Главная / Блог / Устройство лазерной головы для резки металла

Содержание:

1. Из каких компонентов состоит
2. Коллиматор
3. Охладитель
4. Линза
5. Защитное стекло
6. Система слежения

Под термином «лазерная голова» подразумевается устройство, которое принимает на себя лазерное излучение, фокусирует его и направляет на разрезаемую плоскость. Именно с её помощью производится резка металла с теми свойствами, которые недоступны при использовании остальных методов (гидроабразивная, механическая, плазменная и так далее). Многие ошибочно полагают, что головка — это просто фокусирующая линза, от которой не зависит качество реза, итоговая мощность генерируемого лазерного луча. Естественно, это заблуждение.

Основные базовые элементы лазерной головки:

• коллиматор;
• охладитель;
• линза;
• набор защитных стекол.

Задача коллиматора — выстраивать в единую параллельную плоскость все генерируемые лазерные лучи. Именно с его помощью достигается высокая степень направленности, что и обеспечивает максимально эффективную, а главное — аккуратную резку.
Основа коллиматора — это линза, а также центрирующий модуль, который точно корректирует положение элемента, ведь только в этом случае получается высоконаправленный лазерный луч.
Также коллиматор нередко оснащается дополнительным набором датчиков для более точного позиционирования. Технологий, которые здесь используют производители — множество, они постоянно совершенствуются.

Коллиматор пропускает через себя весь лазерный поток. Поэтому в процессе работы — сильно нагревается. При достижении критических температур может выйти из строя как корректирующий модуль, так и сама линза. Ведь нагрев может достигать и нескольких тысяч градусов по Цельсию: практически ни один материал не может устоять от такой нагрузки.
Поэтому коллиматор постоянно охлаждают. Вариантов, как это делается — множество. Самый простой и эффективный — это формирование герметичного охлаждающего контура, обволакивающего все ключевые элементы коллиматора. Вода там подается постоянно, что и не позволяет устройству нагреваться свыше 100 градусов в процессе постоянной работы.

Также в коллиматорах повышенной мощности сейчас нередко встречаются газо-жидкостные радиаторы. В них тепло отводится за счет перехода теплоносителя из газообразного состояния в жидкое (подобный принцип используется в бытовых холодильниках, где в систему циркулирования закачивается фреон). Это более массивная и дорогостоящая установка, но и используется в самых высокопроизводительных лазерных головках.

Линза применяется для итоговой фокусировки лазерного луча, то есть для создания параллельно излучающих фотоновых потоков с одинаковой частотой колебания. Естественно, это не простая линза, как используется в обычных очках. Она изготавливается из высокопрочного стекла повышенной прозрачности. Благодаря этому повышается итоговая мощность лазера, снижается нагрев коллиматора, достигается большая производительность лазерного резака.
В большинстве головок используется, как правило, целая система из оптических линз. Это позволяет фокусировать луч максимально точно, повышая КПД и уменьшая тепловое рассеивание.
Линзы бывают нескольких типов, в том числе с поляризационным слоем. Все зависит от того, для каких задач используется лазерная головка (резка, гравировка, формирование заготовки и так далее).

Линзы лазерной головки очень чувствительны к любому типу загрязнения и являются одними из самых дорогостоящих расходных элементов. Поэтому для их защиты используются защитные стекла. Они изготавливаются из особо прочного материала, с повышенным коэффициентом прозрачности.
Ключевая задача защитных стекол — защищать элементы лазерной головки от негативного воздействия окружающей среды. Но при этом косвенно они помогают отводить тепло (обладают высокой степенью теплопроводности, сопоставимой с теплоносителями).

А управляет непосредственно работой лазерной головки система слежения. Она представляет собой модуль, управляемый через программный блок (для максимальной точности). И это также позволяет косвенно регулировать мощность излучения, использовать лазерные головки для выполнения широкого спектра производственных задач. В дополнение к этому — упрощается эксплуатация лазерного резака. По сути, управляется и контролируется он одним оператором, который вводит все требуемые координаты и отслеживает процесс реализации задания.

Система слежения также комплектуется датчиком высоты. Именно с его помощью поддерживается единое фокусное расстояние от самой головки до плоскости разрезаемого металла (заготовка ведь не обязательно обладает абсолютной ровностью).
И так, лазерная головка — это многокомпонентное высокоточное устройство. Логично, что стоить дешево она не может, так как в её производстве используются особенные материалы. И допуск — менее 0,1 мкм для всех элементов. Только в этом случае лазерная голова выполняет в полной мере поставленную задачу, а главное — прослужит долго.