CO2 лазерийн цацрагийн фокусыг тохируулах нь тогтвортой бүтээлүүдийн хувьд

CO₂ лазерийн цацрагийн фокус яаж бүтээлүүдийн нарийн бүтээлүүд болон чанарыг тодорхойлдог

Фокусын урт, цацрагийн толгойн хэмжээ, чадал нягт: CO₂ лазерийн цацрагийн фокусыг засварлах үндсэн физик хуулиуд

CO₂ лазераар хийсэн сийлбэрийн нарийвчлал болон чанар нь гурван үндсэн оптик хүчин зүйлээс хамаардаг: линз нь ажиллаж буй материалаас хэр хол байрлах (фокусын урт), лазер туяаны хамгийн нягт цэг дээрх бодит өргөн (толбоны хэмжээ), мөн тодорхой талбайд энерги хэр төвлөрсөн (чадлын нягтрал). Фокусын уртыг 1.5-2 инч хүртэл богиносгоход толбоны хэмжээ заримдаа 0.01 миллиметр хүртэл багасдаг бөгөөд энэ нь чадлын нягтралыг нэлээд нэмэгдүүлдэг. Энэ нь микроны түвшинд үнэхээр нарийвчилсан ажил хийх боломжийг олгодог боловч энэ нь ихэвчлэн секундэд 200-300 мм-ийн хооронд удаан ажиллах гэсэн үг бөгөөд ингэснээр материал зохих ёсоор ууршихын оронд дулаанаас болж гэмтэхгүй. Нөгөөтэйгүүр, дөрвөн инч ба түүнээс дээш урт фокусын уртыг ашиглах үед толбоны хэмжээ гадаргуу дээгүүр энерги тархахтай зэрэгцэн нэмэгддэг. Энэ нь бидэнд илүү том талбайг хурдан хамрах боломжийг олгодог боловч нарийн ширийн зүйлийг бүтээх чадварыг алддаг. Чадлын нягтралын талаар санах ёстой чухал зүйл бол: толбоны хэмжээг хоёр дахин багасгавал чадлын нягтрал үнэндээ дөрөв дахин нэмэгддэг! Өөр өөр материалууд өөр өөр цэгүүдэд халж, ууршихад өөр өөрөөр хариу үйлдэл үзүүлдэг тул фокусын тохиргоог зөв хийх нь зөвхөн тод шугам үүсгэхээс гадна гадаргууг санамсаргүйгээр шатаах, хайлуулах зэрэг асуудлаас зайлсхийхэд маш чухал юм.

Фокусын гүн vs. материалны зузаан: хурдатгагч дүрсийн тогтвортой байх нь давхар, төвөгтэй дэд-дэлхийн хувьд яачин чухал вэ

Фокусын тогтвортой байх нь лазерны фокусын гүний хязгаарт багтахгүй материалны зузаан эсвэл гадаргуугийн бүтэцтэй зүйлсийг гравировка хийх үед үнэнхүү чухал болой. Үүнийг фокусын хавтгайнаас доош ба дээш лазерны цацрагийн хамгийн жижиг хэмжээний ойролцоогоор 10% хазайлт хүртэл хадгалагдах тэнхлэгийн зай гэж ойлгож болой. Ихэнх стандарт 2 инчийн линзүүд ойролцоогоор 2 мм фокусын гүн өгөө, гэтэд 4 инчийн линз рүү шилжих үед тэр зай ойролцоогоор 8 мм хүртэл сундарт. Асуудал нь жишээ нь модон материал, түүний үндсийн чиглэлд зузааны хэлбэрлэл өөрчлөгдөх, давхар акрил хавтгай, хүүрдүүр гадаргуут металлын хувьд үүнээс гадна үүсдэг. Түүнээс хойш лазер фокусоос гардаг, үүнээс гурван тодорхой асуудал үүсдэг, түүнүүдийг хэмжих болой:

• Доогуур хайлоо , фокусын хавтгайн доор цацрагийн тархалт нь гравиркын ирмүүдийг нариймтуулдаг;
• Харлах , хүчний нягт хангалтгүй бөөрнүүрлэлд (пиролиз) шингэншүүрлэд (вапоризацид) дүүрэн шүүрлэлд хүргэдэг;
• Бүтэн бус абляци , хэсгүүд дээрх энергийн тархалт төвөгтэй бөөрнүүрлэлд үлдсэн бүсүүд юм уу үлдэгдсэн хучилт үлдээдэг.

Үйлдвэрлэлийн зэрэгт 3D лазер толгойнууд динамик фокусын нөхөлт аргаар түүнийг шийддэг: фокусын байрлалыг бодит цагт (50 мс-аас бага задралтай) зөрүүг ±0,1 мм хүртэл хадгалж, төвөгтэй контур дагуу ч тогтвортой ирмүүдийн бүтэн бүтэц ба технологийн тогтвортой байдлыг хангаж.

