Taches noires sur les lentilles de découpe/soudure au laser : Causes et solutions

Qu'est-ce qu'une lentille de tête de découpe laser ?

La lentille de la tête de découpe laser est un composant de précision essentiel du système optique d'une tête de découpe laser. Cette lentille spécialisée joue un rôle essentiel dans la focalisation du faisceau laser afin d'obtenir des performances de découpe optimales. Généralement fabriquée à partir de matériaux de haute qualité tels que le séléniure de zinc (ZnSe) ou l'arséniure de gallium (GaAs), la lentille est conçue pour résister à un rayonnement laser de forte puissance tout en conservant ses propriétés optiques.

La fonction première de la lentille de la tête de coupe est de concentrer le faisceau laser collimaté en un point focal précis, créant ainsi une densité d'énergie intense capable de faire fondre, de vaporiser ou d'ablater le matériau cible. La longueur focale et le diamètre de la lentille sont soigneusement conçus pour s'adapter aux applications de découpe spécifiques, aux épaisseurs de matériau et aux niveaux de puissance du laser.

L'état et l'installation correcte de la lentille de la tête de découpe laser influencent directement plusieurs paramètres clés de la découpe, notamment :

1. Qualité de la focalisation du faisceau et taille du spot
2. Vitesse de coupe et efficacité
3. Qualité des bords et largeur du trait de scie
4. Profondeur de coupe et de pénétration
5. Précision et cohérence globales de la coupe

Pourquoi la lentille de la tête de découpe laser présente-t-elle des points noirs ?

Les taches noires sur la lentille de la tête de découpe laser résultent principalement des scories et des projections de métal fondu qui adhèrent à la surface de la lentille de quartz pendant les opérations de perçage et de découpe. Ce phénomène est particulièrement fréquent lors de la découpe au laser à haute puissance de matériaux épais ou lors de la découpe de métaux réfléchissants tels que l'aluminium ou le cuivre.

La formation de ces points noirs peut nuire considérablement aux performances et à la qualité de la découpe. Lorsque le laser continue à fonctionner, ces taches agissent comme des centres d'absorption de chaleur localisés, ce qui entraîne plusieurs problèmes en cascade :

1. Effet de lentille thermique : Le chauffage inégal causé par les points noirs crée un gradient thermique à travers la lentille, ce qui modifie ses propriétés de réfraction. Il en résulte une dérive du point focal, où le point focal réel se déplace par rapport à la position prévue, ce qui compromet la précision de la coupe.
2. Transmissivité réduite : Les points noirs obstruent le faisceau laser, réduisant la puissance globale délivrée à la pièce. Cela peut entraîner une profondeur et une qualité de coupe irrégulières sur l'ensemble du matériau.
3. Dégradation de la lentille : La chaleur intense générée à ces endroits peut provoquer des microfissures, voire une fracture thermique de la lentille, ce qui réduit considérablement sa durée de vie.
4. Modification de la longueur focale : La surchauffe de la zone centrale de la lentille due aux points noirs peut entraîner une modification localisée de la courbure de la lentille, réduisant ainsi la longueur focale. Cela empêche les opérations de coupe normales, en particulier pour les applications de précision.
5. Distorsion du faisceau : La présence de points noirs peut introduire des aberrations dans le profil du faisceau laser, ce qui entraîne une distribution non uniforme de l'énergie et peut provoquer un élargissement du trait de scie ou une mauvaise qualité des bords.

Pourquoi des points noirs/brûlures apparaissent-ils sur la lentille de protection inférieure de l'appareil de découpe laser ?

Raison 1 : Foyer négatif excessif pendant le perçage, entraînant le retour des scories de perçage dans la lentille de la machine de découpe au laser.

Solution : Augmenter la focalisation du perçage.

Raison 2 : Énergie de perforation inadaptée, temps de perforation trop proche de la limite, ou perforation explosive.

Solution : Diminuer le cycle de travail, augmenter le temps de perçage.

Raison 3 : Découpe de pièces en coplanage, déformation de pièces tôle ce qui rend difficile la connexion des coupes.

Solution : Ajoutez un perçage à la position de coupe sur le même bord ou augmentez les micro-connexions dans l'agencement des pièces.

Raison 4 : Contamination par des particules métalliques dans la canalisation des voies respiratoires.

Solution : Nettoyer ou remplacer la canalisation, identifier et remplacer la source de la poussière métallique (par exemple, les raccords de tuyauterie).

Pourquoi de l'huile, de la poussière ou de l'humidité apparaissent-elles sur la lentille de protection inférieure de la découpeuse laser ?

Raison 1 : Le filtre du compresseur d'air ne répond pas aux normes d'utilisation.

Solution : Vérifiez si le noyau filtrant du compresseur d'air est inefficace ou améliorez le niveau du filtre.

Raison 2 : La canalisation des voies respiratoires est sale.

Solution : Débrancher le tuyau d'entrée d'air de la tête de coupe, rincer l'entrée d'air de la machine-outil avec de l'alcool de haute pureté sous pression atmosphérique, nettoyer la tuyauterie 3-4 fois, ou remplacer la tuyauterie de la voie d'air.

