung und Abkühlung, die in einem sehr kurzen Zeitrahmen (< 1 s) erfolgt, kann die Ausgangsposition des Schnittes erfolgreich durchgeschnitten werden, während andere Positionen möglicherweise nicht geschnitten werden können.
(1) Blech Punktschweißen:
Bei der Verwendung eines Hochleistungs-Faserlasers zum Punktschweißen von Blechen kann der thermische Linseneffekt zu uneinheitlichen Fugengrößen, instabilen Schweißungen und unzureichender Ziehkraft führen.
(2) Continuierliches Metallschweißen:
Das Reflexionsvermögen von Metall bei kontinuierlicher Lichtschweißen ist höher als die beim Schneiden.
Beim Hochleistungsschweißen kann der thermische Linseneffekt dazu führen, dass der vordere Teil der Schweißnaht normal ist, während der hintere Teil flach oder völlig undurchdringlich sein kann.
Der Effekt der thermischen Linse ist besonders ausgeprägt beim Schweißen von Aluminium und Kupfer, die stark reflektierende Materialien sind.
(1) Stainless Stahlschneiden:
Wenn Schneiden von rostfreiem StahlDer thermische Linseneffekt kann zu inkonsistenten Schnittflächen, erhöhtem Schlackenanfall und sogar zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Schnitts führen.
(2) Carbon Stahl schneiden:
Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl kann der thermische Linseneffekt zu einem Anstieg der Schlacke am Boden und zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Schnitts führen.
Galvanometer
| Optisches Element | Ursachen der thermischen Linse | Lösung des thermischen Linseneffekts |
| Laser-Ausgangskopf | Verschmutzte oder beschädigte Linse oder Kristall des Ausgabekopfes | Inspektion und Reinigung vor dem Einbau |
| Kollimator (für CW-Laser) | Schlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung der Kollimationslinse | Reinigen Sie die Kollimationslinse oder ersetzen Sie den Kollimator durch eine Linse guter Qualität. |
| Kombinierte Linse | Schlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung der Sammellinse | Wählen Sie den eigenständigen roten Laser oder ersetzen Sie die Sammellinse durch eine gute Qualität |
| Feldspiegel | Schlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung des Objektivs | Reinigen Sie die Feldlinse oder tauschen Sie die Quarzfeldlinse aus. |
Vergleich von roter photosynthetischer Linse und thermischer Linse
Vergleich von Feldlinse und thermischer Linse
Laserschweißen Kopf
Laserschneidkopf
| Optisches Element | Ursachen der thermischen Linse | Lösung des thermischen Linseneffekts | |
|---|---|---|---|
| Laser-Ausgangskopf | Verschmutzte oder beschädigte Linse oder Kristall des Ausgabekopfes | Inspektion und Reinigung vor dem Einbau | |
| Schneidkopf/Schweißkopf | Obere Schutzscheibe | Schlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung des Objektivs | Reinigen Sie die Linse oder ersetzen Sie sie durch eine Linse guter Qualität. |
| Kollimationslinse | |||
| Fokussierlinsengruppe | |||
| Untere Schutzscheibe | |||
Vorder- und Rückseite der unteren Schutzscheibe und der thermischen Linse im Vergleich
Vorderer und hinterer Kontrast der Fokussierlinse und der thermischen Linse
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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