Resolvendo o problema da alta reflexão em lasers de fibra

O que é alta reflexão? De um modo geral, a alta reflexão refere-se à baixa resistência dos materiais processados, a uma superfície lisa e a uma baixa taxa de absorção de lasers de infravermelhos próximos. A figura mostra o coeficiente de absorção de elementos metálicos comuns, o que resulta na emissão de um grande número de lasers. Além disso, na maioria dos cenários de utilização do laser, o [...]

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O que é elevada reflexão?

De um modo geral, a elevada reflexão refere-se à baixa resistência dos materiais processados, a uma superfície lisa e a uma baixa taxa de absorção de lasers de infravermelhos próximos. A figura mostra o coeficiente de absorção de elementos metálicos comuns, o que resulta na emissão de um grande número de lasers.

Além disso, na maioria dos cenários de utilização do laser, o material está perpendicular ao laser ou num pequeno ângulo de inclinação.

Como resultado, o laser devolvido entra novamente na cabeça de saída, e mesmo uma parte da luz de retorno é acoplada à fibra de transferência de energia e transmitida de volta para o laser, levando a altas temperaturas contínuas nos componentes centrais do laser.

O que é a alta reflexão

Esquema de aplicação específico de antirreflexo elevado

No processo de processamento de materiais de alto reflexo, o laser de alto reflexo pode causar danos à cabeça de corte ou de soldadura e à fonte de laser se entrar na fonte de laser. Isto é especialmente verdadeiro para produtos laser de fibra de alta potência, onde a potência do laser de retorno é significativamente maior e o risco de danos é maior. Se o material não for penetrado durante o corte, a luz de retorno de alta potência pode voltar para o interior do laser e causar danos.

Para resolver estas questões, a equipa de I&D da Raycus O laser concebeu um design de proteção contra a luz de reflexão elevada de quatro níveis e acrescentou várias funções de monitorização da luz de retorno para garantir a proteção em tempo real do laser em caso de processamento anormal.

01 Cdesign da luz antirreflexo lass IV

Conceção antirreflexo elevado da cabeça de saída do cabo ótico

As cabeças de saída de fibra ótica QBH, QD e QP concebidas pela Raycus Laser foram concebidas para converter eficazmente a luz de retorno incontrolável em luz absorvível e calor, melhorando a capacidade de absorção e dissipação de calor da cabeça de saída e minimizando o impacto da luz de retorno nos componentes internos.

No processamento a laser o laser de retorno pode incidir na cabeça do cabo ótico de saída e causar aquecimento ou danos. Para garantir a segurança do cabo ótico de saída, foi integrado no cabo ótico de saída um dispositivo primário de remoção da luz de retorno, como mostra a figura, para além da conceção original.

Conceção antirreflexo elevado da cabeça de saída do cabo ótico

A conceção anti-reflexão elevada adicionada à extremidade do cabo ótico ajuda a reduzir os danos na estrutura ótica interna do laser, retirando imediatamente a maior parte do laser devolvido. Esta conceção, combinada com um sistema de arrefecimento a água, absorve eficazmente o laser devolvido descascado e elimina o seu impacto térmico na cabeça de saída do cabo ótico.

Design antirreflexo de duas fases no módulo de combinação de feixes

Os produtos laser de alta potência multi-módulos são essencialmente construídos utilizando vários módulos unitários numa combinação de feixes.

Ao cortar materiais de elevada reflexão, alguma luz pode ainda ser transmitida para trás para o conjunto de feixes através do cabo ótico de saída, mesmo depois de passar pelo desenho primário anti-reflexão no cabo.

Por conseguinte, para garantir a segurança e a fiabilidade dos dispositivos ópticos e da conceção do percurso ótico no âmbito da combinação de feixes, é acrescentada uma conceção de proteção antirreflexo elevado em duas fases, como ilustrado na figura.

Conceção antirreflexo de duas fases no módulo de combinação de feixes

A remoção passo a passo do laser de retorno garante a segurança dos dispositivos ópticos de proteção antirreflexo elevado e reduz o impacto do laser de retorno na estrutura do percurso ótico do laser.

Design antirreflexo no módulo da unidade

Devido à presença de um ressoador ótico no módulo da unidade, quando o laser de retorno de baixa potência entra e é repetidamente amplificado pelo ressoador, pode afetar seriamente a estabilidade ótica do laser e aumentar a probabilidade de danos no laser.

Para aumentar a estabilidade e a fiabilidade do laser durante o corte invertido de alta potência, o módulo da unidade inclui um dispositivo antirreflexo elevado, em conjunto com a conceção do seu percurso ótico, conforme ilustrado na figura.

