Macchie nere sulle lenti da taglio/saldatura laser: Cause e soluzioni

Che cos'è la lente di una testa di taglio laser?

La lente della testa di taglio laser è un componente critico di precisione all'interno del sistema ottico di una testa di taglio laser. Questa lente specializzata svolge un ruolo fondamentale nella messa a fuoco del fascio laser per ottenere prestazioni di taglio ottimali. Realizzata in genere con materiali di alta qualità come il seleniuro di zinco (ZnSe) o l'arseniuro di gallio (GaAs), la lente è progettata per resistere alle radiazioni laser ad alta potenza mantenendo le sue proprietà ottiche.

La funzione principale della lente della testa di taglio è quella di concentrare il fascio laser collimato in un punto focale preciso, creando un'intensa densità di energia in grado di fondere, vaporizzare o ablare il materiale di destinazione. La lunghezza focale e il diametro della lente sono attentamente studiati per adattarsi alle specifiche applicazioni di taglio, agli spessori dei materiali e ai livelli di potenza del laser.

Le condizioni e la corretta installazione della lente della testa di taglio laser influenzano direttamente diversi parametri di taglio chiave, tra cui:

1. Qualità della messa a fuoco del fascio e dimensione dello spot
2. Velocità ed efficienza di taglio
3. Qualità dei bordi e larghezza del taglio
4. Profondità di taglio e penetrazione
5. Precisione e costanza di taglio complessive

Perché la lente della testa di taglio laser presenta punti neri?

Le macchie nere sulla lente della testa di taglio laser derivano principalmente da scorie e schizzi di metallo fuso che aderiscono alla superficie della lente di quarzo durante le operazioni di perforazione e taglio. Questo fenomeno è particolarmente diffuso nel taglio laser ad alta potenza di materiali spessi o nel taglio di metalli riflettenti come l'alluminio o il rame.

La formazione di questi punti neri può compromettere in modo significativo le prestazioni e la qualità del taglio. Quando il laser continua a funzionare, questi punti agiscono come centri di assorbimento di calore localizzato, causando diversi problemi a cascata:

1. Effetto termico della lente: Il riscaldamento non uniforme causato dai punti neri crea un gradiente termico sulla lente, alterandone le proprietà di rifrazione. Ciò comporta una deriva del punto focale, in cui il punto focale effettivo si sposta dalla posizione prevista, compromettendo la precisione di taglio.
2. Trasmissività ridotta: I punti neri ostruiscono il raggio laser, riducendo la potenza complessiva erogata al pezzo. Questo può portare a una profondità e a una qualità di taglio incoerenti sul materiale.
3. Degrado della lente: L'intenso calore generato in questi punti può causare microfratture o addirittura fratture termiche della lente, riducendone significativamente la durata.
4. Alterazione della lunghezza focale: Il surriscaldamento dell'area centrale della lente dovuto ai punti neri può causare una variazione localizzata della curvatura della lente, riducendo di fatto la lunghezza focale. Ciò impedisce le normali operazioni di taglio, soprattutto nelle applicazioni di precisione.
5. Distorsione del fascio: La presenza di punti neri può introdurre aberrazioni nel profilo del fascio laser, determinando una distribuzione non uniforme dell'energia e causando potenzialmente un taglio più ampio o una scarsa qualità dei bordi.

Perché sulla lente protettiva inferiore del laser cutter compaiono macchie nere o bruciature?

Motivo 1: Eccessiva messa a fuoco negativa durante la perforazione, con conseguente ritorno di scorie di perforazione sulla lente della macchina di taglio laser.

Soluzione: Aumentare il focus del piercing.

Motivo 2: Energia perforante inadatta, tempo di perforazione troppo vicino al limite o perforazione esplosiva.

Soluzione: Ridurre il ciclo di lavoro, aumentare il tempo di perforazione.

Motivo 3: Taglio dei pezzi con layout a bordo macchina, deformazione di lamiera causando difficoltà nel collegare i tagli.

Soluzione: Aggiungere il piercing nella posizione di taglio co-edge o aumentare le micro-connessioni nel layout dei pezzi.

Motivo 4: Contaminazione da particelle metalliche nella conduttura delle vie aeree.

Soluzione: Pulire o sostituire la tubazione, identificare e sostituire la fonte della polvere metallica (ad esempio, i raccordi dei tubi).

Perché l'olio/la polvere o l'umidità appaiono sulla lente protettiva inferiore del laser cutter?

Motivo 1: Il filtro del compressore d'aria non è conforme agli standard di utilizzo.

Soluzione: Controllare se il nucleo del filtro del compressore d'aria è inefficace o aggiornare il livello del filtro.

Motivo 2: La conduttura delle vie aeree è sporca.

Soluzione: Scollegare il tubo di ingresso dell'aria della testa di taglio, lavare l'ingresso dell'aria della macchina utensile con alcool ad alta purezza a pressione atmosferica, pulire la tubazione 3-4 volte o sostituire la tubazione della via aerea.

