激光切割頭的使用環(huán)境惡劣,為了保護(hù)內(nèi)部光路和核心部件,尤其是準(zhǔn)直和聚焦鏡等昂貴部件,切割頭都要安裝上下保護(hù)鏡片,切割過程中工件表面產(chǎn)生的粉塵和飛濺物,如果進(jìn)入切割頭就會(huì)對(duì)聚焦鏡造成嚴(yán)重傷害,而下保護(hù)鏡可以阻擋這些粉塵和飛濺物。
保護(hù)鏡的潔凈程度直接影響激光切割機(jī)的加工性能和質(zhì)量,如果鏡片臟污,不但影響切割效果和效率,還會(huì)進(jìn)一步造成切割頭內(nèi)部部件和激光器輸出頭燒毀,所以受限需要使用材質(zhì)好、透光率高、熱膨脹系數(shù)小的保護(hù)鏡,加工過程中當(dāng)鏡片臟污時(shí),需要進(jìn)行清潔或更換。
保護(hù)鏡片加工有特殊的工藝要求,從基底材料的選型,加工精度、表面瑕疵、鍍層、穩(wěn)定性、機(jī)械性(比重、脆性、抗拉、抗壓強(qiáng)度、硬度)、加工流程(備料、荒折、砂掛、研磨、芯取、鍍膜)均有不同的加工要求,生產(chǎn)的成品也經(jīng)過嚴(yán)格的品質(zhì)檢驗(yàn)才能出貨。
劣質(zhì)保護(hù)鏡為了降低成本,選用普通基底材料,鍍膜工藝沒有保證,透光率差、不耐熱、容易破裂,無法承受激光的穿透力,導(dǎo)致鏡片炸孔,破碎鏡片的粉粒會(huì)污染整個(gè)切割頭,從而使得包括聚焦鏡、傳感器等核心高價(jià)值部件損壞,維修費(fèi)用將高達(dá)新切割頭價(jià)格的20-50%,而且耽誤終端生產(chǎn)加工,造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。
劣質(zhì)保護(hù)鏡容易造成的不良影響
1.熱透鏡效應(yīng)導(dǎo)致切割頭焦點(diǎn)漂移
保護(hù)鏡片質(zhì)量差對(duì)激光吸收率會(huì)增大,連續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間照射后,溫度升高產(chǎn)生熱變形,進(jìn)而引起熱透鏡效應(yīng)導(dǎo)致切割頭焦點(diǎn)漂移,功率越高、加工高反材料,光學(xué)元件受熱膨脹越迅速,熱透鏡越明顯。
切割不銹鋼時(shí),熱透鏡效應(yīng)焦點(diǎn)漂移會(huì)造成切割斷面效果不一致,掛渣越來越多,甚至出現(xiàn)切割不斷問題;切割碳鋼時(shí),熱透鏡效應(yīng)會(huì)造成底部熔渣越來越多,切割不斷問題。
2.保護(hù)鏡燒點(diǎn)/燒穿
質(zhì)量差的下保護(hù)鏡片,在加工過程中,阻擋粉塵和飛濺物能力差,易出現(xiàn)燒點(diǎn);對(duì)于萬瓦超高功率加工頭,保護(hù)鏡片更需慎重選擇,質(zhì)量差的保護(hù)鏡片在萬瓦激光作用下,嚴(yán)重情況會(huì)直接造成鏡片燒穿。
■保護(hù)鏡燒點(diǎn)/燒穿
3.聚焦鏡燒點(diǎn)
保護(hù)鏡燒穿后,如未及時(shí)發(fā)現(xiàn),持續(xù)出光加工,切割產(chǎn)生顆粒煙塵升騰污染安裝組件、密封圈和聚焦鏡下表面,連帶造成聚焦鏡表面的燒點(diǎn),需深度清潔及更換整套安裝組件和聚焦鏡模塊。
■從左到右分別是密封圈燒毀、傳感/安裝組件污染、聚焦鏡燒點(diǎn)
4.激光器輸出頭燒壞
對(duì)于萬瓦激光設(shè)備,一旦保護(hù)鏡燒穿,在萬瓦超高功率作用下,極易瞬間連帶切割頭內(nèi)部準(zhǔn)直、聚焦鏡模塊燒毀。最嚴(yán)重情況下,當(dāng)切割頭內(nèi)部光學(xué)元件損壞后會(huì)發(fā)生光路異常,回頭導(dǎo)致激光器光纖輸出頭的窗口片異常發(fā)熱,最終燒壞QBH或者LOE晶體,需要更換整個(gè)激光輸出頭。
■激光器輸出頭窗口片燒點(diǎn)(左圖),激光器輸出頭晶體燒毀(右圖)
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