¿Qué es el efecto de lente térmica ?
La absortividad del láser aumenta debido a la mala calidad, la suciedad y los daños en los elementos ópticos. La exposición continua a rayos láser durante un período prolongado de tiempo puede causar deformación térmica, cambiando el índice de refracción del elemento óptico transmisor y cambiando la dirección de reflexión del elemento óptico reflectante.
Esto resulta en un cambio en la posición del foco del láser (cintura del haz), afectando su aplicación. Los elementos ópticos transparentes tienen una mayor absortividad del láser y un mayor aumento de temperatura, lo que hace que el efecto de lente térmica sea más pronunciado.
En este artículo, analizaremos los elementos ópticos que son susceptibles a problemas de lentes térmicas en diversos equipos de aplicación láser.
La influencia del efecto térmico en la aplicación de metal.
Cuanto más rápida sea la expansión térmica de un elemento óptico, más prominente será su efecto de lente térmica como resultado de la alta potencia y el procesamiento avanzado de materiales inversos.
El efecto de lente térmica se produce cuando el calor hace que el elemento óptico se expanda, lo que provoca un aumento en la potencia de enfoque, una reducción en el tamaño del punto focal y una longitud y profundidad focal más cortas.
Estos fenómenos pueden provocar inestabilidad durante el procesamiento con láser y, en última instancia, afectar su eficacia.
1. La influencia en el marcado
(1) Oscurecimiento de alúmina:
Cuando se produce el efecto de lente térmica, la distancia focal disminuye, la densidad de energía superficial del material disminuye y el oscurecimiento de la alúmina se vuelve imposible. En casos graves, el efecto de atenuación en el centro y el borde puede volverse inconsistente.
(2) Tallado en metal profundo:
Las esculturas de metal profundo suelen utilizar espejos de campo con una distancia focal reducida (profundidad de enfoque).
Durante el tallado profundo de alta potencia, el efecto de lente térmica hace que la densidad de energía del material disminuya rápidamente, lo que resulta en una menor profundidad en el metal.
Debido a la mayor expansión en el centro del elemento óptico en comparación con el borde, el centro es menos profundo y la profundidad a su alrededor es desigual.
(3) Corte de hojas :
Los láseres de fibra pulsada utilizan una única velocidad lenta o múltiples métodos de corte rápido, según el tipo de material que se procesa.
Debido a la rápida expansión térmica y contracción por enfriamiento que se produce en un período de tiempo muy corto (<1 s), la posición de corte inicial puede cortarse con éxito, mientras que otras posiciones pueden no cortarse.
2. Influencia en la soldadura
(1) Soldadura por puntos de chapa:
Cuando se utiliza un láser de fibra de alta potencia para soldar por puntos láminas de metal, el efecto de lente térmica puede provocar tamaños de juntas inconsistentes, soldadura inestable y fuerza de tracción insuficiente.
(2) Soldadura continua de metal:
La reflectividad del metal durante la soldadura ligera continua es mayor en comparación con la del corte.
En la soldadura de alta potencia, el efecto de lente térmica puede hacer que la parte frontal de la soldadura sea normal, mientras que la parte posterior puede ser poco profunda o completamente impenetrable.
El efecto de lente térmica es especialmente pronunciado al soldar aluminio y cobre, que son materiales altamente reflectantes.
3. Influencia en el corte
(1) Corte de acero inoxidable :
Al cortar acero inoxidable, el efecto de lente térmica puede provocar superficies de corte inconsistentes, aumento de escoria e incluso dificultad para mantener un corte continuo.
(2) Corte de acero al carbono :
Al cortar acero al carbono, el efecto de lente térmica puede provocar un aumento de escoria en la parte inferior y dificultades para mantener un corte continuo.
Solución para efecto lente térmica
- La solución al efecto de lente térmica causado por la lente de varios elementos ópticos en equipos de procesamiento de lentes vibrantes es:
Galvanómetro
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elemento óptico |
Causas de las lentes térmicas |
Solución de efecto de lente térmica |
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cabezal de salida láser |
Lente o cristal del cabezal de salida sucio o dañado |
Inspección y limpieza antes de la instalación. |
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Colimador (para láseres CW) |
Mala calidad, suciedad y daños en las lentes de colimación. |
Limpie la lente colimadora o reemplace el colimador con una lente de buena calidad |
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Lente combinada |
Mala calidad, suciedad y daños en lentes combinadas. |
Seleccione un láser rojo independiente o reemplace la lente combinadora de haz por una de buena calidad |
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espejo de campo |
Mala calidad, suciedad y daños en las lentes de campo. |
Limpie la lente de campo o reemplace la lente de campo de cuarzo. |
Comparación de lentes fotosintéticas rojas y lentes térmicas.
Comparación de lentes de campo y lentes térmicas
- La solución al efecto de lentes térmicas causado por las lentes de varios elementos ópticos en los equipos de procesamiento de cabezales de corte/cabezales de soldadura es:
cabezal de soldadura láser
cabezal de corte por láser
| elemento óptico | Causas de las lentes térmicas | Solución de efecto de lente térmica | |
|---|---|---|---|
| cabezal de salida láser | Lente o cristal del cabezal de salida sucio o dañado | Inspección y limpieza antes de la instalación. | |
| cabezal de corte/cabezal de soldadura | Lente protectora superior | Mala calidad, suciedad y daños en las lentes. | Limpie la lente o reemplácela por una de buena calidad. |
| lente colimadora | |||
| Grupo de lentes de enfoque | |||
| Lente protectora inferior | |||
Comparación frontal y posterior de lentes de protección inferior y lentes térmicas
Contraste frontal y posterior de la lente de enfoque y la lente térmica.
