Лазерное излучение 2 - OXFORDST.RU

Лазерное излучение 2

Лазерный мир

Co2 против технологии волоконно-лазерного излучения: какой из них подходит вам?

Тщательный и всесторонний анализ должен рассматривать не только режущее оборудование само по себе, но и влияние нового оборудования на другие существующие процессы изготовления.

За сравнительно короткий промежуток времени мы увидели экспоненциальные достижения в технологии волоконного лазера, используемые для резки листового металла. Всего за пять лет волоконные лазеры достигли порога резания 4 кВт, что потребовало для CO2-лазеров примерно в четыре раза больше. Справедливости ради следует отметить, что волоконные лазеры, которые превышают 20 кВт, использовались другими отраслями в течение многих лет в приложениях, отличных от резки листового металла.

Основные преимущества резки листового металла с использованием этой лазерной технологии основаны на монолитной, волоконно-оптической, компактной твердотельной конфигурации конструкции, которая не требует технического обслуживания и обеспечивает меньшую стоимость эксплуатации, чем может быть достигнута при использовании сопоставимых CO2-лазеров.

Сфокусированный луч даже 2 кВт волоконного лазера демонстрирует 5-кратную плотность мощности в фокальной точке по сравнению с CO2-лазером 4 кВт. Он также обладает большей характеристикой поглощения в 2,5 раза из-за более короткой длины волны волоконного лазера

Более высокое поглощение на длины волны волокна и более высокая плотность мощности, создаваемые сфокусированным лучом, объединяются для достижения 300-процентного увеличения скорости резания в тонких материалах толщиной менее 1/8″. Системы, безусловно, могут быть более толстыми и быстрыми с более высокой мощностью лазерного волокна, но «изюминка», в котором реализованы самые ценные преимущества, остается в диапазоне 1/8 дюйма и ниже при сравнении с системами CO2.

Детали из листового металла 1/8 толщиной и меньше, разрезаются с помощью волоконной лазерной системы.

Более высокое поглощение на длины волны волокна и более высокая плотность мощности, создаваемые сфокусированным лучом, объединяются для достижения 300-процентного увеличения скорости резания в тонких материалах толщиной менее 1/8. Системы, безусловно, могут быть более толстыми и быстрыми с более высокой мощностью лазерного волокна, но «сладкое пятно», в котором реализованы самые ценные преимущества, остается в диапазоне 1/8 дюйма и ниже при сравнении с системами CO2.

Эти преимущества являются самыми глубокими, когда азот используется в качестве вспомогательного газа, потому что расплавленный материал вытесняется азотом так же быстро, как его можно довести до расплавленного состояния. Сжатый воздух также может быть использован таким образом, поскольку он в основном состоит из азота.

Исследования показывают, что около 70 процентов всех применений резки на рынке резки листового проката находятся в диапазоне тонких материалов толщиной ¼ дюйма. Это составляет значительную часть сегмента рынка для резки листового проката и, следовательно, представляет значительный рыночный потенциал.

Тем не менее, CO2-лазеры по-прежнему являются наиболее широко используемыми и широко продаваемыми системами резки на рынке сегодня. Их репутация была построена на протяжении многих лет, и, хотя ранее упомянутые прыжки в технологической технологии выиграли от волоконных лазеров, также были важные усовершенствования в системах лазерной резки CO2.

Хотя уровни мощности для CO2-лазеров были выровнены в основном на 6 кВт, другие достижения в новых резонаторах сделали лазеры CO2 более экономичными в эксплуатации и позволяют им быстрее работать.

Например, высоковольтные и радиочастотные источники питания, используемые в настоящее время в резонаторах СО2, превратились из вакуумных труб в твердотельные устройства, а газовые турбины обменяли контактные тяжелые подшипники на бесконтактные магнитные подшипники. Эти достижения привели к тому, что связанные аспекты обслуживания резонаторов СО2 в значительной степени исчезли и теперь считаются по существу не требующими технического обслуживания.

Новые резонаторы СО2 также могут перейти в энергосберегающие режимы, которые уменьшают потребление энергии на целых 80% при холостом ходу. И быстропроникающие технологии могут значительно сократить — на 80 процентов — время, необходимое для прошивки материалов, а затем следить за завершением пробивки, чтобы немедленно начать процесс резки.