Desenho antirreflexo no módulo da unidade

02 Conceção de controlo de software antirreflexo de alta qualidade (importado sucessivamente)

A proteção de software de reflexão elevada refere-se ao mecanismo de monitorização e proteção que é ativado quando uma forte retrorreflexão gerada pelo laser entra no sistema ótico do laser durante o processamento de materiais de reflexão elevada, conduzindo à instabilidade do funcionamento do laser ou a danos nos dispositivos ópticos.

Enquanto o dispositivo antirreflexo elevado pode garantir que o laser continua a funcionar sem danos dentro de um retorno específico potência do laser No entanto, se este limiar for ultrapassado, existe ainda um risco de danos. Para garantir a proteção atempada do laser em caso de potência laser de retorno excessiva, foram adicionados vários modelos de proteção anti-software elevada em produtos laser de alta potência com vários módulos.

Conceção de uma proteção anti-interferência elevada para o cabo ótico de saída

Quando a potência ótica de retorno é elevada, uma parte do laser devolvido regressa ao cabo ótico de saída ao longo do seu percurso original, enquanto a restante parte incide diretamente na parte frontal do cabo ótico de saída.

Através da investigação da tecnologia de integração da função de transmissão e monitorização do laser de retorno, integrámos múltiplas funções de deteção, como a monitorização do laser e a monitorização da luz de retorno, na monitorização da temperatura do cabo ótico para monitorização em tempo real do laser de retorno.

Se a potência do laser de retorno exceder a capacidade do laser, este desliga-se e é imediatamente emitido um alarme para evitar danos. Isto também serve para lembrar o cliente de que existe um problema com o processamento.

Combinação de feixes e módulo ótico com design de alta anti-proteção

Dado que existem dois tipos de laser de retorno: laser de núcleo e laser de revestimentoPara além do design de alta anti-proteção do cabo ótico de saída, incorporámos também um módulo de alta anti-deteção na combinação de feixes para monitorizar a potência do laser de transmissão inversa e acompanhar a potência do laser de retorno em tempo real.

Este módulo de deteção de alta reflexão pode detetar tanto lasers de núcleo como de revestimento, reduzindo eficazmente o risco de danos no laser causados pelo laser de retorno do núcleo que poderiam passar despercebidos se apenas o laser de retorno do revestimento estivesse a ser monitorizado.

Na eventualidade de um laser de retorno elevado, o módulo desliga o laser e acciona um alarme, garantindo a segurança e a fiabilidade do laser.

03 Ensaio de corte

Devido à baixa absorção do laser e à elevada condutividade térmica do cobre vermelho, a superfície do cobre vermelho permanece num estado de espelho, fazendo com que um fluxo constante de laser regresse à cabeça de saída da fibra ótica. Isto permite a avaliação das capacidades antirreflexo elevado da nova cabeça de saída de fibra ótica.

Corte de alumínio

Corte de alumínio

Corte de cobre vermelho e corte anormal

Corte de cobre vermelho e corte anormal

Com um funcionamento adequado, o laser Raycus pode cortar eficazmente materiais de elevada reflexão, tais como placas de alumínioe cobre vermelho, resultando em cortes eficientes e efeitos de secção transversal desejáveis.

O teste de processamento anormal de alta reflexão é efectuado para avaliar as capacidades de anti-alta reflexão do laser.

Ao marcar para a frente e para trás numa placa de cobre vermelho, o laser não penetra na placa, resultando numa luz de retorno elevada. Apesar disso, o laser continua a funcionar normalmente, demonstrando as fortes capacidades antirreflexo elevado do laser Raycus.

Indicação do sinal

Indicação do sinal

O teste de alta reflexão demonstra que o sinal de monitorização de alta reflexão pode ser transmitido para o ecrã de visualização em tempo real durante o processo de corte.

Em caso de processamento anormal, o sinal de alta reflexão pode ser monitorizado e o seu valor permanece dentro do limiar do laser.

Se a reflexão elevada exceder um determinado limiar, o alarme da máquina será ativado para alertar o pessoal para verificar se existem erros na operação.

As seguintes sugestões são fornecidas pelo engenheiro de processos para o corte de materiais de alta reflexão:

(1) Ao cortar latão, cobre vermelho e outros materiais, é aconselhável manter uma velocidade moderada e deixar algum espaço, evitando extremos.

(2) O cobre vermelho deve ser cortado com oxigénio e não com azoto ou ar.

No caso dos seguintes problemas, a máquina deve ser imediatamente parada para inspeção:

(1) Contaminação do espelho protetor inferior.

(2) Não penetração no material durante o corte de alta reflexão.

(3) Penetração do material durante o corte de alta reflexão, mas sem conseguir cortar totalmente.

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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.

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