Puntos negros en la lente de corte/soldadura láser: Causas y soluciones

¿Qué es una lente de cabezal de corte láser?

La lente del cabezal de corte láser es un componente de precisión crítico dentro del sistema óptico de un cabezal de corte láser. Esta lente especializada desempeña un papel fundamental a la hora de enfocar el haz láser para lograr un rendimiento de corte óptimo. Fabricada normalmente con materiales de alta calidad como el seleniuro de zinc (ZnSe) o el arseniuro de galio (GaAs), la lente está diseñada para soportar la radiación láser de alta potencia manteniendo sus propiedades ópticas.

La función principal de la lente del cabezal de corte es concentrar el haz láser colimado en un punto focal preciso, creando una densidad de energía intensa capaz de fundir, vaporizar o ablacionar el material objetivo. La longitud focal y el diámetro de la lente se diseñan cuidadosamente para adaptarse a aplicaciones de corte específicas, grosores de material y niveles de potencia del láser.

El estado y la correcta instalación de la lente del cabezal de corte por láser influyen directamente en varios parámetros de corte clave, entre ellos:

1. Calidad de enfoque del haz y tamaño del punto
2. Velocidad y eficacia de corte
3. Calidad de los cantos y anchura de la cuchilla
4. Profundidad de corte y penetración
5. Precisión y consistencia general del corte

¿Por qué la lente del cabezal de corte láser tiene puntos negros?

Las manchas negras en la lente del cabezal de corte láser se deben principalmente a la adherencia de escoria y salpicaduras de metal fundido a la superficie de la lente de cuarzo durante las operaciones de perforación y corte. Este fenómeno es especialmente frecuente en el corte por láser de alta potencia de materiales gruesos o al cortar metales reflectantes como aluminio o cobre.

La formación de estos puntos negros puede mermar considerablemente el rendimiento y la calidad del corte. A medida que el láser sigue funcionando, estos puntos actúan como centros de absorción de calor localizados, lo que provoca varios problemas en cascada:

1. Efecto térmico de la lente: El calentamiento desigual causado por los puntos negros crea un gradiente térmico a través de la lente, alterando sus propiedades de refracción. Esto da lugar a una desviación del punto focal, en la que el punto focal real se desplaza de su posición prevista, lo que compromete la precisión del corte.
2. Transmisividad reducida: Los puntos negros obstruyen el haz láser, reduciendo la potencia total suministrada a la pieza de trabajo. Esto puede dar lugar a una profundidad y calidad de corte inconsistentes en todo el material.
3. Degradación de la lente: El intenso calor generado en estos puntos puede provocar microfisuras o incluso la fractura térmica de la lente, acortando considerablemente su vida útil.
4. Alteración de la distancia focal: Al sobrecalentarse la zona central de la lente debido a los puntos negros, puede producirse un cambio localizado en la curvatura de la lente, reduciendo efectivamente la distancia focal. Esto impide las operaciones de corte normales, especialmente en aplicaciones de precisión.
5. Distorsión del haz: La presencia de puntos negros puede introducir aberraciones en el perfil del haz láser, lo que provoca una distribución no uniforme de la energía y puede causar un corte más ancho o una mala calidad de los bordes.

¿Por qué aparecen manchas negras/quemaduras en la lente protectora inferior de la cortadora láser?

Razón 1: Enfoque negativo excesivo durante la perforación, lo que provoca que la escoria de perforación vuelva a la lente de la máquina de corte por láser.

Solución: Elevar el foco de perforación.

Razón 2: Energía de perforación inadecuada, tiempo de perforación demasiado cercano al límite o perforación explosiva.

Solución: Reducir el ciclo de trabajo, aumentar el tiempo de perforación.

Razón 3: Corte de piezas por disposición de cantos, deformación de chapa metálica causando dificultades para conectar los cortes.

Solución: Añadir perforación en la posición de corte de coborde, o aumentar las microconexiones en la disposición de las piezas.

Razón 4: Contaminación por partículas metálicas en el conducto de las vías respiratorias.

Solución: Limpiar o sustituir la tubería, identificar y sustituir la fuente del polvo metálico (por ejemplo, las conexiones de las juntas de las tuberías).

¿Por qué aparece aceite/polvo o humedad en la lente protectora inferior de la cortadora láser?

Razón 1: El filtro del compresor de aire no cumple las normas de uso.

Solución: Compruebe si el núcleo del filtro del compresor de aire es ineficaz o mejore el nivel del filtro.

Razón 2: El conducto de aire está sucio.

Solución: Desconecte la tubería de entrada de aire del cabezal de corte, lave la entrada de aire de la máquina herramienta con alcohol de alta pureza bajo presión atmosférica, limpie la tubería 3-4 veces, o sustituya la tubería de entrada de aire.

