Pontos negros nas lentes de corte/soldadura a laser: Causas e soluções exploradas

O que é uma lente de cabeça de corte a laser?

A lente da cabeça de corte a laser é um componente de precisão fundamental no sistema ótico de uma cabeça de corte a laser. Esta lente especializada desempenha um papel fundamental na focagem do feixe laser para obter um desempenho de corte ótimo. Normalmente fabricada a partir de materiais de alta qualidade, como o seleneto de zinco (ZnSe) ou o arseneto de gálio (GaAs), a lente foi concebida para suportar a radiação laser de alta potência, mantendo as suas propriedades ópticas.

A principal função da lente da cabeça de corte é concentrar o feixe de laser colimado num ponto focal preciso, criando uma densidade de energia intensa capaz de fundir, vaporizar ou ablacionar o material alvo. A distância focal e o diâmetro da lente são cuidadosamente concebidos para se adequarem a aplicações de corte específicas, espessuras de material e níveis de potência laser.

O estado e a instalação correta da lente da cabeça de corte a laser influenciam diretamente vários parâmetros de corte importantes, incluindo:

1. Qualidade de focagem do feixe e tamanho do ponto
2. Velocidade e eficiência de corte
3. Qualidade do rebordo e largura do corte
4. Profundidade de corte e penetração
5. Precisão e consistência de corte global

Porque é que a lente da cabeça de corte a laser tem pontos negros?

Os pontos negros na lente da cabeça de corte a laser resultam principalmente de escórias e salpicos de metal fundido que aderem à superfície da lente de quartzo durante as operações de perfuração e corte. Este fenómeno é particularmente frequente no corte a laser de alta potência de materiais espessos ou no corte de metais reflectores como o alumínio ou o cobre.

A formação destes pontos negros pode afetar significativamente o desempenho e a qualidade do corte. À medida que o laser continua a funcionar, estes pontos actuam como centros de absorção de calor localizados, levando a vários problemas em cascata:

1. Efeito térmico da lente: O aquecimento desigual causado pelos pontos negros cria um gradiente térmico ao longo da lente, alterando as suas propriedades de refração. Isto resulta num desvio do ponto focal, em que o ponto focal real se desloca da sua posição pretendida, comprometendo a precisão do corte.
2. Transmissividade reduzida: Os pontos negros obstruem o feixe laser, reduzindo a potência total fornecida à peça de trabalho. Isto pode levar a uma profundidade e qualidade de corte inconsistentes em todo o material.
3. Degradação da lente: O calor intenso gerado nestes pontos pode causar microfissuras ou mesmo fracturas térmicas da lente, reduzindo significativamente a sua vida útil.
4. Alteração da distância focal: Como a área central da lente sobreaquece devido aos pontos negros, pode causar uma alteração localizada na curvatura da lente, reduzindo efetivamente a distância focal. Isto impede operações de corte normais, especialmente em aplicações de precisão.
5. Distorção do feixe: A presença de pontos negros pode introduzir aberrações no perfil do feixe laser, conduzindo a uma distribuição não uniforme da energia e causando potencialmente um corte mais largo ou uma má qualidade dos bordos.

Porque é que aparecem pontos negros/queimaduras na lente de proteção inferior do cortador a laser?

Razão 1: Foco negativo excessivo durante a perfuração, levando a que a escória da perfuração regresse à lente da máquina de corte a laser.

Solução: Aumentar o foco do piercing.

Razão 2: Energia de perfuração inadequada, tempo de perfuração demasiado próximo do limite ou perfuração explosiva.

Solução: Diminuir o ciclo de funcionamento, aumentar o tempo de perfuração.

Razão 3: Corte de peças com layout de co-superfície, deformação de chapa metálica o que dificulta a ligação dos cortes.

Solução: Acrescentar a perfuração na posição de corte de co-arestas ou aumentar as micro-conexões na disposição das peças.

Razão 4: Contaminação por partículas metálicas na tubagem das vias respiratórias.

Solução: Limpar ou substituir a tubagem, identificar e substituir a fonte da poeira metálica (por exemplo, ligações de juntas de tubos).

Porque é que aparece óleo/poeira ou humidade na lente de proteção inferior do cortador a laser?

Razão 1: O filtro do compressor de ar não cumpre as normas de utilização.

Solução: Verificar se o núcleo do filtro do compressor de ar é ineficaz ou atualizar o nível do filtro.

Razão 2: A conduta das vias respiratórias está suja.

Solução: Desligar o tubo de entrada de ar da cabeça de corte, lavar a entrada de ar da máquina-ferramenta com álcool de alta pureza sob pressão atmosférica, limpar a conduta 3-4 vezes ou substituir a conduta de ar.

