O que é efeito de lente térmica？
A absortividade do laser aumenta devido à má qualidade, sujeira e danos aos elementos ópticos. A exposição contínua aos raios laser por um período prolongado de tempo pode causar deformação térmica, alterando o índice de refração do elemento óptico de transmissão e alterando a direção de reflexão do elemento óptico reflexivo.
Isto resulta em uma mudança na posição do foco do laser (cintura do feixe), afetando sua aplicação. Os elementos ópticos transparentes possuem maior absortividade do laser e maior aumento de temperatura, tornando o efeito da lente térmica mais pronunciado.
Neste artigo, analisaremos os elementos ópticos que são suscetíveis a problemas de lentes térmicas em diversos equipamentos de aplicação de laser.
A influência de thermal euefeito no aaplicação de euaser
Quanto mais rápida for a expansão térmica de um elemento óptico, mais proeminente será o seu efeito de lente térmica, como resultado da alta potência e do processamento avançado de materiais inversos.
O efeito de lente térmica ocorre quando o calor faz com que o elemento óptico se expanda, levando a um aumento no poder de foco, uma redução no tamanho do ponto focal e uma distância focal e profundidade mais curtas.
Esses fenômenos podem levar à instabilidade durante o processamento a laser, impactando, em última análise, sua eficácia.
1. A influência na marcação
(1) Escurecimento de alumina:
Quando ocorre o efeito de lente térmica, a distância focal diminui, a densidade de energia superficial do material diminui e o escurecimento da alumina torna-se impossível. Em casos graves, o efeito de escurecimento no centro e na borda pode tornar-se inconsistente.
(2) Escultura profunda em metal:
Esculturas profundas de metal normalmente utilizam espelhos de campo com uma distância focal rasa (profundidade de foco).
Durante o entalhe profundo de alta potência, o efeito da lente térmica faz com que a densidade de energia do material diminua rapidamente, resultando em uma profundidade menor no metal.
Devido à maior expansão no centro do elemento óptico em comparação com a borda, o centro é mais raso e a profundidade ao seu redor é irregular.
(3) Corte de folha:
Os lasers de fibra pulsada usam uma única velocidade lenta ou vários métodos de corte rápido, dependendo do tipo de material que está sendo processado.
Devido à rápida expansão térmica e retração de resfriamento que ocorre em um período de tempo muito curto (<1s), a posição inicial do corte pode ser cortada com sucesso, enquanto outras posições podem não ser cortadas.
2. Influência na soldagem
(1) Soldagem por pontos de chapa metálica:
Ao usar um laser de fibra de alta potência para soldagem por pontos de chapas metálicas, o efeito da lente térmica pode resultar em tamanhos de juntas inconsistentes, soldagem instável e força de tração insuficiente.
(2) Soldagem contínua de metal:
A refletividade do metal durante a soldagem por luz contínua é maior em comparação com a do corte.
Na soldagem de alta potência, o efeito da lente térmica pode fazer com que a parte frontal da solda fique normal, enquanto a parte posterior pode ser rasa ou completamente impenetrável.
O efeito da lente térmica é particularmente pronunciado na soldagem de alumínio e cobre, que são materiais altamente refletivos.
3. Influência no corte
(1) Corte de aço inoxidável:
Ao cortar aço inoxidável, o efeito de lente térmica pode levar a superfícies de corte inconsistentes, aumento de escória e até dificuldades em manter um corte contínuo.
(2) Corte de aço arbono:
No corte de aço carbono, o efeito de lente térmica pode resultar em aumento de escória no fundo e dificuldades em manter um corte contínuo.
Solução para efeito de lente térmica
- A solução para o efeito de lente térmica causado pelas lentes de vários elementos ópticos em equipamentos de processamento de lentes vibratórias é:
Galvanômetro
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Elemento óptico |
Causas de lentes térmicas |
Solução de efeito de lente térmica |
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Cabeça de saída a laser |
Lente ou cristal do cabeçote de saída sujo ou danificado |
Inspeção e limpeza antes da instalação |
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Colimador (para lasers CW) |
Má qualidade, sujeira e danos nas lentes de colimação |
Limpe a lente de colimação ou substitua o colimador por uma lente de boa qualidade |
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Lente combinada |
Má qualidade, sujeira e danos nas lentes combinadas |
Selecione o laser vermelho independente ou substitua a lente combinadora de feixe por uma de boa qualidade |
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Espelho de campo |
Má qualidade, sujeira e danos nas lentes de campo |
Limpe a lente de campo ou substitua a lente de campo de quartzo |
Comparação de lentes fotossintéticas vermelhas e lentes térmicas
Comparação de lentes de campo e lentes térmicas
- A solução para o efeito de lente térmica causado pelas lentes de vários elementos ópticos em equipamentos de processamento de cabeça de corte/cabeça de soldagem é:
Cabeça de soldagem a laser
Cabeça de corte a laser
| Elemento óptico | Causas de lentes térmicas | Solução de efeito de lente térmica | |
|---|---|---|---|
| Cabeça de saída a laser | Lente ou cristal do cabeçote de saída sujo ou danificado | Inspeção e limpeza antes da instalação | |
| Cabeça de corte/cabeça de soldagem | Lente protetora superior | Má qualidade, sujeira e danos nas lentes | Limpe a lente ou substitua a lente por uma de boa qualidade |
| lente de colimação | |||
| Grupo de lentes de foco | |||
| Lente protetora inferior | |||
Comparação frontal e traseira da lente de proteção inferior e da lente térmica
Contraste frontal e traseiro da lente de foco e lente térmica
