От фокусного расстояния линзы зависит диаметр пятна и глубина фокуса.
У каждой линзы – свой рабочий фокус, который указывается на маркировке (например, f=60 мм).
Для чего это важно знать?
Фокусное расстояние – это расстояние, на котором можно достичь отличного качества гравировки. При резке глубина фокуса – это максимальная толщина материала для выполнения качественного реза.
Поэтому подбирайте линзы в зависимости от производственной задачи: длиннофокусные линзы оптимально использовать для резки материалов толщиной от 8 мм или заготовок криволинейной формы, среднефокусные – для гравировки, а также резки материалов толщиной менее 8 мм, короткофокусные линзы – только для гравировки.
Следовательно, при меньшем фокусном расстоянии линзы гравировка будет четче, с прорисовкой мельчайших деталей, а при большем – будут расплывчатые контуры.
Если резать тонкий материал длиннофокусной линзой, то толщина реза будет широкой и часть электроэнергии будет расходоваться впустую. А избыточный нагрев может привести к обугливанию кромок у неметаллических материалов.
Зато более толстый материал длиннофокусной линзой можно резать идеально.
От чего зависит фокусное расстояние в лазерном станке?
Зависит от самой линзы: от толщины, преломления луча, радиуса кривизны и диаметра фокусного пятна.
С уменьшением диаметра фокусируемого лазерного луча уменьшается фокусное расстояние.
Какой оптимальный диаметр фокусного пятна (то есть ширина реза)?
Диаметр фокусного пятна в идеале равен длине волны лазера (0.01 мм), но на практике из-за особенностей самой линзы он составляет в лучшем случае 0,5 мм. В точке фокусировки идет очень высокий разогрев и происходит выгорание материала на прилегающей к линии реза поверхности материала. Это также зависит от плотности материала: у фанеры толщина реза будет больше, чем у металла.
Рассчитывается он по формуле: d = 1.27 * f * W * (1 / D)
Как рассчитать, какой будет максимальная толщина материала (глубина фокуса)
По формуле 2z= 2.5 * W * (f/D)²
Например, фокусное расстояние линзы – 2,36 дюйма или примерно 60 мм
W - длина волны лазера, примерно 0.01 мм, D - диаметр лазерного луча, обычно 6 мм.
2z= 2,5 * 0,01 * ( 60/6)²= 2,5 мм
Как отрегулировать расстояние между лазерным фокусом и материалом для резки
До начала резки любого материала необходимо отрегулировать расстояние от фокальной точки до его поверхности.
Разные фокусные положения приводят к разному результату.
Положение фокальной точки над заготовкой называется положительным фокусом, а положение фокальной точки под заготовкой – отрицательным.
При увеличении фокусного расстояния пятно на поверхности и внутри заготовки становится толще, и ширина реза увеличивается. При этом также увеличивается площадь нагрева и емкость разгрузки шлака.
Практические примеры по технике Wattsan:
Рис. 1:
D - диаметр лазерного луча.
f - фокусное расстояние.
d - диаметр фокусного пятна (ширина реза).
2z - оптимальная глубина фокуса (максимальная толщина материала).
W – длина волны лазера.
