레이저 애플리케이션에서의 열 렌즈 효과: 솔루션 및 인사이트

열 렌즈 효과란?？

광학 소자의 품질 불량, 오염, 손상으로 인해 레이저 흡수율이 증가합니다. 레이저 빔에 장시간 지속적으로 노출되면 열 변형이 발생하여 투과 광학 요소의 굴절률이 변경되고 반사 광학 요소의 반사 방향이 변경될 수 있습니다.

이로 인해 레이저 초점(빔 웨이스트)의 위치가 변경되어 적용에 영향을 미칩니다. 투명한 광학 요소는 레이저 흡수율이 높고 온도 상승이 더 커서 열 렌즈 효과가 더 두드러집니다.

이 기사에서는 다양한 레이저 응용 장비에서 열 렌즈 문제에 취약한 광학 요소를 분석합니다.

의 영향 thermal lens 효과의 a적용 laser

광학 소자의 열팽창이 빠를수록 고출력 및 역재료의 고급 처리로 인해 열 렌즈 효과가 더욱 두드러집니다.

열 렌즈 효과는 열로 인해 광학 소자가 팽창하여 초점력이 증가하고 초점점 크기가 감소하며 초점 거리와 깊이가 짧아질 때 발생합니다.

이러한 현상은 다음 중 불안정성을 초래할 수 있습니다. 레이저 가공를 사용하여 궁극적으로 그 효과에 영향을 미칩니다.

1. 마킹에 미치는 영향

(1) 알루미나 흑화:

열 렌즈 효과가 발생하면 초점 거리가 짧아지고 재료의 표면 에너지 밀도가 감소하며 알루미나의 흑화가 불가능해집니다. 심한 경우 중앙과 가장자리의 흑화 효과가 일관되지 않을 수 있습니다.

(2) 깊은 금속 조각:

금속 심부 조형물은 일반적으로 초점 거리(초점 깊이)가 얕은 필드 미러를 사용합니다.

고출력 딥 카빙 중에는 열 렌즈 효과로 인해 재료의 에너지 밀도가 급격히 감소하여 금속의 깊이가 얕아집니다.

광학 요소의 중앙이 가장자리에 비해 더 크게 확장되기 때문에 중앙이 더 얕고 주변의 깊이가 고르지 않습니다.

(3) S히트 커팅:

펄스 파이버 레이저는 처리하는 재료의 유형에 따라 단일 저속 또는 여러 개의 고속 절단 방법을 사용합니다.

매우 짧은 시간(1초 미만)에 발생하는 빠른 열팽창과 냉각 후퇴로 인해 절단 시작 위치는 성공적으로 절단할 수 있지만 다른 위치는 절단하지 못할 수 있습니다.

2. 영향력 용접

(1) 금속 시트 스폿 용접:

금속 시트 스폿 용접에 고출력 파이버 레이저를 사용하면 열 렌즈 효과로 인해 접합부 크기가 일정하지 않고 용접이 불안정하며 인발력이 충분하지 않을 수 있습니다.

(2) C지속적인 금속 용접:

연속 중 금속의 반사율 가벼운 용접 는 절단할 때보다 더 높습니다.

고출력 용접의 경우 열 렌즈 효과로 인해 용접의 앞부분은 정상이지만 뒷부분은 얕거나 완전히 뚫리지 않을 수 있습니다.

열 렌즈 효과는 반사율이 높은 재료인 알루미늄과 구리를 용접할 때 특히 두드러집니다.

3. 절단에 미치는 영향

(1) Stainless 스틸 커팅:

언제 스테인리스 스틸 절단열 렌즈 효과로 인해 절단 표면이 일정하지 않고 슬래그가 증가하며 연속 절단을 유지하기 어려울 수도 있습니다.

(2) C아본 스틸 커팅:

탄소강을 절단할 때 열 렌즈 효과로 인해 바닥에 슬래그가 증가하고 연속 절단을 유지하기 어려울 수 있습니다.

열 렌즈 효과에 대한 해결책

1. 진동 렌즈 가공 장비에서 다양한 광학 요소의 렌즈로 인해 발생하는 열 렌즈 효과에 대한 해결책은 다음과 같습니다:

검류계

적색 광합성 렌즈와 열 렌즈의 비교

필드 렌즈와 열 렌즈 비교

2. 커팅 헤드/용접 헤드 가공 장비에서 다양한 광학 요소의 렌즈로 인해 발생하는 열 렌즈 효과에 대한 해결책입니다:

레이저 용접 head

레이저 커팅 헤드

하부 보호 렌즈와 열 렌즈의 전면 및 후면 비교

초점 렌즈와 열 렌즈의 전면 및 후면 대비