Фокусна лінза є одним із ключових оптичних елементів у конструкції будь-якого лазерного верстата, оскільки саме вона формує промінь потрібної інтенсивності та фокусує його в точці різання. Без правильно підібраної лінзи обладнання буде працювати нестабільно, а якість різу — погіршуватись. Для техніки, розрахованої на точну та швидку обробку металів, дуже важливо враховувати параметри лінзи ще на етапі підготовки процесу. Саме тому оператори, які працюють із лазерними верстатами для різання металу https://lasersvit.com.ua/catalog/lazerni-verstati-dlya-rizki-metalu/, приділяють добору лінзи не меншу увагу, ніж вибору сопла чи фокусної головки.
Роль фокусної лінзи у роботі лазера
Фокусна лінза виконує одразу кілька важливих функцій. Вона концентрує лазерний промінь у точці фокусування, визначає товщину зрізу, впливає на швидкість різання та якість обробки. Від її параметрів залежить глибина проникнення, площа теплового впливу та рівномірність плавлення металу. Невідповідна лінза може спричинити збільшення нагару, нерівний край та зниження точності, а у складних випадках — навіть пошкодження головки лазера.
Фокусна відстань: ключовий параметр
Фокусна відстань — це відстань від лінзи до точки, де промінь збирається у найтонший пучок. Це один із основних параметрів, що визначає характер різання.
Коротка фокусна відстань (50–75 мм) використовується для мікрорізання та різання тонких листів металу (0,5–3 мм). Вона дає дуже тонку, концентровану пляму, що забезпечує високу точність.
Середня фокусна відстань (100–150 мм) є універсальною і підходить для більшості завдань. Такі лінзи часто застосовують на виробництві, де працюють із широким спектром матеріалів.
Довга фокусна відстань (200 мм і більше) підходить для товстих матеріалів і дозволяє забезпечити стабільність різу на великий глибині. Проте чіткість контуру в цьому випадку нижча, ніж у лінз із меншою фокусною відстанню.
Матеріали фокусних лінз
Для виготовлення фокусних лінз використовуються кілька матеріалів, кожен з яких має свої переваги:
ZnSe (селенід цинку) — найпоширеніший матеріал для CO₂-лазерів. Має високу прозорість і низький коефіцієнт поглинання.
Fused Silica (кварц) — використовується переважно у волоконних лазерах. Має високу термостійкість і не схильний до зносу.
GaAs (арсенід галію) — матеріал із високою стійкістю до механічних впливів, але з більшою крихкістю.
Вибір матеріалу залежить від типу лазера та умов експлуатації.
Покриття лінз
Лінзи з антибліковим або захисним покриттям зменшують втрати енергії та покращують якість різання. Покриття також може захищати поверхню від подряпин, забруднень і теплових перевантажень.
Антиблікові покриття використовуються для покращення пропускної здатності променя, а багатошарові захисні покриття — для підвищення ресурсу лінзи при роботі з товстими металами.
Лінзи для різних типів лазерів
Різні лазери вимагають різних типів оптики.
CO₂-лазери зазвичай використовують лінзи зі ZnSe, оскільки вони стабільно працюють на довжині хвилі 10,6 мкм.
Волоконні лазери працюють на довжині хвилі близько 1 мкм, тому потребують лінз із кварцу або спеціального оптичного скла.
Важливо враховувати, що лінзи від CO₂-лазера не підходять для волоконного, і навпаки.
Захисне скло та його роль
Захисне скло встановлюється перед фокусною лінзою і приймає на себе частину забруднень та бризок molten metal. Його функція — захистити лінзу від пошкоджень. Нерідко саме захисне скло потрібно замінювати в першу чергу.
Важливо, щоб захисне скло мало високу прозорість і правильне покриття, інакше воно буде поглинати зайве тепло та спричиняти перегрів оптики.
Ознаки зношення фокусної лінзи
Зношення фокусної лінзи впливає на якість різання, а інколи — на безпеку роботи. Основні ознаки, які свідчать про те, що лінзу потрібно замінити:
• появa мікротріщин;
• помутніння поверхні;
• збільшення плями фокусування;
• зміна кольору або помітні дефекти покриття;
• перегрівання головки при стандартних режимах роботи.
Поради щодо догляду
Щоб продовжити термін служби лінзи, варто дотримуватись кількох порад:
• очищати лінзу тільки спеціальними серветками;
• не використовувати агресивних миючих засобів;
• уникати дотику руками;
• зберігати лінзу в чистому, сухому місці;
• не допускати перепадів температур.
Вибір лінзи для конкретних завдань
Вибір фокусної лінзи залежить від типу робіт:
Тонкі метали: коротка фокусна відстань, висока точність.
Середні товщини: універсальне рішення, фокус 100–125 мм.
Товсті метали: довга фокусна відстань, більша глибина проникнення.
У деяких випадках оператори використовують декілька лінз залежно від завдання та типу матеріалу.
Підсумок
Фокусна лінза — це ключовий елемент, від якого залежить точність, якість і швидкість різання. Правильний вибір лінзи полягає у врахуванні фокусної відстані, матеріалу, покриття, типу лазера та умов експлуатації. Правильно підібрана та своєчасно обслужена лінза суттєво подовжує ресурс обладнання та забезпечує стабільно високу якість обробки.