Razón 3: El filtro del asiento de entrada de aire del máquina de corte por láser de fibra está bloqueado por materias primas u otros objetos extraños.

Solución: Desmonte el asiento de entrada de aire, compruebe si el filtro del asiento de entrada de aire está bloqueado por algún objeto extraño.

¿Cómo evitar la aparición de puntos negros?

La lente de enfoque del láser de fibra óptica situado en el cabezal de corte, es bastante caro. Por ello, se ha diseñado una lente protectora para salvaguardarla. En consecuencia, la sustitución de la lente protectora es rutinaria. Sin embargo, si la frecuencia de sustitución se acelera, es necesario identificar el problema.

A menudo se producen puntos negros debido a la adherencia de la escoria fundida salpicada durante los procesos de perforación y corte sobre la lente de cuarzo. Dado que estos puntos negros crecen continuamente y erosionan la lente protectora durante el proceso de emisión de luz, el centro de la lente puede experimentar una desviación focal debido al efecto de lente térmica de la expansión por sobrecalentamiento. Esto reduce realmente la distancia focal, imposibilitando el corte, y la limpieza de estos puntos negros es todo un reto.

Hay dos tipos de lentes en el cabezal de corte por láser: la lente de enfoque y la lente protectora. Su función principal es concentrar el haz láser; por ello, es esencial mantener estas lentes limpias y translúcidas.

Cuando aparecen puntos negros, ¿qué debemos hacer?

1. El material de la lente del cabezal de corte láser es óxido de zinc, que es quebradizo y no es fácil que se caiga. Debe tenerse cuidado durante el desmontaje y montaje: evite tirar con fuerza o chocar con objetos duros. La superficie de la lente tiene una película antirreflectante, que es sensible a la contaminación, la humedad, la grasa y los arañazos. Por lo tanto, durante el trabajo se debe proporcionar aire seco y desengrasado. Nunca manipule la lente directamente con el cabezal de corte láser para protegerla, ya que la grasa de la piel puede dañar permanentemente la superficie de la lente. En su lugar, puede manejarlo con guantes y dispositivos especiales para guantes. Para lentes más pequeñas, son más convenientes las pinzas ópticas o las pinzas de vacío. Independientemente del método utilizado para sujetar la máquina de corte por láser para proteger la lente, sólo debe sujetarse a lo largo de la superficie no óptica, como el borde del espejo.
2. Por lo general, es necesario comprobar el estado de protección de la lente del cabezal de corte por láser antes y después de su uso y limpieza. Como la mayoría de los contaminantes y defectos superficiales son relativamente pequeños, a menudo necesitamos utilizar equipos de aumento para inspeccionar la lente. Además del equipo de aumento, a veces también necesitamos iluminar la superficie óptica con un haz más brillante para mejorar el reflejo de los contaminantes y defectos superficiales, haciéndolos más fáciles de detectar.
3. Al limpiar el cabezal de corte láser para proteger la lente, se suele utilizar papel de limpieza limpio y disolvente óptico para evitar daños causados por otros contaminantes. El papel de limpieza debe humedecerse con el disolvente adecuado y no debe estar seco. Teniendo en cuenta la suavidad, los paños disponibles incluyen papel de limpieza de gasa de algodón puro o bolas de algodón, papel para lentes, bastoncillos de algodón, etc.

La lente del cabezal de corte láser es el núcleo y necesita una buena protección para utilizar eficazmente el rendimiento del cabezal de corte láser.

Sugerencias para tratar los puntos negros en las lentes de los cabezales de soldadura láser

Cómo tratar los puntos negros en cabezal de soldadura láser ¿Lentes?

La limpieza de estos puntos negros puede suponer un reto, principalmente por las siguientes razones:

1. Manchas negras impuras se han infiltrado en la lente protectora.
2. La lente protectora está dañada.

¿Qué hacer si hay puntos negros en la lente del cabezal de corte y soldadura láser?

Dado que es difícil tratar las manchas negras en la lente del cabezal de corte por láser, se recomienda sustituir directamente la lente. Para evitar la aparición de puntos negros en la lente del cabezal de corte por láser, es fundamental tomar medidas preventivas.

Por último, ¿cómo se debe elegir la lente para el cabezal de corte por láser?

1. Compatibilidad de tamaño y forma, que es bastante fácil de entender.
2. Material: Dependiendo del potencia del láser y teniendo en cuenta el coste, podría optar por el K9 o el cuarzo. En la práctica, los fabricantes profesionales dividen estos dos materiales en distintas calidades. Los clientes pueden elegir las especificaciones que necesiten en función de sus necesidades prácticas.
3. Revestimiento: Película antirreflectante láser. En función del entorno operativo, deben utilizarse distintos parámetros de tecnología de revestimiento.