راهنمای به دست آوردن فاصله کانونی دستگاه لیزر

تنظیم فاصله کانونی دستگاه لیزر در دستگاه های حکاکی لیزری و دستگاه برش لیزر یکی از مهمترین بخش هایی است که مستقیماً بر کیفیت برش و حکاکی و همچنین عمق نفوذ پرتو در ماده اثر گذار است و حکاکی و برش لیزری بر روی صفحه کانونی صحیح یک عامل کلیدی برای عملکرد مناسب تجهیزات لیزری است. از آنجایی که لنز دستگاه لیزر نیاز به نظافت و یا تعویض دارد و هرازگاهی نیاز به تنظیم مجدد فاصله کانونی مناسب دارد تصمیم گرفتیم که در این مطلب به این موضوع مهم بپردازیم.

اول از همه پیش از پرداختن به نحوه تنظیم، نگاهی به مفهوم فاصله کانونی و اهمیت و نکات مربوط به تنظیم آن داریم.

فاصله کانونی لنز دستگاه لیزر

زمانی که پرتو لیزر از تیوپ خارج  و با کمک آینه های دستگاه به سمت نازل هدایت می شود پیش از برخورد به لنز قدرت و تمرکز کافی برای حکاکی و یا برش را ندارد. با تعبیه لنز در هد دستگاه لیزر و نازل، این پرتو  زمانی که به لنز برخورد می کند در فاصله مشخصی از مرکز عدسی در یک نقطه کانونی متمرکز می شود.

لنز دستگاه لیزر به صورت محدب است دقیقاً به مانند یک ذره بین عمل می کند. عدسی لنز محدب است و پرتو نور موازی لیزر را ابتدا در یک نقطه کانونی متمرکز می کند و پس از عبور از نقطه کانونی، دوباره واگرا شده و از یکدیگر دور می شود. بنابراین مهم است که فاصله مناسب کانونی برای متمرکز سازی صحیح پرتو انجام شده تا چگالی انرژی مورد نظربرای انجام حکاکی و نفوذ به ماده فراهم شود.

اگر درک موضوع بالا کمی برایتان پیچیده است با یک مثال قابل لمس می توانید آنرا تصور کنید. لنز دستگاه لیزر از لحاظ هندسی به ذره بین شباهت دارد. اگر تلاش خود به هنگام استفاده از ذره بین و بالا و پایین بردن آن برای متمرکز کردن نور خورشید برای سوزاندن یک کاغذ را به یاد بیاورید عملکرد لنز دستگاه لیزر و اهمیت فاصله کانونی مناسب برایتان روشن می شود. اگر ذره بین بیش از حد به سطح کاغذ نزدیک و یا دور شود نقطه کانون عدسی مناسب پیدا نشده و نتیجه ای نخواهید گرفت.

اندازه فاصله کانونی ( F) یکی از مشخصات لنز دستگاه است و ممکن است لنزهای مختلف فاصله های کانونی متفاوتی از یکدیگر داشته باشند. بنابراین نیاز به تنظیم مجدد برای عملکرد صحیح ضروری است.

نکات تنظیم فاصله کانونی لنز دستگاه برش و حکاکی لیزری

برای اینکه بتوانید فاصله کانونی مناسب را بیابید درک چند نکته مهم است.

اولین نکته در این خصوص این است که بدانید نور لیزر پس از عبور از لنز به شکل یک ساعت شنی در می آید و در حقیقت در یک نقطه متمرکز نمی شود. هدف ما یافتن کوچکترین قسمت از پرتو است که در کمر این ساعت شنی قرار گرفته است که به آن نقطه کانونی می گویند( در تصویر با رنگ قرمز مشخص شده است).

 در تصویر زیر و شکل B فاصله کانونی تا لنز کوتاه تر است. در این حالت چگالی توان لیزر بالاتر و پرتو از قدرت بالاتری برای حکاکی و برش برخوردار است در حالیکه عمق نفوذ آن به ماده کمتر است و نمیتواند خیلی عمیق برش دهد. این فاصله برای حکاکی لیزر مناسب تر است. اما همانگونه که در شکل A مشخص است اگر فاصله کانونی لنز دستگاه لیزر بیشتر باشد عمق نفوذ بیشتر خواهد بود که برای اهداف برش مناسب تر است.