В новейших резонаторах CO2 также используются автоматические системы контроля мощности и контроля оптического контроля, которые особенно важны для обеспечения качества выреза при поддержании автоматизированной, легко управляемой работы. Если в оптике обнаружена проблема, система мониторинга автоматически остановит процесс резания, чтобы предотвратить дальнейшее ухудшение оптики.

Поскольку CO2 и волоконные лазерные системы выиграли от этих технологических достижений, остается реальный вопрос: какой из них подходит для вашего приложения?

Традиционные мастерские должны поддерживать гибкость, чтобы они могли обрабатывать весь диапазон толщины материала по конкурентоспособным ценам. В то время как волоконные лазеры, безусловно, превосходят CO2 в тонком диапазоне материалов ниже 1/8 дюйма, CO2-лазеры будут превосходить волокна

Волокно может намного лучше и безопаснее вырезать медь, латунь и алюминий, чем CO2, потому что луч легче поглощается и не отражается. Эксплуатационные расходы на волоконный лазер обычно составляют половину того, что может предложить система CO2 из-за более низкого потребления электроэнергии и высокой электрической эффективности волоконных лазеров. Другими факторами, которые благоприятствуют волоконным лазерам, являются отсутствие зеркал или лучепроводов, которые необходимы в системах CO2.

Вопрос о том, какая технология лучше всего подходит, сводится к вашей работе. Насколько хорошо система подходит вашему конкретному приложению? Насколько быстрее и насколько экономичнее ваши детали будут производиться? Необходимо провести тщательный анализ всех соответствующих данных, включая диапазон применения, эксплуатационные расходы, пропускную способность, стоимость владения и, конечно же, инвестиционные затраты.

Другим ключевым аспектом при определении того, какая технология выбрать, является дифференциация. Насколько важно отличать вашу деятельность от конкурентов? Может ли высокоскоростной 6-киловаттный CO2-лазер с большим размером стола обеспечить значительное конкурентное преимущество, или волоконный лазер даст вам лучшее конкурентное преимущество?

Каким бы ни был окончательный вывод, не забывайте о влиянии этих инвестиций на ваши последующие процессы: какой эффект добавляет эта новая система лазерной резки к потоку операций, выполняемых на частях после их обрезания?

Например, наличные деньги будут накапливаться узким местом в процессе производства, созданным на прессовом тормозе, потому что теперь лазер режет больше деталей в час, чем может обрабатывать пресс? Другими словами, инвестируете ли вы в уровень нисходящей автоматизации, который будет необходим для поддержания темпов с новым, более коротким временем цикла и сбалансированным балансом вашей мастерской?

Тщательный и всесторонний анализ должен рассматривать не только само режущее оборудование, но и влияние нового оборудования на другие существующие процессы изготовления.

Об авторе: Франк Дж. Артеага является руководителем отдела маркетинга продукции в Bystronic Inc.

Основные сведения о лазерах: принцип работы и характеристики лазерного излучения

Принципы работы и механизм излучения

Лазеры – источники высококогерентного и интенсивного монохроматического излучения. Излучение генерируется за счет возбуждения активной среды (обычно газ или полупроводниковый элемент), заключенной в резонаторе. Лазерный резонатор представляет собой полое тело цилиндрической формы, изнутри покрытое отражающим слоем. Один из торцов резонатора закрыт частично отражающим зеркалом, противоположный – полностью отражающим. При накачке световые волны перемещаются внутри резонатора до тех пор, пока не станут достаточно интенсивными, чтобы пройти через частично прозрачное зеркало.

Читайте также  Литература эпохи Возрождения

Лазерное излучение относится к вынужденному, также его называют стимулированным. Сфера применения лазеров широка и постоянно растет, на сегодняшний день лазерные источники применяются в медицине, машинном зрении, в лазерной сварке, маркировке изделий и т. д.