Razão 3: O filtro de assento da entrada de ar do máquina de corte a laser de fibra está bloqueado por matérias-primas ou outros objectos estranhos.

Solução: Desmontar o banco de entrada de ar, verificar se o filtro do banco de entrada de ar está bloqueado por objectos estranhos.

Como é que podemos evitar a ocorrência de pontos negros?

A lente de focagem do laser de fibra ótica A lente de proteção da máquina de corte, situada na cabeça de corte, é bastante dispendiosa. Por isso, foi concebida uma lente de proteção para a proteger. Consequentemente, a substituição da lente de proteção é uma rotina. No entanto, se a frequência de substituição aumentar, é necessário identificar o problema.

Os pontos negros ocorrem frequentemente devido à aderência de escória fundida salpicada durante os processos de perfuração e corte na lente de quartzo. Uma vez que estes pontos negros crescem continuamente e corroem a lente de proteção durante o processo de emissão de luz, o centro da lente pode sofrer um desvio focal devido ao efeito de lente térmica de expansão por sobreaquecimento. Isto reduz efetivamente a distância focal, impossibilitando o corte, e a limpeza destes pontos negros é bastante difícil.

Existem dois tipos de lentes na cabeça de corte a laser: a lente de focagem e a lente de proteção. A sua principal função é concentrar o feixe laser; por isso, é essencial manter estas lentes limpas e translúcidas.

Quando aparecem pontos negros, o que devemos fazer?

1. O material da lente da cabeça de corte a laser é óxido de zinco, que é frágil e não é fácil de cair. É necessário ter cuidado durante a desmontagem e a montagem: evitar puxar com força ou colidir com objectos duros. A superfície da lente tem uma película antirreflexo, que é sensível à poluição, humidade, gordura e riscos. Por conseguinte, durante o trabalho, deve ser fornecido ar seco e desengordurado. Nunca manuseie a lente diretamente com a cabeça de corte a laser para proteger a lente, pois o óleo da pele pode danificar permanentemente a superfície da lente. Em vez disso, pode utilizá-la com luvas e dispositivos especiais para luvas. Para lentes mais pequenas, as pinças ópticas ou as pinças de vácuo são mais convenientes. Independentemente do método utilizado para segurar a máquina de corte a laser para proteger a lente, esta só deve ser fixada ao longo da superfície não ótica, como o bordo do espelho.
2. Geralmente, o estado de proteção da lente da cabeça de corte a laser tem de ser verificado antes e depois da utilização e da limpeza. Como a maioria dos contaminantes e defeitos superficiais são relativamente pequenos, é frequentemente necessário utilizar equipamento de ampliação para inspecionar a lente. Para além do equipamento de ampliação, por vezes também é necessário iluminar a superfície ótica com um feixe mais brilhante para melhorar o reflexo do espelho dos contaminantes e defeitos da superfície, tornando-os mais fáceis de detetar.
3. Ao limpar a cabeça de corte a laser para proteger a lente, utiliza-se normalmente papel de limpeza limpo e solvente ótico para evitar danos provocados por outros contaminantes. O papel de limpeza deve ser humedecido com o solvente adequado e não deve estar seco. Tendo em conta a suavidade, os toalhetes disponíveis incluem papel de limpeza de gaze de algodão puro ou bolas de algodão, papel para lentes, cotonetes, etc.

A lente da cabeça de corte a laser é o núcleo e necessita de uma boa proteção para utilizar eficazmente o desempenho da cabeça de corte a laser.

Sugestões para lidar com pontos negros nas lentes das cabeças de soldadura a laser

Como lidar com pontos negros em cabeça de soldadura a laser lentes?

A limpeza destes pontos negros pode ser um desafio, principalmente devido às seguintes razões:

1. Manchas negras impuras infiltraram-se na lente de proteção.
2. A lente de proteção foi danificada.

O que fazer se houver pontos negros na lente da cabeça de corte e soldadura a laser?

Uma vez que é difícil lidar com os pontos negros na lente da cabeça de corte a laser, recomenda-se a substituição direta da lente. Para evitar o aparecimento de pontos negros na lente da cabeça de corte a laser, é fundamental adotar medidas preventivas.

Finalmente, como escolher a lente para a cabeça de corte a laser?

1. Compatibilidade de tamanho e forma, que é bastante simples de compreender.
2. Material: Consoante o potência do laser e tendo em conta o custo, pode optar pelo K9 ou pelo quartzo. Nas aplicações práticas, os fabricantes profissionais dividem estes dois materiais em diferentes graus. Os clientes podem escolher as especificações de que necessitam com base nas suas necessidades práticas.
3. Revestimento: Película antirreflexo laser. Dependendo do ambiente de funcionamento, devem ser utilizados diferentes parâmetros de tecnologia de revestimento.