Thermische Linseneffekte in Laseranwendungen: Lösungen und Einblicke | MachineMFG

Thermische Linseneffekte bei Laseranwendungen: Lösungen und Einblicke

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Was ist der thermische Linseneffekt?

Das Laserabsorptionsvermögen erhöht sich aufgrund von schlechter Qualität, Verschmutzung und Beschädigung der optischen Elemente. Wenn sie über einen längeren Zeitraum hinweg Laserstrahlen ausgesetzt sind, kann es zu einer thermischen Verformung kommen, die den Brechungsindex des optischen Übertragungselements verändert und die Reflexionsrichtung des optischen Reflexionselements ändert.

Dies führt zu einer Veränderung der Position des Laserfokus (Strahltaille), was seine Anwendung beeinträchtigt. Die transparenten optischen Elemente haben ein höheres Laserabsorptionsvermögen und einen stärkeren Temperaturanstieg, wodurch der thermische Linseneffekt stärker ausgeprägt ist.

In diesem Artikel werden wir die optischen Elemente analysieren, die in verschiedenen Laseranwendungsgeräten für Probleme mit thermischen Linsen anfällig sind.

Der Einfluss von thermal lens-Effekt in der aAnwendung von laser

Je schneller sich ein optisches Element thermisch ausdehnt, desto ausgeprägter ist sein thermischer Linseneffekt, der sich aus der hohen Leistung und der fortschrittlichen Verarbeitung der inversen Materialien ergibt.

Der thermische Linseneffekt tritt auf, wenn sich das optische Element durch die Wärme ausdehnt, was zu einer Erhöhung der Fokussierleistung, einer Verringerung der Brennfleckgröße und einer kürzeren Brennweite und Tiefe führt.

Diese Phänomene können zu Instabilität während Laserbearbeitungwas sich letztlich auf seine Wirksamkeit auswirkt.

1. Der Einfluss auf die Kennzeichnung

(1) Schwärzung der Tonerde:

Wenn der thermische Linseneffekt auftritt, verkürzt sich die Brennweite, die Oberflächenenergiedichte des Materials nimmt ab, und die Schwärzung von Aluminiumoxid wird unmöglich. In schweren Fällen kann der Schwärzungseffekt in der Mitte und am Rand uneinheitlich werden.

Schwärzen von Aluminiumoxid

(2) Tiefes Metallschnitzen:

Bei tiefen Metallskulpturen werden in der Regel Feldspiegel mit geringer Brennweite (Tiefenschärfe) verwendet.

Beim Tiefschneiden mit hoher Leistung bewirkt der thermische Linseneffekt, dass die Energiedichte des Materials schnell abnimmt, was zu einer geringeren Tiefe im Metall führt.

Aufgrund der größeren Ausdehnung in der Mitte des optischen Elements im Vergleich zum Rand ist die Mitte flacher und die Tiefe um sie herum ist ungleichmäßig.

Tiefes Schnitzen von Metall

(3) SHieb- und Stichwunden:

Gepulste Faserlaser verwenden je nach Art des zu bearbeitenden Materials entweder eine einzige langsame Geschwindigkeit oder mehrere schnelle Schneidverfahren.

Aufgrund der schnellen thermischen Ausdehnung und Abkühlung, die in einem sehr kurzen Zeitrahmen (< 1 s) erfolgt, kann die Ausgangsposition des Schnittes erfolgreich durchgeschnitten werden, während andere Positionen möglicherweise nicht geschnitten werden können.

2. Beeinflussung Schweißen

(1) Blech Punktschweißen:

Bei der Verwendung eines leistungsstarken Faserlaser Beim Punktschweißen von Blechen kann der thermische Linseneffekt zu uneinheitlichen Fugengrößen, instabiler Schweißung und unzureichender Ziehkraft führen.

(2) Continuierliches Metallschweißen:

Das Reflexionsvermögen von Metall bei kontinuierlicher Lichtschweißen ist höher als die beim Schneiden.

Beim Hochleistungsschweißen kann der thermische Linseneffekt dazu führen, dass der vordere Teil der Schweißnaht normal ist, während der hintere Teil flach oder völlig undurchdringlich sein kann.

Der Effekt der thermischen Linse ist besonders ausgeprägt beim Schweißen von Aluminium und Kupfer, die stark reflektierende Materialien sind.

Kontinuierliches Metallschweißen

3. Einfluss auf das Schneiden

(1) Stainless Stahlschneiden:

Wenn Schneiden von rostfreiem StahlDer thermische Linseneffekt kann zu inkonsistenten Schnittflächen, erhöhtem Schlackenanfall und sogar zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Schnitts führen.

(2) Carbon Stahl schneiden:

Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl kann der thermische Linseneffekt zu einem Anstieg der Schlacke am Boden und zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Schnitts führen.

Schneiden von Kohlenstoffstahl

Lösung für den thermischen Linseneffekt

  1. Die Lösung für den thermischen Linseneffekt, der durch die Linsen verschiedener optischer Elemente in vibrierenden Linsenbearbeitungsgeräten verursacht wird, ist:
Galvanometer

Galvanometer

Optisches ElementUrsachen der thermischen LinseLösung des thermischen Linseneffekts
Laser-AusgangskopfVerschmutzte oder beschädigte Linse oder Kristall des AusgabekopfesInspektion und Reinigung vor dem Einbau
Kollimator (für CW-Laser)Schlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung der KollimationslinseReinigen Sie die Kollimationslinse oder ersetzen Sie den Kollimator durch eine Linse guter Qualität.
Kombinierte LinseSchlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung der SammellinseWählen Sie den eigenständigen roten Laser oder ersetzen Sie die Sammellinse durch eine gute Qualität
FeldspiegelSchlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung des ObjektivsReinigen Sie die Feldlinse oder tauschen Sie die Quarzfeldlinse aus.
Vergleich von roter photosynthetischer Linse und thermischer Linse

Vergleich von roter photosynthetischer Linse und thermischer Linse

Vergleich von Feldlinse und thermischer Linse

Vergleich von Feldlinse und thermischer Linse

  1. Die Lösung für den thermischen Linseneffekt, der durch die Linsen verschiedener optischer Elemente in Schneidkopf-/Schweißkopf-Bearbeitungsanlagen verursacht wird, ist:
Laserschweißkopf

Laserschweißen Kopf

Laserschneidkopf

Laserschneidkopf

Optisches ElementUrsachen der thermischen LinseLösung des thermischen Linseneffekts
Laser-AusgangskopfVerschmutzte oder beschädigte Linse oder Kristall des AusgabekopfesInspektion und Reinigung vor dem Einbau
Schneidkopf/SchweißkopfObere SchutzscheibeSchlechte Qualität, Schmutz und Beschädigung des ObjektivsReinigen Sie die Linse oder ersetzen Sie sie durch eine Linse guter Qualität.
Kollimationslinse
Fokussierlinsengruppe
Untere Schutzscheibe
Vorder- und Rückseite der unteren Schutzscheibe und der thermischen Linse im Vergleich

Vorder- und Rückseite der unteren Schutzscheibe und der thermischen Linse im Vergleich

Vorderer und hinterer Kontrast der Fokussierlinse und der thermischen Linse

Vorderer und hinterer Kontrast der Fokussierlinse und der thermischen Linse

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