Основные параметры и характеристики лазерного излучения

Диаметр пучка. За диаметр пучка принимается диаметр сечения пучка лазерного излучения на выходном торце резонатора. Способов измерения диаметра пучка достаточно много, от способа зависят и единицы измерения. Если пучок принимается за Гауссов, диаметр будет измеряться по уровню интенсивности 1/e 2 : это расстояние между такими двумя точками одномерного распределения интенсивности излучения, значение интенсивности которых в 0.135 раз меньше пика интенсивности.

Отклонение пучка. Несмотря на то, что лазерные пучки принимаются за параллельные, некоторый угол расходимости все же присутствует. Эта характеристика показывает, на какую величину отклоняется пучок от оптической апертуры по ходу распространения и измеряется в угловых единицах (радианах). В лазерных диодах угол расходимости определяется сразу двумя значениями – так проявляется астигматизм. В этом случае направление угла расходимости нужно проверять и уточнять в зависимости от конкретной схемы. На рис. 1 показана общая конфигурация лазерного диода и проявление расходимости лазерного пучка по ходу удаления экрана от источника излучения.


Рисунок 1. Общая структура полупроводникового слоя диода: профиль пучков, излучаемых такими диодами, чаще всего эллиптический

Угол веерного пучка. Обычно за веерный угол принимается угол отклонения пучка в определенной плоскости от нормали направления распространения. На рис. 2 показан вид веерного пучка лазерного диода и приведен его расчет.


Рисунок 2. Веерный угол пучка излучения лазерного диода

Выходная мощность. Выходная мощность определяется как максимальная зарегистрированная мощность, которую имеет лазерный пучок сразу после выхода из резонатора, до прохождения через какую-либо направляющую или фильтрующую оптику. Погрешность составляет порядка 10%, поэтому в паспорте приборов указываются доверительные интервалы. Профиль распределения интенсивности выходного излучения в основном характеризуется функцией Гаусса, максимум которой приходится на центр кривой, совпадающей с максимумом выходной мощности.

Класс. Диапазон мощностей лазерных источников невероятно широк. По этой причине была разработана классификация источников по силе воздействия на человека. В таблице приведена классификация лазерных источников, предложенная Центром по контролю приборов и радиационной безопасности (CDRH).

Сравнение СО2 и волоконного лазера

В этой статье мы рассмотрим два вида лазерного оборудования: на твердотельном волоконном лазере и газовом СО2.

Уже из названия становится ясно первое отличие этих двух источников лазерного излучения. В основе первого лежит волокно, активная среда которого выполнена из сверхчистого кварца легированного редкоземельным элементом эрбием.

Накачка активной среды в таком лазере осуществляется мощными широкополосными светодиодными модулями. В результате квантового усиления на выходе волокна образуется мощное когерентное излучение с длиной волны 1.06 мкм.

Рабочим же телом в СО2 лазерах является смесь газов, основным из которых является углекислый газ. Накачкой в таких лазерах может служит тлеющий разряд воздействующий на газовую смесь, генерируя лазерное излучение на выходе с длиной волны 10.6 мкм.

Помимо исходной активной среды, как можно заметить, эти лазеры отличают и длины волн сгенерированного излучения. Именно разная длина волны определяет воздействие на разные материалы этих двух видов лазеров. Также уместно заметить и еще одно отличие — диаметр пятна полученного на выходе лазера излучения. В волоконном лазере этот диаметр в десять раз меньше, чем в СО2, что позволяет получать более тонкий рез, и сконцентрировать большую энергию на меньшей площади. В результате скорость резки волоконным лазером тонколистового металла до 4-6 мм в два-три раза выше, чем при резке СО2 лазером. При этом качество реза, характеризующееся одним из таких параметров, как шероховатость остается примерно на одном уровне. С увеличением же толщины металла свыше 8мм превосходство в качестве кромки переходит к СО2 лазеру.

На глубину реза, и поглощающую способность излучения материалом оказывает большое влияние и угол падения лазерного излучения. Так, на углах падения от 0 до 86 градусов, излучение волоконного лазера поглощается материалом гораздо лучше, чем излучение СО2 лазера. Однако, на участке от 86 до 90 градусов ситуация кардинально меняется, что объясняет лучшую режущую способность больших толщин металла газовым лазером, где на глубине стенки реза близки к 90 градусам.