Аж ахуйн CO₂ лазер туяа фокусын зөрүүг тохируулах арга ба баталгаажуулах арга

Туршилтын шархуудыг ашиглан гараар фокусын калибровка хийх, орхимын өргөн хэмжих, фокусын цэгийн зураглал

Автомат фокус зөв ажиллахгүй эсвэл зүгээр л ажиллахгүй байгаа үед гараар тохируулах нь фокусын тохиргоог шалгах, тохируулах гол арга хэвээр байна. Бодит ажилд ашиглагдах материалтай төстэй харагдах хаягдал материал дээр туршилтын түлэгдэлт хийж эхэл. Фокус цэгцтэй байх үед тэмдэг нь цэвэрхэн, тод, сайн тодосгогчтой харагдах ёстой бөгөөд ирмэгийн эргэн тойронд тийм ч их түлэгдэлт гарахгүй. Дараа нь муруйлтын өргөнийг шалгана уу, энэ нь үндсэндээ материалаар шулуун шугам хийсний дараа зүсэлт хэр өргөн гарч ирэхийг хэмжих гэсэн үг юм. Хэрэв хэмжилт нь хүлээгдэж байснаас нэмэх эсвэл хасах 0.1 мм-ээс их хэлбэлзвэл энэ нь ихэвчлэн фокустай ямар нэгэн зүйл буруу байгаа бөгөөд линзийг хөдөлгөх шаардлагатай гэсэн үг юм. Хамгийн сайн фокус хаана байгааг яг таг олохын тулд налуу туршилт хийж үзээрэй. Ажиллаж буй аливаа материалыг 10 орчим градус хазайлгаж, шулуун сийлбэр хий. Сийлбэрийн хамгийн нарийхан, хамгийн тод харагдаж байгаа хэсэг нь лазер хаана хамгийн их тусч, фокусыг хаана тохируулах ёстойг харуулна. Энэхүү гар аргаар хийх аргыг ашиглах нь модон эсвэл акрил материалаар ажиллах үед үүссэн ядаргаатай хонхорхойноос зайлсхийхэд тусалдаг бөгөөд бүрэн тэгш биш гадаргуутай ажиллах үед ч ирмэгүүд нь тодорхой хэвээр байх болно.

Автомат фокусын системийн үнэлэлт: давтамж, сенсорын хязгаарлалт, ажиллуулалт ба техник засварын асуудал промышленн бүтээгдэхүүний CO₂ лазер гравюр хийгчид

Автомат фокусын системүүд нь операторуудын гараар хийх шаардлагатай зүйлсийг багасгахын зэрэгцээ бүтээмжийг нэмэгдүүлдэг нь гарцаагүй. Гэхдээ эдгээр системүүд зохих туршилт, тогтмол засвар үйлчилгээгүйгээр найдвартай ажиллахгүй. Тэдгээр нь хангалттай тогтвортой эсэхийг шалгахын тулд стандарт зүйл дээр дор хаяж арван удаа шулуун фокусын туршилт хий. Үр дүн нь салбарын стандартад хүрэхийн тулд нэмэх эсвэл хасах 0.05 мм-ийн дотор байх ёстой. Мэдрэгчүүд гялалзсан металл эсвэл сойзоор бүрсэн хөнгөн цагаан эсвэл товойлгон арьс гэх мэт хачин гэрэл цацруулдаг материалуудтай харьцахдаа бэрхшээлтэй байдаг. Эдгээр гадаргуу нь системийг хаана фокуслаж байгаа талаар төөрөгдүүлдэг хачин дохиог буцааж өгдөг бөгөөд энэ нь сийлбэрийн ажлыг дутуу хийхэд хүргэдэг. Бүрэн үйлдвэрлэл эхлэхээс өмнө бодит дээжинд туршилтын түлэгдэлт хийх нь сайн арга юм. Цэвэр байлгах нь бас чухал. Оптик мэдрэгчүүд тоос шороо нь тэдний уншилтад саад учруулахаас сэргийлэхийн тулд долоо хоног бүр цэвэрлэгээ хийх шаардлагатай байдаг. Мөн NIST-ийн мөрдөх боломжтой хэв маягийг ашиглан гурван сар тутамд тохируулга хийхээ бүү мартаарай. Энэхүү дэглэмийг баримталснаар үйлдвэрүүд гэнэтийн зогсолтоос зайлсхийж, цаг хугацааны явцад фокусаа үнэн зөв байлгах боломжтой бөгөөд энэ нь ялангуяа олон төрлийн бүтээгдэхүүнийг өргөн хүрээнд боловсруулдаг байгууламжуудад чухал юм.

