¿Alguna vez se ha preguntado por qué a veces flaquea la precisión del corte por láser? Los efectos térmicos de las lentes, causados por cambios inducidos por el calor en los elementos ópticos, pueden alterar el enfoque y la precisión del láser. Este artículo profundiza en cómo afectan las lentes térmicas a aplicaciones láser como el marcado, la soldadura y el corte, y ofrece soluciones prácticas para mitigar estos problemas. Si comprende y aborda estos efectos, podrá mejorar significativamente el rendimiento y la fiabilidad de los procesos basados en láser. Sumérjase para aprender a mantener una funcionalidad óptima del láser y mejorar sus resultados.
La absortividad del láser aumenta debido a la mala calidad, la suciedad y los daños de los elementos ópticos. La exposición continuada a los rayos láser durante un periodo prolongado puede provocar deformaciones térmicas, alterar el índice de refracción del elemento óptico de transmisión y cambiar la dirección de reflexión del elemento óptico reflectante.
Esto provoca un cambio en la posición del foco del láser (cintura del haz), lo que afecta a su aplicación. Los elementos ópticos transparentes tienen una mayor capacidad de absorción del láser y un mayor aumento de la temperatura, por lo que el efecto de lente térmica es más pronunciado.
En este artículo, analizaremos los elementos ópticos susceptibles de sufrir problemas de lente térmica en diversos equipos de aplicación láser.
Cuanto más rápida es la expansión térmica de un elemento óptico, más prominente es su efecto de lente térmica, como resultado de la alta potencia y el procesamiento avanzado de materiales inversos.
El efecto térmico de la lente se produce cuando el calor hace que el elemento óptico se expanda, lo que provoca un aumento de la potencia de enfoque, una reducción del tamaño del punto focal y una distancia y profundidad focales más cortas.
Estos fenómenos pueden provocar inestabilidad durante procesamiento láserEn última instancia, su eficacia se ve afectada.
(1) Ennegrecimiento de la alúmina:
Cuando se produce el efecto de lente térmica, la distancia focal se acorta, la densidad de energía superficial del material disminuye y el ennegrecimiento de la alúmina resulta imposible. En casos graves, el efecto de ennegrecimiento en el centro y el borde puede llegar a ser incoherente.
(2) Tallado profundo en metal:
Las esculturas profundas de metal suelen utilizar espejos de campo con poca distancia focal (profundidad de enfoque).
Durante el tallado profundo de alta potencia, el efecto de lente térmica hace que la densidad de energía del material disminuya rápidamente, lo que da lugar a una menor profundidad en el metal.
Debido a la mayor expansión en el centro del elemento óptico en comparación con el borde, el centro es menos profundo y la profundidad a su alrededor es desigual.
Los láseres de fibra pulsada utilizan una sola velocidad lenta o varios métodos de corte rápido, según el tipo de material que se procese.
Debido a la rápida expansión térmica y a la retracción por enfriamiento que se produce en un lapso de tiempo muy corto (< 1s), la posición inicial del corte puede cortarse con éxito, mientras que otras posiciones pueden no poder cortarse.
(1) Chapa metálica soldadura por puntos:
Cuando se utiliza un láser de fibra de alta potencia para la soldadura por puntos de chapas metálicas, el efecto de lente térmica puede dar lugar a tamaños de unión incoherentes, soldaduras inestables y una fuerza de embutición insuficiente.
(2) Continuidad de la soldadura metálica:
La reflectividad del metal durante soldadura ligera es mayor que durante el corte.
En la soldadura de alta potencia, el efecto de lente térmica puede hacer que la parte delantera de la soldadura sea normal, mientras que la parte trasera puede ser poco profunda o completamente impenetrable.
El efecto de lente térmica es especialmente pronunciado al soldar aluminio y cobre, que son materiales muy reflectantes.
(1) Stainless corte de acero:
En corte de acero inoxidableEl efecto de lente térmica puede provocar superficies de corte irregulares, un aumento de la escoria e incluso dificultades para mantener un corte continuo.
(2) Ccorte de acero de arbon:
Al cortar acero al carbono, el efecto de lente térmica puede provocar un aumento de la escoria en el fondo y dificultades para mantener un corte continuo.
Galvanómetro
| Elemento óptico | Causas de la lente térmica | Solución del efecto de lente térmica |
| Cabezal de salida láser | Lente o cristal del cabezal de salida sucio o dañado | Inspección y limpieza antes de la instalación |
| Colimador (para láser CW) | Mala calidad, suciedad y daños en la lente colimadora | Limpie la lente de colimación o sustituya el colimador por una lente de buena calidad. |
| Lente combinada | Mala calidad, suciedad y daños de la lente combinada | Seleccione el láser rojo autónomo o sustituya la lente de combinación del haz por una de buena calidad |
| Espejo de campo | Mala calidad, suciedad y daños del objetivo de campo | Limpie la lente de campo o sustituya la lente de campo de cuarzo. |
Comparación de la lente fotosintética roja y la lente térmica
Comparación de la lente de campo y la lente térmica
Soldadura láser cabeza
Cabezal de corte por láser
| Elemento óptico | Causas de la lente térmica | Solución del efecto de lente térmica | |
|---|---|---|---|
| Cabezal de salida láser | Lente o cristal del cabezal de salida sucio o dañado | Inspección y limpieza antes de la instalación | |
| Cabezal de corte / soldadura | Lente protectora superior | Mala calidad, suciedad y daños en el objetivo | Limpie la lente o sustitúyala por otra de buena calidad. |
| lente colimadora | |||
| Grupo de lentes de enfoque | |||
| Lente protectora inferior | |||
Comparación frontal y trasera de la lente protectora inferior y la lente térmica
Contraste delantero y trasero de la lente de enfoque y la lente térmica
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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