Lösung des Problems der hohen Reflexion in Faserlasern

Was bedeutet hohe Reflexion? Im Allgemeinen bezieht sich eine hohe Reflexion auf den geringen Widerstand der verarbeiteten Materialien, eine glatte Oberfläche und eine geringe Absorptionsrate von Nahinfrarotlasern. Die Abbildung zeigt den Absorptionskoeffizienten gängiger Metallelemente, der zur Emission einer großen Anzahl von Lasern führt. Darüber hinaus ist bei den meisten Laseranwendungen die [...]

Inhaltsverzeichnis

Was ist hohe Reflexion?

Im Allgemeinen ist eine hohe Reflexion auf den geringen Widerstand der verarbeiteten Materialien, eine glatte Oberfläche und eine geringe Absorptionsrate von Nahinfrarotlasern zurückzuführen. Die Abbildung zeigt den Absorptionskoeffizienten gängiger Metallelemente, der zur Emission einer großen Anzahl von Lasern führt.

Außerdem befindet sich das Material bei den meisten Laseranwendungen senkrecht zum Laser oder in einem kleinen Neigungswinkel.

Infolgedessen tritt der zurückgeworfene Laser wieder in den Ausgangskopf ein, und sogar ein Teil des zurückgeworfenen Lichts wird in die Energieübertragungsfaser eingekoppelt und zurück in den Laser übertragen, was zu kontinuierlich hohen Temperaturen in den Kernkomponenten des Lasers führt.

Was ist eine hohe Reflexion?

Spezifisches Implementierungsschema der Antireflexion

Bei der Bearbeitung hochreflektierender Materialien kann der hochreflektierende Laser den Schneid- oder Schweißkopf und die Laserquelle beschädigen, wenn er in die Laserquelle eindringt. Dies gilt insbesondere für Hochleistungs-Faserlaserprodukte, bei denen die zurückkehrende Laserleistung deutlich höher ist und das Risiko von Schäden größer ist. Wenn das Material während des Schneidens nicht durchdrungen wird, kann das zurückgestrahlte Licht mit hoher Leistung in das Innere des Lasers zurückstrahlen und Schäden verursachen.

Um diese Probleme zu lösen, hat das F&E-Team von Raycus Laser hat einen vierstufigen Schutz gegen hochreflektierendes Licht entwickelt und verschiedene Funktionen zur Überwachung des Rücklichts hinzugefügt, um den Echtzeitschutz des Lasers im Falle einer anormalen Verarbeitung zu gewährleisten.

01 CLass IV Lichtdesign mit hohem Reflexionsgrad

Anti-Hoch-Reflexions-Design des optischen Kabelausgangskopfes

Die von Raycus Laser entwickelten QBH-, QD- und QP-Glasfaser-Ausgangsköpfe sind so konzipiert, dass sie unkontrollierbares Rücklicht effektiv in absorbierbares Licht und Wärme umwandeln, wodurch die Wärmeaufnahme- und -ableitungskapazität des Ausgangskopfes verbessert und die Auswirkungen des Rücklichts auf die internen Komponenten minimiert werden.

In der Laserbearbeitung System kann der Rücklichtlaser auf den Kopf des optischen Ausgangskabels auftreffen und eine Erhitzung oder Beschädigung verursachen. Um die Sicherheit des optischen Ausgangskabels zu gewährleisten, wurde in das optische Ausgangskabel eine primäre Rücklichtabstreifvorrichtung integriert, wie in der Abbildung gezeigt, zusätzlich zum ursprünglichen Design.

Antireflexionsdesign des optischen Kabelausgangskopfes

Das am Ende des optischen Kabels angebrachte Antireflexionsdesign trägt dazu bei, die Beschädigung der internen optischen Struktur des Lasers zu verringern, indem der größte Teil des zurückgeworfenen Lasers sofort abgeschält wird. Diese Konstruktion in Verbindung mit einem Wasserkühlsystem absorbiert den zurückgestrahlten Laser effektiv und verhindert seine thermischen Auswirkungen auf den Ausgangskopf des optischen Kabels.