Raison 3 : Le filtre du siège de l'entrée d'air du machine de découpe laser à fibre est bloqué par des matières premières ou d'autres corps étrangers.

Solution : Démonter le siège d'entrée d'air, vérifier que le filtre du siège d'entrée d'air n'est pas obstrué par des corps étrangers.

Comment éviter l'apparition de taches noires ?

La lentille de mise au point du laser à fibre optique La lentille de protection de la machine de découpe, située au niveau de la tête de découpe, est assez coûteuse. C'est pourquoi une lentille de protection est conçue pour la protéger. Par conséquent, le remplacement de la lentille de protection est une opération de routine. Toutefois, si la fréquence de remplacement s'accélère, il est nécessaire d'identifier le problème.

Les points noirs sont souvent dus à l'adhérence des scories fondues projetées sur la lentille de quartz pendant les processus de perçage et de découpage. Comme ces points noirs se développent continuellement et érodent la lentille de protection pendant le processus d'émission de lumière, le centre de la lentille peut subir une dérive focale en raison de l'effet de lentille thermique de l'expansion de la surchauffe. La longueur focale s'en trouve réduite, ce qui rend la découpe impossible, et le nettoyage de ces points noirs est un véritable défi.

La tête de découpe laser comporte deux types de lentilles : la lentille de mise au point et la lentille de protection. Leur fonction première est de concentrer le faisceau laser ; il est donc essentiel de maintenir ces lentilles propres et translucides.

En cas d'apparition de taches noires, que faire ?

1. Le matériau de la lentille de la tête de découpe laser est de l'oxyde de zinc, qui est fragile et ne se détache pas facilement. Il convient d'être prudent lors du démontage et de l'assemblage : éviter de tirer avec force ou de heurter des objets durs. La surface de la lentille comporte un film antireflet qui est sensible à la pollution, à l'humidité, à la graisse et aux rayures. Par conséquent, il convient de fournir de l'air sec et dégraissé pendant le travail. Ne manipulez jamais la lentille directement avec la tête de découpe laser pour la protéger, car l'huile de la peau peut endommager de façon permanente la surface de la lentille. Au lieu de cela, vous pouvez l'utiliser avec des gants et des dispositifs spéciaux pour gants. Pour les petites lentilles, les pinces optiques ou les pinces à vide sont plus pratiques. Quelle que soit la méthode utilisée pour tenir la machine de découpe laser afin de protéger la lentille, celle-ci ne doit être serrée que le long de la surface non optique, comme le bord du miroir.
2. En règle générale, l'état de protection de la lentille de la tête de découpe laser doit être vérifié avant et après l'utilisation et le nettoyage. La plupart des contaminants et des défauts de surface étant relativement petits, il est souvent nécessaire d'utiliser un équipement de grossissement pour inspecter la lentille. Outre l'équipement de grossissement, il est parfois nécessaire d'éclairer la surface optique à l'aide d'un faisceau plus lumineux afin d'améliorer la réflexion des contaminants et des défauts de surface, ce qui permet de les détecter plus facilement.
3. Lors du nettoyage de la tête de découpe laser pour protéger la lentille, un papier d'essuyage propre et un solvant optique sont généralement utilisés pour éviter les dommages causés par d'autres contaminants. Le papier d'essuyage doit être humidifié avec le solvant approprié et ne doit pas être sec. En ce qui concerne la douceur, les essuie-tout disponibles comprennent le papier d'essuyage en gaze de coton pur ou les boules de coton, le papier pour lentilles, les cotons-tiges, etc.

La lentille de la tête de découpe laser est le cœur de l'appareil et doit être bien protégée pour utiliser efficacement les performances de la tête de découpe laser.

Suggestions pour traiter les taches noires sur les lentilles des têtes de soudage laser

Comment traiter les taches noires sur les tête de soudage laser lentilles ?

Le nettoyage de ces taches noires peut constituer un défi, principalement pour les raisons suivantes :

1. Des taches noires impures se sont infiltrées dans la lentille protectrice.
2. La lentille de protection a été endommagée.

Que faire en cas de taches noires sur la lentille de la tête de découpe et de soudage au laser ?

Comme il est difficile de traiter les taches noires sur la lentille de la tête de découpe laser, il est recommandé de remplacer directement la lentille. Pour éviter l'apparition de taches noires sur la lentille de la tête de découpe laser, il est essentiel de prendre des mesures préventives.

Enfin, comment choisir la lentille de la tête de découpe laser ?

1. La compatibilité de taille et de forme, qui est assez simple à comprendre.
2. Matériau : En fonction de la puissance du laser et compte tenu du coût, vous pouvez opter pour le K9 ou le quartz. Dans les applications pratiques, les fabricants professionnels divisent ces deux matériaux en différentes catégories. Les clients peuvent choisir les spécifications dont ils ont besoin en fonction de leurs exigences pratiques.
3. Revêtement : Film antireflet pour laser. En fonction de l'environnement d'exploitation, il convient d'utiliser différents paramètres de la technologie de revêtement.