Motivo 3: Il filtro della sede di aspirazione dell'aria del macchina per il taglio laser in fibra è bloccato da materie prime o altri oggetti estranei.

Soluzione: Smontare la sede della presa d'aria, controllare se il filtro della sede della presa d'aria è ostruito da oggetti estranei.

Come evitare la comparsa di punti neri?

La lente di messa a fuoco del laser a fibra ottica macchina da taglio, che si trova sulla testa di taglio, è piuttosto costosa. Per questo motivo, è stata progettata una lente protettiva per salvaguardarla. Di conseguenza, la sostituzione della lente protettiva è di routine. Tuttavia, se la frequenza di sostituzione accelera, è necessario identificare il problema.

I punti neri si formano spesso a causa dell'adesione delle scorie fuse schizzate durante i processi di perforazione e taglio sulla lente di quarzo. Poiché questi punti neri crescono continuamente ed erodono la lente protettiva durante il processo di emissione della luce, il centro della lente potrebbe subire una deriva focale a causa dell'effetto lente termico dell'espansione per surriscaldamento. Questo riduce di fatto la lunghezza focale, rendendo impossibile il taglio, e la pulizia di questi punti neri è piuttosto impegnativa.

Nella testa di taglio laser sono presenti due tipi di lenti: la lente di messa a fuoco e la lente di protezione. La loro funzione principale è quella di concentrare il raggio laser; è quindi essenziale mantenere queste lenti pulite e traslucide.

Quando compaiono i punti neri, cosa dobbiamo fare?

1. Il materiale della lente della testa di taglio laser è l'ossido di zinco, fragile e non facile da staccare. È necessario prestare attenzione durante lo smontaggio e l'assemblaggio: evitare di tirare con forza o di urtare oggetti duri. La superficie della lente presenta una pellicola antiriflesso, sensibile all'inquinamento, all'umidità, al grasso e ai graffi. Pertanto, durante il lavoro è necessario garantire aria asciutta e sgrassata. Non maneggiare mai la lente direttamente con la testa di taglio laser per proteggerla, poiché l'olio della pelle può danneggiare in modo permanente la superficie della lente. Si può invece operare con guanti e dispositivi speciali. Per le lenti più piccole, sono più comode le pinzette ottiche o le pinzette a vuoto. Indipendentemente dal metodo utilizzato per tenere la macchina per il taglio laser per proteggere la lente, questa deve essere bloccata solo lungo la superficie non ottica, come il bordo dello specchio.
2. In generale, le condizioni di protezione della lente della testa di taglio laser devono essere controllate prima e dopo l'uso e la pulizia. Poiché la maggior parte dei contaminanti e dei difetti superficiali sono relativamente piccoli, spesso è necessario utilizzare apparecchiature di ingrandimento per ispezionare la lente. Oltre all'attrezzatura di ingrandimento, a volte è necessario illuminare la superficie ottica con un raggio più luminoso per migliorare la riflessione a specchio dei contaminanti e dei difetti superficiali, rendendoli più facili da individuare.
3. Quando si pulisce la testa di taglio laser per proteggere la lente, di solito si usa carta pulita e solvente ottico per evitare danni da altri agenti contaminanti. La carta da pulire deve essere inumidita con il solvente appropriato e non deve essere asciutta. Per quanto riguarda la morbidezza, i panni disponibili includono carta di garza di cotone puro o batuffoli di cotone, carta per lenti, tamponi di cotone, ecc.

L'obiettivo della testa di taglio laser è il cuore e deve essere ben protetto per sfruttare efficacemente le prestazioni della testa di taglio laser.

Suggerimenti per la gestione delle macchie nere sulle lenti delle teste di saldatura laser

Come gestire i punti neri su testa di saldatura laser lenti?

La pulizia di questi punti neri può rappresentare una sfida, soprattutto per i seguenti motivi:

1. Macchie nere impure si sono infiltrate nella lente protettiva.
2. La lente protettiva è stata danneggiata.

Cosa fare se ci sono punti neri sulla lente della testa di taglio e saldatura laser?

Poiché è difficile trattare le macchie nere sulla lente della testa di taglio laser, si raccomanda la sostituzione diretta della lente. Per evitare la comparsa di punti neri sulla lente della testa di taglio laser, è fondamentale adottare misure preventive.

Infine, come scegliere l'obiettivo per la testa di taglio laser?

1. Compatibilità di dimensione e forma, che è abbastanza semplice da capire.
2. Materiale: A seconda del tipo di potenza del laser e considerando il costo, si potrebbe optare per il K9 o il quarzo. Nelle applicazioni pratiche, i produttori professionali dividono questi due materiali in diversi gradi. I clienti possono scegliere le specifiche di cui hanno bisogno in base alle loro esigenze pratiche.
3. Rivestimento: Pellicola antiriflesso laser. A seconda dell'ambiente operativo, è necessario utilizzare parametri diversi per la tecnologia di rivestimento.