Возвращаясь к длине волны этих двух типов лазеров, нужно отметить поглотительную способность разных материалов в зависимости от длины волны. Так, например, оба вида лазера хорошо справляются с резкой стали, но когда вопрос встает о обработке латуни, серебра, или меди, то являясь идеальным отражающим материалом для волны в 10.6 мкм, СО2 лазер остается в стороне, отдавая пальму первенства волоконному лазеру с длиной волны 1.06 мкм. С другой стороны, такие материалы, как ткань натуральная или синтетическая, древесина, бумага, стекло, фанера являются отличными поглотителями длинноволнового инфракрасного излучения СО2 лазера, и соответственно отлично подходят для обработки таким видом лазера.

Производя сравнения двух видов лазера, волоконного и газового СО2, стоит отметить их конструктивное отличие. Не вдаваясь глубоко в детали, можно лишь сказать, что волоконный лазер, генерируя лазерное излучение непосредственно в волокне, которое является гибким, позволяет выводить полученное излучение напрямую к лазерной фокусирующей головке, без применения сложной оптической системы зеркал, которая, к тому же, требует частой юстировки и технического обслуживания. Система СО2 лазера являясь более технически сложной, имеет и большие габариты самой установки, и,что немаловажно, имеет значительно большее энергопотребление по сравнению с волоконным эрбиевым лазером. Говоря про энергопотребление уместно отметить и тот факт, что КПД этих разных видов лазеров имеют разные значения. Так, для волоконного лазера, КПД достигает 25%, в то время, как у газового СО2 лазера эта цифра находится в пределах 8-10%.

Подводя небольшой итог следует выделить некоторые моменты в отличии оборудования в основе которых лежат разные типы лазерного излучения:

Волоконный лазерный станок:

  • Относительно небольшие габариты, что позволяет размещать его на значительно меньшей площади
  • Благодаря волокну подводимому к режущей головке, не требуется сложной оптической системы, а значит и периодической юстировки, чистки оптики.
  • Небольшое энергопотребление
  • Нет потребности в технологических газах
  • Простая система охлаждения
  • Большой ресурс работы лазера, до 100 000 часов работы.
  • Минимум расходных материалов, их невысокая стоимость и малая частота замены
  • Небольшое качество кромки при резки больших толщин металла
  • Возможность обработки латуни, меди, серебра

Газовый СО2 лазерный станок:

  • Большие габариты, сложная система охлаждения
  • Наличие оптики требующая периодической юстировки, и более квалифицированного персонала
  • Значительное энергопотребление установки в целом
  • Низкий КПД лазера
  • Потребность в технологических газах для лазерного генератора, и их высокое качество, на что не всегда можно рассчитывать
  • Дорогостоящее обслуживание установки, обходящееся в несколько десятков тысяч долларов в год
  • Возможность резки больших толщин металла с хорошей шероховатостью кромки
  • Невозможность обработки латуни, меди, серебра
Читайте также  Лечебная физическая культура при переломах нижних конечностей

Что лучше – CO₂ или Er:YAG лазеры? Практические советы косметолога

Создание первого лазера навсегда изменило мир. Открытие абляционных лазерных технологий навсегда изменило рынок аппаратной косметологии, облегчив проведение безоперационных коррекций косметологических дефектов кожи.

Аналитики прогнозируют рост случаев коррекции рубцов и омоложения с помощью лазерных шлифовок. Среднегодовой темп составит 10,29 % в 2020–2026 гг. и достигнет 29,5 млрд долларов США к 2026 году.

В настоящее время на рынке преобладают два вида аблятивных лазеров – CO2 и Er:YAG, и сказать сразу, какая лазерная система лучше, очень сложно.

Лазер на двуокиси углерода (CO2) был разработан в 1964 году, поэтому нашел широкое применение в хирургии, дерматологии, косметологии, урологии, проктологии, отоларингологии, гинекологии. Лазер на Er:YAG появился в 1987 году и в настоящее время используется в дерматологии, косметологии и гинекологии.

Проведение лазерного омоложения по сплошной методике (сплошная абляция) позволяет генерировать точно контролируемое излучение для хирургических целей (вапоризация) с четким контролем термального повреждения и относительного гемостаза, а также для применения в дерматологических и эстетических целях с возможностью гибкого контроля нагрева ткани при проведении процедур.

