Лазерный мир

Сафиуллин С.Р., Арбузов Д. А., // В книге: Студенческая научная весна. Всероссийская студенческая конференция: сборник тезисов докладов. Москва, 2021. С. 321-322.

Лазерный источник не является крайним элементом в технологических установках. Источник светового потока имеет высокие значения мощности или энергии с определенными свойствами. Они позволяют использовать излучение как инструмент. Лазерная технологическая головка играет роль завершающего элемента, который собирает потоки лучевой энергии и иных дополнительных веществ.

Оптическая схема лазерной головки для волоконных лазеров состоит из коллиматора и фокусирующей одиночной кварцевой линзы. Коллиматор представляет собой кварцевый дублет. Его предназначение заключается в преобразовании расходящегося пучка в параллельный. А фокусирующая одиночная кварцевая линза производит конечную фокусировку лучей на обрабатываемом изделии.

Лазерные головы должны выполнять следующие функции:

1. Оптическая функция: формирование области высокой концентрации лучевой энергии в зоне обработки.

2. Юстировочная функция: согласование пространственного положения элементов головки и положения лазерного пучка.

3. Технологическая функция: подача в зону обработки веществ (газов, наплавочных материалов).

4. Функции контроля: мониторинг температуры корпуса или отдельных зон, состояния оптики, мощности излучения, давления или расхода газов.

5. Адаптивные функции: предварительный, текущий и финишный контроль процесса.

Существует несколько типов лазерных головок, предназначенных для широкого спектра задач. Среди них следует выделить головки для [1]: резки, сварки, маркировки и гравировки, наплавки, гибридной сварки, термообработки.

В данной статье рассмотрены наиболее распространенные (для резки и сварки) и бюджетные (до 750 000 руб.) изделия на рынке.

Головки для резки.

С помощью режущих головок осуществляется не только резка, но и перфорация, а также гравировка на металлических и других поверхностях. Благодаря программному управлению голова выполняет резку по сложному контуру. Параметры лазерного луча можно регулировать в целях выполнения сквозной резки или сверления различных материалов, либо для снятия их верхнего слоя при осуществлении гравировки и маркировки.

В обзоре представлены лазерные головы производства брендов Raytools и WSX. Raytools – швейцарский производитель лазерных головок [2]. Головки всех серий позволяют осуществлять подачу газа в зону обработки. Лазерные головки серии BT210S используются для лазеров низкой и средней мощности (до 1,5 кВт). Изделия отличаются малым весом и компактностью. Лазерные головки серии BT240S используются для лазеров Всероссийская студенческая конференция «Студенческая научная весна», посвященная 60-летию полета Ю.А. Гагарина в космос промышленного назначения средней и высокой мощности. Серия отличается повышенной защитой от пыли и загрязнения линз, а также водяным охлаждением линз и сопла. Старшие модели лазерных головок (BM109, BM111 и BM114S) имеют встроенный привод для автофокусировки. Оптимальная конструкция с водяным охлаждением позволяет лазерной головке работать непрерывно и стабильно в течение длительного времени при высокой мощности лазера [3].

WSX – бренд китайской компании Shenzhen Worthing Technology Co., Ltd., специализирующейся на исследованиях, изготовлении, продаже и обслуживании лазерных голов для листовой и многокоординатной резки и сварки, и комплектующим к ним. Устройство большинства головок WSX почти не отличается от младших моделей головок производства Raytools. Головы серии SW20 отличаются от общего ряда головок тем, что они позволяют выполнять многокоординатную резку.

Головки для сварки.

В данном разделе обозревались лазерные головки бренда WSX. Головки изготавливаются герметичными, что защищает оптические элементы от любых загрязнений. Благодаря наличию современных систем контроля, можно контролировать температуру оптических элементов, что позволяет избежать их нагрева до опасных температур, тем самым увеличить срок службы. Головки серии ND21 предназначены для лазеров средней и малой мощности, для сварки листовых материалов и деталей со средней толщиной стенки и высокой отражающей способностью. Серия ND16 подходит для сварки алюминиевых и медных сплавов, цветных и черных металлов. ND41 используется на лазерных излучателях высоких мощностей. Обычно применяется для сварки материалов большой и средней толщин. ND12 используется для сварки тонколистового металла и мелких деталей, широкого спектра сплавов (алюминиевых, медных и др.).

Заключение.

Результаты проведенного анализа показали, что подавляющее большинство лазерных головок изготавливают по модульному принципу, обеспечивающему возможность подбора требуемой комплектации в зависимости от поставленных перед ними задач. Основные усилия компаний-производителей лазерных головок направлены на изготовление компонентов оптических систем, обладающих высокой термической стойкостью, и дополнительных систем, поставляемых в составе лазерных головок и обеспечивающих полную автоматизацию технологического процесса.

Список литературы

1. Богданов А. В., Голубенко Ю. В. Волоконные технологические лазеры и их применение: учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. СПб.: Издательство «Лань», 2018. 236 с. : ил. 2. Лазерные головы. Режим доступа: https://inlaser.pro/katalog-volokonniy-laser/laser_heads 3. Оптические лазерные головки Raytools AG. URL:https://purelogic.ru/support/news/ opticheskie-lazernye-golovki-raytools-ag (дата обращения: 20.03.2021).