Zweistufiges Antireflexionsdesign im Strahlvereinigungsmodul

Multimodul-Hochleistungslaserprodukte werden in erster Linie aus mehreren Einheitsmodulen in einer Strahlkombination aufgebaut.

Beim Schneiden von hochreflektierenden Materialien kann es vorkommen, dass ein Teil des Lichts durch das optische Ausgangskabel zurück in die Strahlenkombination übertragen wird, selbst wenn es das primäre Antireflexionsdesign am Kabel passiert hat.

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der optischen Geräte und des optischen Weges innerhalb der Strahlenkombination zu gewährleisten, wird daher ein zweistufiger Schutz gegen hohe Reflexion hinzugefügt, wie in der Abbildung dargestellt.

Zweistufiges Antireflexionsdesign im Strahlvereinigungsmodul

Das schrittweise Abstreifen des Rücklauflasers gewährleistet die Sicherheit der optischen Vorrichtungen zum Schutz vor hoher Reflexion und reduziert die Auswirkungen des Rücklauflasers auf die optische Pfadstruktur des Lasers.

Antireflektierendes Design im Gerätemodul

Da sich im Modul ein optischer Resonator befindet, kann der Laser mit niedriger Leistung, der in den Resonator eintritt und dort wiederholt verstärkt wird, die optische Stabilität des Lasers ernsthaft beeinträchtigen und die Wahrscheinlichkeit von Laserschäden erhöhen.

Um die Stabilität und Zuverlässigkeit des Lasers beim Rückwärtsschneiden mit hoher Leistung zu verbessern, enthält das Modul in Verbindung mit dem optischen Pfad eine Vorrichtung zur Verhinderung hoher Reflexionen, wie in der Abbildung dargestellt.

Antireflektierendes Design im Gerätemodul

02 Mehrfaches hochreflektierendes Software-Überwachungsdesign (nacheinander eingeführt)

Der Softwareschutz bei hoher Reflexion bezieht sich auf den Überwachungs- und Schutzmechanismus, der aktiviert wird, wenn bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Reflexion eine vom Laser erzeugte starke Rückreflexion in das optische System des Lasers eindringt und zu einer Instabilität des Laserbetriebs oder einer Beschädigung der optischen Geräte führt.

Während die Antireflexionsvorrichtung sicherstellen kann, dass der Laser innerhalb einer bestimmten Rücklaufzeit weiterhin ohne Schaden funktioniert, ist die Laserleistung Schwellenwert, so besteht dennoch die Gefahr von Schäden, wenn dieser Schwellenwert überschritten wird. Um einen rechtzeitigen Schutz des Lasers im Falle einer übermäßigen Laserrückleistung zu gewährleisten, wurden in Hochleistungslaserprodukten mit mehreren Modulen mehrere hochwirksame Software-Schutzvorrichtungen eingebaut.

Entwurf eines hohen Entstörungsschutzes für optische Ausgangskabel

Wenn die optische Rücklaufleistung hoch ist, wird ein Teil des zurücklaufenden Lasers auf seinem ursprünglichen Weg zum optischen Ausgangskabel zurückgeführt, während der Rest direkt auf die Vorderseite des optischen Ausgangskabels trifft.

Durch die Erforschung der Integrationstechnologie für die Übertragung und Überwachung von Laserrückstrahlern haben wir mehrere Erkennungsfunktionen, wie z. B. die Laserüberwachung und die Überwachung des Rückstrahls, in die Temperaturüberwachung des optischen Kabels integriert, um eine Echtzeitüberwachung des Rückstrahlers zu ermöglichen.

Wenn die zurückgesendete Laserleistung die Kapazität des Lasers übersteigt, schaltet sich der Laser ab und ein Alarm ertönt, um Schäden zu vermeiden. Dies dient auch als Erinnerung für den Kunden, dass es ein Problem mit der Verarbeitung gibt.