دومین نکته مربوط به تراز بودن آینه است. اگر پرتو پیش از برخورد با لنز و زمانی که در آینه بازتاب شده و در نازل به سمت لنز می رود دارای زاویه بوده و کاملاً عمود نباشد ممکن است شروع به محدود کردن عمق نفوذ کند و قطعاً نقطه کانونی را نیز جابجا می کند.

این حالت شاید به هنگام کار با دستگاه حکاکی لیزری که پرتو تنها با سطح برخورد دارد خیلی ملموس نباشد اما به هنگام برش می تواند محدودیت هایی را ایجاد کند.

نحوه تنظیم فاصله کانونی دستگاه لیزر

تنظیم فاصله کانونی و یافتن نقطه کانونی مناسب که در آن پرتو لیزر در بهترین حالت از توان و چگالی و عمق نفوذ را دارد به منظور قرار دادن لنز و نازل در بهترین فاصله از سطح بهینه برای حکاکی و برش لیزری است. اما باید توجه کنیم که می خواهیم کدام یک از عملیات را روی ماده انجام دهیم. برای داشتن حکاکی با وضوح بالا باید نقطه کانونی مناسب را یافت تا قطر حکاکی کوچک باشد، گاهی برای ایجاد حکاکی عریضتر باید فاصله کانونی را کمتر از حد معمول قرار داد.

خوشبختانه فاصله کانونی و نقطه همگرایی پرتو یکی از مشخصات لنزها است که توسط شرکت سازنده عنوان می شود. یعنی مشخصاً زمانی که لنز را تهیه می کنید. می دانید که که یک لنز 2 یا 2.5 اینچی، در همین فاصله پرتو را متمرکز میکند. تنها کافیست با استفاده از ابزار اندازه گیری ارتفاع دستی دستگاه این فاصله را با استفاده از یک خط کش تا سطح ماده اندازه گیری کنید.

برخی از دستگاه های لیزر دارای یک حسگر هستند که به خوبی بین نازل و سطح بالایی مواد قرار می‌گیرد و با CNC کنترل می شود و بهترین فاصله کانونی را می یابد. اما روش تنظیم عادی به این گونه است که سطح ماده را روی میز کار قرار دهید و ارتفاع میز را به گونه ای جابجا کنید که پرتو بهترین نقطه کانونی را بدهد. با استفاده از یک متریال این آزمایش را تکرار کنید و فاصله کانونی های مختلف را با استفاده از یک خط کش اندازه بگیرید و هر کدام را ثبت کنید. بیشتر دستگاه ها دارای میز متحرک هستند و اگر نباشند نازل را می توان برای حرکت در راستای عمود به سطح کار جابجا کرد.

در طی یک آزمایش این نتایج بدست آمده است که لنز 50 میلی متری بهترین سازش با فوکوس محکم خوب و عمق برش بالقوه معقول در حدود 6 میلی متر است. برای مواد ضخیم تر تا حدود 10 میلی متر، مواقعی وجود دارد که لنز با فاصله کانونی 76 میلی متر مفید خواهد بود. با توجه به توان کمتر ممکن است برای استفاده  برش موادی مانند فوم ها، اکریلیک یا چوب های نرم تر و شاید با چندین پاس مورد نیاز مناسب تر باشد.

در این مطلب سعی شد راهنمای تنظیم فاصله کانونی لنز دستگاه لیزر ارائه شود. شما نیز اگر روشی بجز آنچه که ذکر شد را می شناسید و یا بکار می برید در بخش نظرات برایمان بنویسید.

نوین تاک لیزر ارائه دهنده انواع دستگاه های لیزر صنعتی و دستگاه لیزر فلزات و غیر فلزات در ایران است. برای کسب اطلاعات بیشتر در این خصوص با کارشناسان فروش با شماره 02149063 در تماس باشید.