Laser CO2 qui coupe la tôle (4 / 7 étapes)

Étape 4: Laser optique

Découpe de tôle nécessite une densité de puissance de 10 watts 6/2 (source : Mike Klos @ mécanismes laser)

Convertir en millimètres, c’est 1550 watts/mm2. (utilisant l’équation: 1 in2 = 645 mm2)

Un laser de 100 watts peut atteindre une densité de puissance 1550 watts/mm2 dans une taille de tache qui est 0,6452 mm2

Une taille de tache qui est 0,6452 mm2 a un diamètre de .28mm ou 280 microns (à l’aide de la zone = pi * (d/2)2)

280 microns ! Si je peux livrer 100 watts à une tache de 280 microns, je devrais être capable de couper du métal. C’est trop facile.

Pourquoi ? Eh bien, comment grand diamètre puis-je m’attendre avec mon optique ? L’information sur mon faisceau de diamètre varie. J’ai lu qu'il va n’importe où entre 1,6 et 2,3 mm.

À 1,6 mm, si j’ai une extension de faisceau 3 x je reçois 4,8 mm, qui sera micron 103 en utilisant une longueur focale de 1.5 po

(équation : diamètre =. 013 * M2 * (fl/P) où M2 est égal à 1, et D est le diamètre du faisceau entrant. Voir ce site.

Si j’ai remplacer dans un M2 de 1.5, je reçois toujours de 150 microns de diamètre. Donc d’après les calculs, je devrais être en mesure de livrer une densité de puissance nécessaire est 10 watts6 par pouce carré.

Remarque : je voudrais vous entendre parler de quelqu'un qui pourrait confirmer que 10 watts6 par pouce est la densité de puissance j’ai besoin.

Note : la raison pour laquelle que j’ai acheté le microscope devait être capable de mesurer en micron--j’espère que je peux l’utiliser pour vérifier mon diamètre de faisceau

Chambres m’a donné quelques excellents commentaires sur mon post sur les tailles de faisceau. Il fait remarquer que la taille de faisceau attendus peut être prise de cette table pour le G100 :

Vs de distance de Laser (mm) diamètre de faisceau (mm)

0 distance mm = diamètre de faisceau de 1,9 mm
250 entraxe mm = diamètre de faisceau de 2,9 mm
500 distance mm = diamètre de faisceau de 4,7 mm
750 distance mm = diamètre de faisceau de 6,7 mm
distance de 1000 mm = diamètre de faisceau de 8,7 mm
distance de 1500 mm = diamètre de faisceau de 12,9 mm
distance de 2000 mm = diamètre de faisceau de 17,2 mm

Dans son cas, la focale de la dinstace du laser est de 500 mm. J’ai donc, sans n’importe quel extenseur de faisceau... (Supposons que M2 = 1,5)

diamètre =. 013 * 1,5 * (38,1/4,7) = 0,158 mm

La distance à mon extenseur de faisceau est 33cm, donc à l’aide de ce tableau, la taille du faisceau sera environ 3,5 mm quand il va dans le contrôle expander. L’extenseur de faisceau est 3 fois la taille d’origine, donc le rayon ira à 10,5 mm.

Selon l’équation :

diamètre =. 013 * 1,5 * (38.1/10.5) = 0,071 mm

Il s’agit d’une grande taille de spot. Le problème sera ma profondeur de champ. Ceci est basé sur les formules figurant sur ce site :

http://www.Parallax-Tech.com/FAQ.htm

Profondeur de champ est la gamme de distance qu’un objet peut être placé devant l’objectif et encore se couper. La formule pour la profondeur de champ est

DDL = longueur d’onde de 2,5 x x (focal_length / beam_diameter)2

pour le laser G100, il calcule à :

DDL = 0,027 * (focal_length / beam_diameter)2

L’optique du laser
Le système de livraison de faisceau est composé d’un miroir courbe, une tête de traitement, un exhausteur de qualité de coupe et polarisant circulaire et une extension de faisceau. Afin de pouvoir fixer l’amplificateur de qualité de coupe sur les adaptateurs de deux G-100 ont été usinées en aluminium (1, 2). L’amplificateur de qualité de coupe améliore la forme du faisceau G-100, et le polariseur circulaire empêche le faisceau reflétant dans la tête du laser. Les deux parties venaient de Mécanismes de Laser. La tête de coupe a été fabriquée par Haas LTI.

Le directeur de la tête de coupe est que le faisceau pénètre dans la partie supérieure de la tête et il est ordonné à une lentille de focalisation qui se trouve dans le centre de la cavité tête de coupe. Un faisceau concentré sort par le bas de la buse de tête de coupe. Gaz, tels que l’oxygène, est injecté dans le côté de la chambre sous la lentille de focalisation. Ce gaz quitte la buse avec le faisceau et le laser poutre/oxygène combinaison sert à vaporiser l’acier pour la découpe.

L’optique du laser
Le système de livraison de faisceau est composé d’un miroir courbe, une tête de traitement, un exhausteur de qualité de coupe et polarisant circulaire et une extension de faisceau. Afin de pouvoir fixer l’amplificateur de qualité de coupe sur les adaptateurs de deux G-100 ont été usinées en alu. L’amplificateur de qualité de coupe améliore la forme du faisceau G-100, et le polariseur circulaire empêche le faisceau reflétant dans la tête du laser. Les deux parties venaient de mécanismes de Laser. La tête de coupe a été fabriquée par Haas LTI.

Le directeur de la tête de coupe est que le faisceau pénètre dans la partie supérieure de la tête et il est ordonné à une lentille de focalisation qui se trouve dans le centre de la cavité tête de coupe. Un faisceau concentré sort par le bas de la buse de tête de coupe. Gaz, tels que l’oxygène, est injecté dans le côté de la chambre sous la lentille de focalisation. Ce gaz quitte la buse avec le faisceau et le laser poutre/oxygène combinaison sert à vaporiser l’acier pour la découpe.

Alignement
Initialement, je pensais que cela allait être vaudou génie parce que vous ne voyez pas le faisceau du laser. Il s’avère que ses pas si difficile. Tout d’abord mettre en place un système pour marquer les cercles ou les bords de votre trajet optique avec réticule dans le centre de Scotch.

Le lieu de vos cibles sur le chemin du faisceau. Si l’élément qui reçoit la bande peut être vissé en place elle qui rend facile à monter la cible.

Grâce à ce système, j’ai commencé avec une cible sur l’amplificateur de qualité de coupe et alla ensuite le coude qui pointe le faisceau vers le sol. Le coude a vis à tête allen qui vous permettent de microadjust les miroirs dans la poutre. Cela a pris un peu de temps pour comprendre les incidences de l’évolution de ces vis et où le faisceau des terres, donc pendant un certain temps je prendre à coups de feu sur un morceau de papier et découvre l’endroit où le faisceau s’installe après avoir effectué une modification. Après que j’ai eu le coup de la présente, je suis retourné au système de ciblage d’inclinaison du faisceau, mieux que je pouvais pour être sur le centre.

La tête de coupe a une buse sur elle avec un port qui est d’environ un demi-millimètre de diamètre. Si le faisceau n’est pas exactement sur le centre, il obtient reflété sur le côté quand il sort de la bouche et forme un patron caractéristique qui ressemble à ceci.

Une autre méthode d’alignement que j’ai utilisé pour remédier à ce problème était d’enlever la buse et briller une brève impulsion sur papier thermosensible. La question est soigneusement réglage du faisceau afin qu’il produise la même forme de spot avec et sans le bec pour assurer qu'il va directement via le port de la tête de coupe. Un ami a également recommandé qu’acrylique fonctionne comme une alternative au papier thermique.

Réglage de la hauteur.
Voici une belle photo de réglage de hauteur du faisceau laser. Le problème est que le faisceau fait un tour de taille et le plus la puissance du laser se produit sur le diamètre de la taille minimale. Le sweet spot de la taille de faisceau peut être placé dans le faisceau en réglant la hauteur de la buse de coupe.

Pour trouver la meilleure hauteur de diamètre de faisceau minimal, j’ai utilisé le papier thermosensible et regarda le diamètre du faisceau en fonction de la hauteur. Les repères sur la carte sont basés sur 100ths de pouce sont relatifs ; ils ne reflètent pas la distance réelle de la lentille de focalisation sur le papier. Ce que vous pouvez le voir sur cette expérience, c’est que la taille de faisceau est réduite jusqu'à une distance de 650ths de pouce et puis commence à augmenter en taille.

Je ne prétendrais pas c’est une bonne méthode pour déterminer le diamètre du faisceau. Je ne sais pas que s’il y a un moyen de déterminer quelle est la taille du faisceau, mais c’est toujours intéressant de se pencher sur le spot au microscope 100 x.
Il s’agit d’une photo de ma plus petite place possible sur le papier thermosensible. Le microscope a porté sur l’acier inoxydable sous le papier. Vous pouvez voir des bords brûlés autour du trou. Les brûlures ne sont pas un résultat d’une réflexion comme indiqué ici, au moins ils ne se produisent pas comme ça à plusieurs reprises. Il ressemble plus à des résultats d’une fusée pyrotechnique venant hors de la poutre.

Il s’agit de la partie inférieure du 1/8e de pouce contre-plaqué épais qui a été réduit à 10 % des niveaux de puissance du laser. La largeur de trait de scie est à peu près 200 microns ainsi.

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