Strahlenbündelung und hohe Schutzwirkung des optischen Moduls

Da es zwei Arten von Rückführungslasern gibt: Kernlaser und AuftragschweißlaserZusätzlich zu dem hochgradig schützenden Design des optischen Ausgangskabels haben wir auch ein hochgradig schützendes Modul in die Strahlenkombination eingebaut, um die Laserleistung bei der Rückübertragung zu überwachen und die Laserleistung bei der Rückkehr in Echtzeit zu verfolgen.

Dieses hochreflektierende Detektionsmodul kann sowohl den Kern- als auch den Mantel-Laser erkennen, wodurch das Risiko von Laserschäden, die durch den Kern-Rücklauflaser verursacht werden und die bei einer Überwachung nur des Mantel-Rücklauflasers unentdeckt bleiben könnten, effektiv reduziert wird.

Im Falle eines hohen Laserrücklaufs schaltet das Modul den Laser ab und löst einen Alarm aus, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Lasers zu gewährleisten.

03 Schnittprüfung

Aufgrund der geringen Laserabsorption und der hohen Wärmeleitfähigkeit von rotem Kupfer bleibt die Oberfläche des roten Kupfers in einem Spiegelzustand, so dass ein konstanter Laserstrom zum Lichtwellenleiter-Ausgangskopf zurückkehrt. Dies ermöglicht die Bewertung der Antireflexionsfähigkeiten des neuen Lichtwellenleiter-Ausgangskopfes.

Schneiden von Aluminium

Schneiden von Aluminium

Schneiden von rotem Kupfer und abnormales Schneiden

Schneiden von rotem Kupfer und abnormales Schneiden

Bei ordnungsgemäßem Betrieb kann der Raycus-Laser effektiv stark reflektierende Materialien schneiden, z. B. AluminiumplattenMessing und Rotkupfer, was zu effizienten Schnitten und erwünschten Querschnittseffekten führt.

Der Test der abnormalen Verarbeitung von hoher Reflexion wird durchgeführt, um die Fähigkeiten des Lasers gegen hohe Reflexion zu bewerten.

Beim Hin- und Herzeichnen auf einer roten Kupferplatte durchdringt der Laser die Platte nicht, was zu einem hohen Rücklicht führt. Trotzdem funktioniert der Laser weiterhin normal, was die starken Antireflexionsfähigkeiten des Raycus-Lasers unter Beweis stellt.

Signalanzeige

Signalanzeige

Der Test der hohen Reflexion zeigt, dass das Überwachungssignal für die hohe Reflexion während des Schneidevorgangs in Echtzeit auf den Bildschirm übertragen werden kann.

Im Falle einer anormalen Verarbeitung kann das hohe Reflexionssignal überwacht werden, dessen Wert innerhalb der Laserschwelle bleibt.

Wenn die hohe Reflexion einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Maschinenalarm aktiviert, um das Personal darauf hinzuweisen, den Vorgang auf Fehler zu überprüfen.

Der Verfahrenstechniker macht folgende Vorschläge für das Schneiden von hochreflektierenden Materialien:

(1) Beim Schneiden von Messing, Rotkupfer und anderen Materialien ist es ratsam, eine mäßige Geschwindigkeit beizubehalten und einen gewissen Freiraum zu lassen, um Extreme zu vermeiden.

(2) Rotes Kupfer muss mit Sauerstoff, nicht mit Stickstoff oder Luft geschnitten werden.

Im Falle der folgenden Probleme sollte die Maschine sofort zur Inspektion angehalten werden:

(1) Verschmutzung des unteren Schutzspiegels.

(2) Versagen des Eindringens in das Material beim Schneiden mit hoher Reflexion.

(3) Eindringen in das Material beim Schneiden mit hoher Reflexion, aber kein vollständiges Durchschneiden.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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