Разделение луча на фракции позволило создать метод «фракционная шлифовка», которая навсегда вытеснила метод «сплошной абляции» с его недостатками (длительный период реабилитации, высокий риск инфицирования и появление дисхромии кожи).

Прежде чем перейти к сравнению этих двух лазерных аппаратов, рассмотрим эффекты, которые реализуются в коже за счет поглощения энергии через ее трансформации в тепловую. Поглощенное хромофорами излучение вызывает локальное повышение температуры, которое в свою очередь может привести к необратимым изменениям.

С ростом интенсивности воздействия происходит увеличение температуры нагрева ткани, сопровождающееся следующими процессами:

  • Cтимуляция внутри клеточных процессов (37,5 – 39 °С)
  • Денатурация белка и разрушение мембран (при 40 – 45 °С)
  • Коагуляция и некроз (60 °С)
  • Обезвоживание (100 °С)
  • Карбонизация (150 °С)
  • Вапоризация (свыше 300 °С)

Стоит также подчеркнуть, что различные тепловые эффекты воздействия лазерного излучения на ткань никогда не наблюдаются по отдельности и присутствуют всегда, однако размер этих зон зависит от длины волны лазерной системы.

CO2 лазерные системы имеют длину волны в 10 600 нм, в то время как эрбиевые лазерные системы – 2940 нм, при этом коэффициент поглощения энергии хромофором (молекулы воды) у данной лазерной системы равен 12000 cm -1 , у CO2 лазера – 800 cm -1 . Это говорит о том, что излучаемая эрбиевым лазером длина волны поглощается в 12–15 раз выше, чем у CO2. Это ведет к разнице в термическом эффекте, а именно в размере зоны коагуляции.

Незначительная зона коагуляции ткани Er:YAG позволяет минимизировать период реабилитации при хорошем клиническом эффекте.

В зарубежных исследованиях 1998–2010 гг. проводились сравнения двух лазерных систем на больших группах испытуемых. Так, например, в одном из исследований были отобраны пациенты в возрасте от 18 до 88 лет с периоральными и периорбитальными рубцами и инволютивными изменениями кожи. Одна половина лица обрабатывалась CO2 лазером, другая – Er:YAG. Метод обработки – сплошная абляция. Эффект оценивался спустя 1 день, 7 дней, 6 месяцев после процедуры.

Рис. 7. Биоптат кожи (метод сплошной лазерной шлифовки): Слева – Er:YAG, справа – CO2.

Рис. 8. Периорбитальные морщины. Левая половина лица – Er:YAG, правая половина лица – CO2. Правое фото – результат спустя 6 месяцев после процедуры.

Рис. 9. Пероральные морщины. Левая половина лица – Er:YAG, правая половина лица – CO2. Правое фото – результат спустя 6 месяцев после процедуры.

У группы пациентов с инволютивными морщинами периорбитальных и пероральных зон (возраст 65–80 лет) отмечалась положительная динамика на обеих половинах лица, однако лифтинг-эффект глубоких морщин кожи был выражен лучше на стороне, обработанной CO2 лазерной системой.

Диоксидуглеродные (CO2) лазерные системы, безусловно, позволяют справиться с широким спектром задач, особенно когда речь касается выраженных гипертрофических и постакне рубцов кожи благодаря более выраженному термическому эффекту, который вызывает контрактуру белка за счет выраженной зоны коагуляции → расширение кровеносных сосудов дермы → выход провоспалительных цитокинов → начало ретракции и полимеризации фибрина → запуск неоколлагенеза.

Но как быть, когда речь касается атрофических рубцов кожи?

Ведь атрофические рубцы возникают в результате сниженной реакции соединительной ткани на травму, вследствие чего образуется недостаточно коллагена. В исследованиях Tay, Kwok (2008) участвовало 150 добровольцев с тремя видами атрофических рубцов: V-образные, М-образные, U-образные, сравнивалась эффективность CO2 и эрбиевой шлифовки при работе с ними. У пациентов, которым была проведена шлифовка на эрбиевом лазере, отмечалось улучшение U-образных рубцов – в 52,9 % случаев, М-образных – в 43,1 % случаев, V-образных – в 25,9 % случаев, в то время как у CO2 лазера наблюдалось улучшение U-образных типов – 23,3%, М-образных – в 15 %, V-образных – в 17,7 %, и в настоящее время эрбиевый лазер является стандартом в лечении атрофических рубцов кожи.