Материал-тодорхой нийцүүр ба ирмүүсийн бүтэн бүтэц хадгалахын тулд CO₂ лазерын цацрагийн фокусыг сонгомжлолын аргаар тохируулах

Фокусын хазайлтас үүсгэсэн дутагдал: мод, акрил ба давхарлагат металл дээрх галдаж хуучирч, доогуур шүүрч, бүтэн устахгүй бөөрсгөлтийг хэмжих

Хамгийн бага фокусын алдаа ч газрын танил гравировка материалууд дээр тодорхой, хэмжигдэх дутагдал үүсгэдэг — түүний шалтгаан нь фокусын хазайлт нь материал-тодорхой устахгүй хязгаарын хувьд цахилгаан хүчдийн нягт ба гүнзгийн тархалтыг яаж өөрчлөх явдалд оршит.

Мод харлах нь ихэвчлэн хүчлийн нягт 12 Вт/мм²-с доош унах үед ажиглагддаг. Энэ үед шаталт процессын тундай хөндлөн шаталт (пиролиз) рүү шилжин, цэвэр ууршилт бүрэн зогсож, бүрэн биш пиролиз үүсдаг. Акрил материалын хувьд дулааны тархалт материал дээр төвдөөс хазайж тархадаг тул ирмүүсний гүнзгийрүүлэлтийн асуудал үүсдаг. Фокусын бага зүйл хазайлт (0,2 мм) нь ирмүүсний өнцгийг 15–25 градусаар нэмэгдүүлж, эцсийн хэмжээний нарийн төвөгтэй бүрдүүлэлтдээ нөлөөлдөг. Давхарга покрыт металлүүдийн хувьд ч асуудал үүсдаг. Хэрэв лазерийн оройн дулааны нягт покрыт давхарга болон металлын суурин хоорондын холбоосыг бүрэн салгаж чадахгүй бол, боловсруулалтын дараа 10% илүү покрыт давхарга үлдмүүлдөг. Үлдмүүлсэн покрыт давхарга дараа үүсгүүлж чадах бүх төрлийн асуудлыг үүсгүүлдөг.

Судалгаагаар модон дээр зүсэх үед хагас миллиметр орчим фокусгүйжүүлэлт хийхэд нүүрстөрөгчийн үлдэгдлийн гүн нь зөв фокустай зүсэлттэй харьцуулахад хоёр дахин нэмэгддэг болохыг харуулсан. Нийлэг материалууд нь бүр ч илүү хувьсах чадвартай бөгөөд ижил төстэй нөхцөлд ирмэгийн өргөн 30 орчим хувиар өөрчлөгддөг. Бүрсэн металл гадаргуугийн хувьд фокусын 0.3 мм-ээс хэтэрсэн аливаа шилжилт нь гүйцэтгэлийн үзүүлэлтэд ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд ихэвчлэн бүрхүүл арилгах үр ашгийг 40% хүртэл бууруулдаг. Тийм ч учраас олон цехүүд фокусын цэгийн зураглалын тогтмол техникийг ашигладаг хэвээр байна. Хяналттай туршилтын түлэгдэлтийг болгоомжтой ирмэгийн хэмжилттэй хослуулан ийм төрлийн асуудлаас урьдчилан сэргийлэх гол арга хэвээр байна. Төгс биш ч гэсэн энэ арга нь боловсруулж буй материалын янз бүрийн багцуудын хоорондын ялгаанаас үл хамааран ирмэгийн чанарыг тогтвортой байлгахад тусалдаг.

НӨАТ-ын хэсэг

Лазер сийлбэрт фокусын урт гэж юу вэ?

Фокусын зай нь гравирт хийх материал ба линз хоорондын зайг илтгэдэг, түүн дээр лазерын цацрагийн нарийн нарийвчлал ба хэмжээ нөлөөлдөг.

Лазер гравирт хийхдээ хүчний нягт юунаас важны?

Хүчний нягт нь лазерын материал хаях чадварыг тодорхойлдөг, мөн түүнийг гэмтээхгүйн тулд чухал ач холбогдолтой.

Лазер гравирт хийх төхөөрөмжүүдийн автомата фокусировка систем яаж ажилладаг?

Автомата фокусировка систем нь нарийн нарийвчлалыг хадгалахын тулд лазерын фокусыг автоматаар тохируулдөг, гэтэдүүн зөв ажиллахын тулд түүнийг бүрдүүлж, шинэчлэн үзэх шаардлагатай.

Буруу лазер фокусировкаас үүсдэг түгээмпил гэмтлийн жишээ нь юу?

Түгээмпил гэмтлийн жишээ нь модонд гарч буй харланхуй, акрилд үүсдэг доогуур хайлоо, хучилттай металлын дээрх бүтэн биш абляци.