1. Ievads
Lāzergriešanas mašīnām ir izšķiroša nozīme mūsdienu rūpnieciskajā apstrādē. Pateicoties augstas precizitātes un liela ātruma priekšrocībām, tos plaši izmanto daudzās jomās, piemēram, metālapstrādes un elektronikas ražošanā. Lēcām kā lāzergriešanas iekārtu optisko ceļu sistēmas galvenajai sastāvdaļai ir izšķiroša nozīme lāzera staru pārraidē un fokusēšanā. Griešanas procesā neizbēgami rodas izdedži un urbumi, kuru ietekmi uz lēcām nevar novērtēt par zemu, tieši ietekmējot griešanas kvalitāti, aprīkojuma stabilitāti un lāzergriešanas iekārtas ražošanas izmaksas. Lai optimizētu lāzergriešanas procesu, pagarinātu lēcu kalpošanas laiku un uzlabotu ražošanas efektivitāti, liela nozīme ir pilnīgai izpratnei par mehānismu, ar kuru izdedži un urbumi ietekmē lēcas.
2. Izdedžu un urbumu radīšanas mehānisms
2.1. Izdedžu ģenerēšana
Kad lāzera stars iedarbojas uz griežamā materiāla virsmu, materiāls absorbē lāzera enerģiju un ātri uzsilst līdz kušanas temperatūrai vai pat viršanas temperatūrai, izraisot materiāla daļas kušanu un iztvaikošanu. Palīggāzes iedarbībā izkusušais un iztvaicētais materiāls tiek izpūsts prom no griešanas vietas, bet daļu šķidrā metāla nevar pilnībā aizpūst, un tas atdzesējot sacietē ap griešanas šuvi, veidojot izdedžus. Dažādi materiāli, piemēram, oglekļa tērauds, nerūsējošais tērauds un alumīnija sakausējumi, rada atšķirīgu daudzumu un formu izdedžu to kušanas punktu, viršanas punktu un termofizikālo īpašību atšķirību dēļ. Piemēram, griežot oglekļa tēraudu, izdedži parasti ir viskozāki un mēdz pieķerties griešanas virsmai un apkārtējām sastāvdaļām; savukārt alumīnija sakausējumu izdedži ir salīdzinoši irdeni, bet tiem ir spēcīga plūstamība
2.2. Burru veidošanās
Burbu veidošanās ir saistīta ar dažādiem faktoriem griešanas procesā. No vienas puses, ja griešanas ātrums ir pārāk ātrs vai lāzera enerģija ir nepietiekama, materiāls nevar pilnībā izkausēt un iztvaikot, kā rezultātā daļa materiāla tiek izspiesta cietā stāvoklī pie griešanas malas, veidojot urbumus. No otras puses, ja palīggāzes spiediens un plūsmas ātrums ir neatbilstošs, tie nevar efektīvi izpūst izdedžus no griešanas vietas, un izdedži dzesēšanas laikā sacietēs griešanas malā, veidojot urbumus. Turklāt griešanas materiāla kvalitāte un virsmas stāvoklis ietekmē arī urbumu veidošanos. Ja materiālā ir piemaisījumi vai virsma ir nelīdzena, griešanas laikā, visticamāk, veidosies urbumi.
3. Izdedžu un urbumu fiziskā ietekme uz lēcām
3.1 Adhēzija un uzkrāšanās
Lāzergriešanas procesā ar palīggāzes plūsmu izšļakstīsies izdedži un urbumi, un daži no tiem tieši atsitīsies pret objektīva virsmu un pieķersies tai. Palielinoties griešanas laikam, šie pielipušie izdedži un urbumi pakāpeniski uzkrāsies. Īpaši, griežot biezas plāksnes vai materiālus ar augstu -kušanas-punktu, rodas liels izdedžu un urbumu daudzums, un uzkrāšanās parādība ir acīmredzamāka. Lēcas virsmā uzkrātie izdedži un urbumi mainīs objektīva optiskās īpašības, izraisot izmaiņas lāzera atstarošanā un refrakcijā uz lēcas virsmas un ietekmējot lāzera pārraides kvalitāti.
3.2. Skrāpējumi un nobrāzumi
Liela ātruma-šļakatām izdedžiem un urbumiem ir noteikts kinētiskās enerģijas daudzums. Kad tie saskaras ar objektīva virsmu, tie var saskrāpēt objektīvu. Pat nelielas skrāpējumu pēdas pakāpeniski izplešas un padziļinās, veicot atkārtotu lāzera apstarošanu, palielinot objektīva virsmas raupjumu. Lēcas virsmas nobrāzums ne tikai samazina tās gaismas caurlaidību, bet arī var izraisīt lāzera izkliedi, padarot lāzera enerģijas sadalījumu nevienmērīgu, tādējādi ietekmējot griešanas precizitāti un kvalitāti. Ilgstoša-skrāpējumi un nobrāzumi saīsinās objektīva kalpošanas laiku un palielinās aprīkojuma uzturēšanas izmaksas.
4. Izdedžu un urbumu ietekme uz lēcu optiskajām īpašībām
4.1 Gaismas caurlaidības samazināšanās
Lēcas virsmai pielipušie izdedži un urbumi ir līdzvērtīgi netīrumu slāņa noklāšanai uz lēcas. Šie piemaisījumi absorbēs un izkliedēs lāzera enerģiju, kā rezultātā samazināsies lēcas gaismas caurlaidība. Gaismas caurlaidības samazināšanās nozīmē, ka mazāk lāzera enerģijas sasniedz griežamā materiāla virsmu, tādējādi ietekmējot griešanas efektu. Piemēram, griežot plānas plāksnes, ja lēcas gaismas caurlaidība samazinās, tas var izraisīt nepilnīgu griešanu; griežot biezas plāksnes, tas palēninās griešanas ātrumu un samazinās ražošanas efektivitāti. Turklāt nevienmērīga gaismas caurlaidības samazināšanās izraisīs arī nevienmērīgu lāzera enerģijas sadalījumu uz materiāla virsmas, kā rezultātā griešanas kvalitāte būs nestabila.
4.2 Fokusa novirze
Izdedžu un urbumu uzkrāšanās uz lēcas virsmas, kā arī skrāpējumi un nobrāzumi mainīs objektīva virsmas formu un optiskās īpašības. Tas var izraisīt lāzera fokusa stāvokļa novirzi, padarot neiespējamu precīzu fokusu uz griežamā materiāla optimālo pozīciju. Fokusa novirze paplašinās lāzera enerģijas sadalījuma diapazonu uz materiāla virsmas, samazinās enerģijas blīvumu un vēl vairāk ietekmēs griešanas dziļumu un precizitāti. Dažiem apstrādes uzdevumiem ar īpaši augstām griešanas precizitātes prasībām, piemēram, elektronisko komponentu griešanai, fokusa novirze var izraisīt produkta nodošanu metāllūžņos un nopietnus ekonomiskus zaudējumus.
5. Ķēdes reakcijas uz lāzergriešanas iekārtu kopējo veiktspēju
5.1. Griešanas kvalitātes pasliktināšanās
Sakarā ar izdedžu un urbumu negatīvo ietekmi uz lēcu fizikālajām un optiskajām īpašībām, lāzergriešanas mašīnas griešanas kvalitāte tiek tieši samazināta. Griešanas virsma var būt nelīdzena, ar palielinātu raupjumu un izdedžu adhēziju, ar vairāk grubuļu, kurus ir grūti noņemt. Šīs problēmas ietekmē ne tikai izstrādājuma izskata kvalitāti, bet var ietekmēt arī turpmāko izstrādājuma montāžu un apkalpošanu. Dažās nozarēs ar stingrām produktu kvalitātes prasībām, piemēram, aviācijā un medicīnas ierīcēs, griešanas kvalitātes pasliktināšanās absolūti nav pieļaujama, kas var izraisīt visa ražošanas procesa stagnāciju un produktu atsaukšanu.
5.2. Iekārtas stabilitātes samazināšana
Izmaiņas lēcu darbībā padarīs lāzergriešanas mašīnas optiskā ceļa sistēmu nestabilu. Lai uzturētu normālus griešanas efektus, iekārta var automātiski pielāgot tādus parametrus kā lāzera jaudu un griešanas ātrumu, taču šāda bieža regulēšana palielinās slogu uz dažādām iekārtas sastāvdaļām, izraisot iekārtas nestabilu darbību. Nestabilas darbības ilgtermiņā palielināsies iekārtu atteices līmenis, palielināsies remontdarbu skaits, un tiks nopietni ietekmēta ražošanas nepārtrauktība un efektivitāte. Turklāt nestabilais griešanas process var apdraudēt arī operatoru drošību
6. Preventīvie un risināšanas pasākumi
6.1. Griešanas procesa parametru optimizācija
Izdedžu un urbumu veidošanos var samazināt, saprātīgi pielāgojot griešanas procesa parametrus, piemēram, lāzera jaudu, griešanas ātrumu, palīggāzes spiedienu un plūsmas ātrumu. Piemēram, dažāda biezuma un materiālu materiāliem izvēlieties atbilstošu lāzera jaudas un griešanas ātruma saskaņošanu, lai nodrošinātu, ka materiāls var pilnībā izkusis un iztvaikot, un tajā pašā laikā palīggāze var efektīvi izpūst izdedžus no griešanas vietas. Griežot oglekļa tēraudu, atbilstoši palielinot palīggāzes spiedienu, var samazināties izdedžu saķere; griežot plānas plāksnes, griešanas ātruma samazināšana var uzlabot griešanas kvalitāti un samazināt urbumu veidošanos
6.2. Lēcu aizsardzības pasākumu stiprināšana
Augstas kvalitātes{0}}aizsarglēcu uzstādīšana ir efektīvs veids, kā novērst sārņu un urbumu tiešu saskari ar lēcām. Aizsarglēcas var bloķēt lielāko daļu izšļakstošo izdedžu un urbumu, samazinot to fizisko bojājumu lēcām. Tajā pašā laikā ir nepieciešams regulāri pārbaudīt un nomainīt aizsarglēcas, kā arī noteikt saprātīgu nomaiņas ciklu atbilstoši griešanas materiālam un biezumam. Turklāt ap lēcām var uzstādīt aizsargierīces, piemēram, vairogus un deflektorus, lai vēl vairāk samazinātu izdedžu un urbumu ietekmi uz lēcām.
6.3. Regulāra lēcu tīrīšana un apkope
Regulāra lēcu tīrīšana ir atslēga to labā veiktspējas saglabāšanai. Izmantojiet īpašus optisko lēcu tīrīšanas līdzekļus un instrumentus, lai saskaņā ar pareizajām tīrīšanas metodēm no objektīva virsmas rūpīgi noņemtu netīrumus, piemēram, izdedžus, urbumus un putekļus. Tīrīšanas laikā izvairieties no lēcu sekundārās skrāpējumiem. Tajā pašā laikā regulāri pārbaudiet un kalibrējiet lāzergriešanas mašīnas optiskā ceļa sistēmu, lai pārliecinātos, ka lēcu uzstādīšanas pozīcija ir precīza un fokusa pozīcija ir optimālā stāvoklī, lai nodrošinātu lāzergriešanas mašīnas stabilu darbību un griešanas kvalitāti.
--Rayther Laser Jack Sun--