В своей врачебной практике я применяю две лазерные системы:

  • Eraser C-RF (CO2 лазер, 10 600 нм)
  • Lotus II (Er:YAG лазер, 2940 нм)

В CO2 лазерной системе Eraser C-RF широкий выбор параметров, это позволяет создать индивидуальные протоколы под каждого пациента. Возможность дополнительного подключения гинекологических и ЛОР-манипул, без «апгрейда» аппарата и без переключений сканеров. Трубка Когерент (металлическая, двоякозаваренная и вакуумная) делает лазерную систему бессрочной. Уникальная возможность работы в стековом режиме (до 50 стеков), формирование в режиме «дождь» хаотичной подачей в стабильном режиме упорядоченную фракционную зону. Данная функция позволяет мягко обрабатывать зону без использования аппликационной анестезии.

Видео процедуры CO2-лазерной шлифовки на аппарате Eraser-C-RF

Современная эрбиевая лазерная система Lotus II (компания LaserOptek, Южная Корея) позволяет проводить как «холодные и ультрахолодные», так и «горячие» лазерные шлифовки, приближенные к CO2 лазерным системам. Все это возможно благодаря наличию выбора длительности импульса от ультракороткого – 40 мкс («холодные» шлифовки), практически без периода десоциализации и реабилитации («шлифовки выходного дня»), до ультрадлинного импульса длительностью 5000 мкс («горячие шлифовки»). Более того, аппарат Lotus II помимо регистрационного удостоверения Росздравнадзора имеет одобрение FDA, что доказывает его широкое применение на рынке США и Европы. Аппарат имеет ряд преимуществ:

  • Термокомпенсатор линз
  • Плоский профиль луча
  • Ресурс лампы 10 млн импульсов
  • Наличие нескольких насадок для удаления новообразований, проведение фракционных шлифовок, набор гинекологических насадок

Видео процедуры лечения рубцов при помощи лазерной системы Lotus II

Клинические случаи

Рис. 10. Омоложение и устранение рубцов постакне при помощи аппарата CO2 Eraser C-RF.

Рис. 11. Устранение стрий и атрофических рубцов на аппарате Lotus II Er:YAG.

Заключение

Из-за разности длин волн у CO2 лазера (10 600 нм) и Er:YAG (2 940 нм) различается и степень поглощения лазерной энергии хромофором воды. Излучаемая эрбиевым лазером энергия поглощается хромофором воды в 12-15 раз больше, чем у CO2 лазерной системы, благодаря чему мы видим совершенно разные клинические эффекты. CO2 лазер справляется с выраженными гипертрофическими рубцами, глубокими инволютивными морщинами, однако практически всегда имеет длительный период десоциализации и реабилитации для пациента, в то время как эрбиевый лазер прекрасно справляется с нормо- и атрофическими рубцами кожи, «подтяжкой лица», возрастными изменениями кожи с коротким периодом реабилитации.

Читайте также  Материнский капитал как стимулятор рождаемости в России

В своей практике я использую обе лазерные системы (Eraser-C-RF и Lotus II), поскольку они не исключают, а дополняют друг друга и открывают широкие возможности для решения многих эстетических задач!

Как работают лазерные трубки CO2

Наиболее популярными во всем мире считаются лазерные станки с ЧПУ , оснащенные лазерной трубкой CO2, которые подходят для работы практически со всеми типами материалов. Первый такой станок был разработан инженером — электриком Чандра Кумар Наранбхай Патель в 1964 году. Газовые лазерные станки на сегодняшний день занимают лидирующую позицию в рейтинге высокомощных лазеров непрерывного действия.

Лазерная трубка CO2

Ключевым элементом всех лазерных станков является лазерная трубка CO2 . Она представляет собой стеклянную колбу, в которой запаяна газовая смесь, состоящая из трех элементов – азота, гелия и углерода. Реакция обеспечивается за счет воздействия электрического импульса, а итогом становится возникновение лазерного пучка, он представляет собой поток лазерного излучения, который, в свою очередь, преобразуется в луч и может быть отрегулирован оператором станка с ЧПУ.

Лазерная трубка CO2 позволяет осуществлять следующие действия:

  • С помощью создания лазерного луча разрезать материал.
  • С помощью низкопоточного излучения – наносить гравировку на поверхность изделий.

Мощность трубки определяется моделью и типом станка, а их эксплуатационный срок зависит от мощности и соблюдения правил эксплуатации.

Модели станков, оснащенные лазерными трубками CO2, не могут быть использованы для работы с металлами. Это обусловлено длиной лазерной волны, которая из-за своих параметров отражается поверхностью металла.

Все прочие материалы газовые станки способны обработать максимально быстро и качественно. В качестве сырья подходят:

  • бумага;
  • картон;
  • древесина;
  • резина;
  • пластмассы (кроме ПВХ);
  • камень;
  • искусственная и натуральная кожа;
  • ткани и меха.

Конструкция

Формирование лазерного луча CO2 начинается в колбе из стекла, имеющей несколько автономных контуров, которые герметично запаяны. В одном из изолированных отделений находится газовая смесь, которая при определенном воздействии способна создавать фотоны.

Источником воздействия при этом служат электроды, которые располагаются внутри отсека. Также в контуре с газовой смесью находятся оптические резонаторы (несколько зеркал, которые предназначены для придания фотонам, образовавшимся под воздействием электрического импульса, скорости и направления).

Зеркало, имеющее частичную прозрачность, служит точкой выхода для светового потока из трубки, после чего он попадает на специальную линзу, которая фокусирует его в тонкий луч. Чтобы обеспечить дополнительную мощность и ускорить движение фотонов, на внутреннюю поверхность отсека с газовой смесью нанесен катализатор из серебра. Мощность излучения при этом регулируется встроенными резонаторами.

Создание лазерного луча представляет собой процесс, сопровождаемый высокими температурами и интенсивным выделением тепла. Чрезмерный перегрев негативно влияет на газы, которые под воздействием тепла разлагаются, обедняя смесь. Поэтому конструкция оснащена охлаждающей системой – во время работы лазерной трубки для охлаждения отсека с газовой смесью вокруг него циркулирует вода. Охлаждение жидкости происходит в емкости, которая входит в терморегулирующую систему станка с ЧПУ.

Станки с лазерными трубками CO2 могут быть:

  • Непроточными. Их конструктивной особенностью является наличие запечатанных трубок – газ и весь оптический путь находится в трубке, запаянной с двух сторон.
  • Диффузно-охлаждающими. Отсек с газовой смесью в этом случае располагается между двумя плоскими электродами, которые охлаждаются водой.
  • Имеющими быстрое осевое и поперечное потоковое сечение. Тепло, которые выделяется сверх нормы, поглощается при быстром течении газовой смеси, переходящей через внешний охлаждающий контур.
  • Имеющими поперечно-возбуждающую среду. Конструктивной особенностью при этом является наличие крайне высокого газового давления.

Лазерные трубки CO2 отличаются по нескольким основным параметрам:

1. Мощность. Это основной фактор, от которого зависят способности станка в отношении скорости и качества обработки материалов. Самые слабые излучатели имеют заявленную мощность в 35–40 Вт, излучатели со средней мощностью – 70–100 Вт и высокомощные трубки – до 200 Вт.

2. Длительность периода эксплуатации. Эта характеристика влияет на продолжительность работы трубки. Минимальное значение параметра составляет 3000 часов, максимальное значение, гарантированное производителем, составляет до 10 000 часов. При бережной эксплуатации срок службы трубки может превысить заявленный в несколько раз.

3. Длина трубки. Может составлять от 700 до 2050 мм. Диаметр самых маленьких трубок составляет от 50 до 60 мм, стандартным значением является диаметр, равный 80 мм.

Принцип работы

Световой поток образуется за счет передачи энергии с помощью молекул азота к молекулам углекислого газа. Активной средой при этом является газовая смесь, состоящая из углекислого газа, азота и гелия, а в некоторых случаях – водорода или ксенона.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: