Интересный способ обнаружения сучков в фанере, это так просто)

[Алексей Пустота 40]

@tonic Видимо придется тоже писать простынь, но что делать.  Поехали.

Все вышеизложенное абсолютно верно, но настолько не отображает всей картины, насколько это, вообще возможно.  Первые годы работая с лазерными станками, думал что мощность - главный критерий лазерного излучения, при резке. И меряли мы не стаканом воду, а такой же приблудой, как на фото, но самодельной - точность не очень, но устройство аналогичное, и разницу в излучении разных трубок понять помогает. Про стакан - это аналогия.

Так вот можете ее выбросить, она в принципе и не нужна особо.

Прочтите статью, второй абзац http://symposium.forest.ru/article/2012/4_equipment/pdf/KuznetsovAI.pdf 

Нас в лазерном излучении интересует не только мощность, но качество лазерного излучения в целом, иными словами - добротность пучка. Это раз.

Второе: Лазерное излучение, может принимать разные формы, они называются модами. Подробности в википедии. 

Стеклянные трубки могут работать на нескольких модах. Основные ТЕМ00 и ТЕМ10 (третий ряд сверху, на картинке), другие тоже может, но редко. Соответственно и после фокусировки, луч имеет пятно такой же формы! 

Теперь вопрос: Вам лазер зачем? Воду кипятить, или материалы резать, как можно быстрей и с тоньшим резом? Замерьте площадь пятна обеих мод и подставьте в формулу, + мощность,(в случае первой моды мощность будет до2-х раз меньше, да)) Все остальное можно принять за единицу, условно и подумайте, на какой моде выгодней резать в условиях мощность/площадь пятна.

Весь прикол перехода из одной моды в другую в настройках мощности, а именно силы тока, при примерно половине от доступной нам мощности, все молекулы со2, которые могут поменять свой энергетический уровень на данном этапе - уже сделали это, новым в трубке взяться не откуда, старые еще не вернулись на прежний эн.ур. Что делать трубке в этом случае?

СРЫВАЙ ГЕНЕРАЦИЮ

@

НАЧИНАЙ СНАЧАЛА

Вот и переходим на следующую моду ТЕМ10. А мощность в ватах, так выше, только рассеяна по площади большего масштаба, а все что жжет пятно в центре бублика, в большинстве случаев в холостую. И на меньшей скорости. 

Вот кстати отрывок из рекламы американских керамических трубок. не реклама, сам на китайском стекле), но в целом верно:

• ^{Стеклянная лазерная трубка про-во Китай имеет низкое качество лазерного луча (многомодовость и т.д). На практике высокая мощность лазерной трубки и плохой режим генерации лазерного пучка (многомодовый режим TEM01) значительно снижают скорость резки материалов, а также делают не эффективными инвестиции в такое оборудование.}
• ^{Стеклянная лазерная трубка про-во Китай не может обеспечить генерацию аккуратного лазерного луча с высокой плотностью сфокусированной мощности. Как результат вы получаете низкое качество гравировки и резки, в сочетании с низкой скоростью. Качественная лазерная трубка должна работать в одномодовом режиме (TEMoo), при котором достигается полная пространственная когерентность, что позволяет генерировать сфокусированный лазерный луч высокой мощности и плотности в пятно чрезвычайно малых размеров.}
• ^{Для примера, лазерный гравер серии Spirit LS 30 Вт с американской лазерной трубкой Synrad генерирует лазерный луч в одномодовом режиме (TEMoo) высокого качества и высокой плотности, что позволяет ему на 30% быстрее резать оргстекло толщиной 3 мм, в сравнении с китайским лазерным станком с лазерной трубкой 60 Вт. Общее представление, что чем больше мощность лазерной трубки, тем быстрее скорость резки материалов, не всегда оправдано. Важно качество, а не количество.}

О том, что при высоких токах, газ сгорает гораздо быстрее, думаю говорить не стоит, тут и так все ясно.

Выводы каждый делает сам, но порезать блокнот на своем станке, и подумать - совсем не трудно, а практика выебет любую теорию. (бумага, это всего лишь набор слоев с условно равной плотностью, 1 лист бумагу = 1 условному слою любого материала, режьте все что угодно, просто на бумаге считать легче. Больше прорезанных слоев  = толще материал. )

Такие дела, да.

Изменено 5 февраля 2017 пользователем Алексей Пустота

[tonic 256]

1 час назад, Алексей Пустота сказал:

Нас в лазерном излучении интересует не только мощность, но качество лазерного излучения в целом, иными словами - добротность пучка. Это раз.

Качество лазерного излучения, в нашем случае, это не добротность. 

Это безразмерный параметр, который показывает насколько распределение энергии в лазерном пучке близко к распределению Гаусса.

Буржуи измеряют качество излучение с помощью параметра M^{2 .} Его значение измеряется от 1 (Гаусс)  до бесконечности (все плохо). Обычное значение для качественных лазеров М² <1.2

В отечественной оптике, другой параметр, по-моему К. К=1/М² Нормальное значение К > 0.8

Резка действительно, происходит не условной мощностью, а плотностью мощности. То есть мощность деленная на диаметр точки. Проблема ненулевых мод, то есть многомодового излучения в том, что их нельзя сфокусировать в минимально допустимую точку. 

Но опять же и не всегда это необходимо. например фанеру или металл на больших мощностях раньше часто резали именно многомодовым излучением. Его проще получить.

1 час назад, Алексей Пустота сказал:

Весь прикол перехода из одной моды в другую в настройках мощности,

Когда конструктор рассчитывает резонатор, то модовый состав излучения закладывается сразу. Другое дело, что товарищи китайцы не всегда выполняют технические требования. Модовый состав зависит от конструкции резонатора, неизменности физических размеров, термостабильности лазера. А вот от тока моды не зависят. Вернее зависят в некачественных приборах. Что происходит. Лазер должен быть термостабилен. Но кварц из которого сделана труба это все таки материал с ненулевым коэффициентом расширения. Зеркала, которые используются часто бывают приклеены компаундом, который фонит в вакууме. Покрытие зеркал слезает. Отсюда и получаются многомодовое излучение. То есть мощность есть, а плотность мощности низкая.

Есть общие моменты расчета резонатора.
В общем при равных условиях мощность зависит от объема: диаметра внутреннего пучка и длины резонатора, вернее расстояния между электродами. Чем больше диаметр и больше длина тем больше мощность.
А вот расходимость пучка (которая связана с качеством излучения) зависит от соотношения длины и диаметра. Чем меньше диаметр, и чем больше длина, тем меньше будет расходимость и тем лучше будет качество излучения.

Именно поэтому короткие трубки большого диаметра будут давать многомодовое излучение. Простейший способ получить ТЕМ00 - это поставить диафрагму внутри резонатора. Например Советский лазер Лантан-3 в многомодовом режиме выдавал 3 квт, а в одномодовом - 800 ватт, исключительно из за перекрытия заслонкой дополнительных мод.

Если при изменении тока, меняется модовый состав - то это уже не лазер, а та к - ерунда. Не должно такого быть, это явный брак.

Изменено 5 февраля 2017 пользователем tonic

[Алексей Пустота 40]

@tonic О, вот именно! Но не переходить в ненулевую моду так просто! 

1. Не превышаем мощность

2. Не превышаем допустимую температуру охлаждения.

3. другие факторы, коих довольно много - от отсутствия пыли на трубке, до заземления и наличия стабика на входе. (Сам не поминамаю почему, но после уборки слоя пыли  с поверности трубки, фокусное расстояние менялось с 7, до 5 -ти мм. от носика, магия не иначе. Заставлял на фанерном производсвтве чистить трубки от водорослей внутри и от пыли снаружи, при работе станков 22\7)

 

18 минут назад, tonic сказал:

 

Если при изменении тока, меняется модовый состав - то это уже не лазер, а та к - ерунда. Не должно такого быть, это явный брак.

Правильно, а все со2 китайские трубы с завода, условно бракованные, с такой точки зрения. А нормально работают на половине мощности - рез тоньше, дыма меньше прорез глубже\скорость выше. Вот так и живем. 

Сами не хотите тест провести?

23 минуты назад, tonic сказал:

 

Когда конструктор рассчитывает резонатор, то модовый состав излучения закладывается сразу. Другое дело, что товарищи китайцы не всегда выполняют технические требования. Модовый состав зависит от конструкции резонатора, неизменности физических размеров, термостабильности лазера. А вот от тока моды не зависят. Вернее зависят в некачественных приборах. Что происходит. Лазер должен быть термостабилен. Но кварц из которого сделана труба это все таки материал с ненулевым коэффициентом расширения. Зеркала, которые используются часто бывают приклеены компаундом, который фонит в вакууме. Покрытие зеркал слезает. Отсюда и получаются многомодовое излучение. То есть мощность есть, а плотность мощности низкая.

 

Это еще тот бич. Мой компаньен, так сказать, занимается перезарядкой трубок, ну пока больше учится. но не суть. Так вот по вышеизложенным причинам, это то еще занятие неблагодарное. Еще и хотелось бы подобрать смесь под чисто одномодовый режим.

И про определение моды - берем доску и  стреляем в доску, первый раз на 95% мощности, другой на 42%,  настройками длительности импульса добиваемся отчетливого пятна, на доске. но без пригорелостей. И щепотку базилика.

 

[tonic 256]

Эффект насыщения.

Да это все есть и люди которые разрабатывали лазеры, а не занимались исследованиями китайских машинок с помощью листов бумаги это все давно знали.
нормальные производители указывали мощность в пределах линейного участка вольт-амперной характеристики, или зависимости ток-мощность. в некоторых приделах зависимость ток- мощность, линейная, потом начинается нелинейный участок, где изменение тока уже не вызывает такого же изменения мощности.

Отсюда и рекомендации производителей трубок не использовать их на полной мощности. Но эффект насыщения зависит не только от активного газа, но также существенно зависит от конструкции и материала катода. Также очень важен состав газа. И температура смеси.

Пример. Вот научная статья, научная,  а не исследование разных типов китайских микроволновок, как они разогревают борщ.
Лантан-золотой катализатор.pdf

Повышение мощности с помощью золотого катализатора. Так же мощность можно увеличить изменив состав газа - добавив 1 или 2 компонента.
При тех же самых параметрах резонатора, с помощью золочения катодов и изменения состава смеси, мощность повышается примерно в 1.5 раза. Мы это делали. Но на китайских трубках этого не сделать - они одноразовые.

Можно понизить температуру, мощность также возрастет.
Вот опять же научная статья.
Повышение мощности лазера путем охлаждения.doc

Модовй состав при этом меняться не будет, если не будет меняться геометрия резонатора - расстояние между зеркалами и их геометрия. На стекле этого не сделать. Необходимо другие конструкции - как минимум из инвара. 

Изменено 5 февраля 2017 пользователем tonic

[Алексей Пустота 40]

@tonic А что делать легиону рядовых обладателей китайского стекла пост фактум?

(подсказка - бумага езть?)))

Изменено 5 февраля 2017 пользователем Алексей Пустота

[tonic 256]

Есть и еще один способ повышения мощности. Это повышение давления. Примерно можно считать, что китайцы снимают со своих труб примерно 100 Ватт с метра. При этом давление газа в трубе 10 Торр. 10 мм ртутного столба. Современный европейские лазеростроители снимают с трубок, аналогичной конструкции (цилиндр с зеркалами на концах и продольными электродами) примерно 1 кВт с метра. Но и давление газа там уже больше 100-120 Торр. 

3 минуты назад, Алексей Пустота сказал:

А что делать легиону рядовых обладателей китайского стекла пост фактум?

(подсказка - бумага езть?)))

Верить))

Что касается меня, то я предпочитаю - знать.

[Алексей Пустота 40]

А повышением давления мы еще пучек уже делаем, а в китайском стекле по причине охлаждения сильно уже не сделаешь - должен по стенке трубы охлаждения идти)

[tonic 256]

25 минут назад, Алексей Пустота сказал:

Это еще тот бич. Мой компаньен, так сказать, занимается перезарядкой трубок, ну пока больше учится. но не суть. Так вот по вышеизложенным причинам, это то еще занятие неблагодарное. Еще и хотелось бы подобрать смесь под чисто одномодовый режим.

Давайте я еще раз уточню. Модовость зависит от конструкции резонатора. Не от состава газа. 

Лазер - это квантовый генератор. При генерации устанавливается фактически стоячая волна между зеркалами, часть излучения проходит через п/прозрачное зеркало. Рядом с выходной линзой пучок еще не гаусовский, потом на расстоянии нескольких сантиметров, можно считать, что луч сформирован. Если при нагревании стекло расширяется, то и геометрия меняется. И модовый состав нарушается.

У нас были, да еще и остались лазеры с возможностью подстраивать  как глухое, так и выходное зеркало. Вращая винты, можно получить и пятно, и полумесяц и окружность. С помощью  юстировки, вытягивали мощность. Но в стеклянных трубках, как правило это не предусмотрено, так как сильно удорожает конструкцию.

 

 

 

[Алексей Пустота 40]

Рядовому пользователю не стоит лезть в резонатор. 

И вообще куда либо.

Кроме настроек на пульте. 

[tonic 256]

7 минут назад, Алексей Пустота сказал:

А повышением давления мы еще пучек уже делаем, а в китайском стекле по причине охлаждения сильно уже не сделаешь - должен по стенке трубы охлаждения идти)

Не совсем так. Я уже писал, что от давления не зависит диаметр пучка. Диаметр зависит от диаметра внутренних зеркал, выходного зеркала и существующих внутренних диафрагм.

Что же качается охлаждения, то вода - это не обязательная вещь. Я видел лазер 2.5 квт, у него несколько трубок, диаметром 40-50 мм. Трубки охлаждаются не водой, а воздухом. Мощные вентиляторы гонят через холодный радиатор воздух на трубки  и трубки охлаждаются. А вот радиатор уже охлаждаетсфя водой (тосолом). 

1 минуту назад, Алексей Пустота сказал:

Рядовому пользователю не стоит лезть в резонатор. 

Согласен. Это все равно, что одноразовый топливный фильтр для Жигулей промывать или бритву Жилет точить. Одноразовые изделия.

[Алексей Пустота 40]

@tonic Так там и не стеклянная трубка вроде?

3 минуты назад, tonic сказал:

Согласен. Это все равно, что одноразовый топливный фильтр для Жигулей промывать или бритву Жилет точить. Одноразовые изделия.

Вот по этой причине, он берет пачку бумаги... И убеждается, что при меньшей мощности, на равной скорости, прорез глубже и тоньче, что ему, пользователю, и было нужно.

[tonic 256]

где не стеклянная трубка?

[tonic 256]

Некоторые иллюстрации по поводу лазерного излучения и лазеров.
На примере Синрада, 50 ватт.

48-5 Specifications:
	Output Power	50W
	Mode Quality	M²<1.2
	Ellipticity	<1.2
	Rise Time	<150µsec
	Beam Diameter	3.5mm
	Beam Divergence (full angle)	4mR
	Wavelength	10.57-10.63µm*
	Power Stability (cold start)	±5%
	Polarization	Random
	Cooling	Water
	Heat Load (max)	800W
	Flow Rate (18-22°C)	1.5 GPM

Не стесняются ребята указывать параметры.
Качество луча - отличное М²<1.2.
Эллиптичность - 1.2 Думаю, что лазер щелевой, это его родимое пятно. Не самое плохое значение. Не круг, а эллипс с диаметрами 1.0 : 1.2
Расходимость 4 миллирадиана. Это отлично. Подобная машинка дает луч, который мало расходится по длине, и при использовании летающей оптики проблем с непрорезами в дальних углах не возникнет.
Длина волны. Честно пишут, не 10.6, а реальный разбег. И это правда. У всех. Просто ни кто не пишет правду.
Мощность 50 ватт, из розетки берет 800 ватт. Это реальный КПД лазера. 6%. Для справки. У паровоза КПД - 4%

Изменено 5 февраля 2017 пользователем tonic

[Emil 1]

Спасибо @Алексей Пустота  @tonic за такие познавательные статьи.

подскажите про температуру охлаждающей жидкости, для макс. (мощности) качества реза )))

какие переделы отимальны? 

по умолчанию, если не ошибаюсь, 23-25 С^о.

@tonic не спорю про качество синрада, но GCC на резаках уже ставит RECI. а на граверах синрад.

наверно удельная мощность этих труб стала/становится выгодной.

[tonic 256]

Это то что рекомендуют производители. От этого и надо отталкиваться. 
Мы эксплуатировали лазеры при температуре 6^о  Но это было технически сложно. Выпадает роса на холодных элементах. С этим надо бороться. Но эффект повышения мощности был.

Я не призываю так делать. Но ведь и обычный движок для машины можно форсировать. Если понимаешь "зачем". 

[Алексей Пустота 40]

@tonic Я про такие подумал, хотя сам только издалека такой видел. http://www.us.trumpf.com/fileadmin/DAM/us.trumpf.com/Brochures/Machine_Tools/2D_Laser_Cutting/2012-06-21_Laser_Cutting_Seminar/Laser_Cutting_Fundamentals_Brian_Welz.pdf

Там газ просто из баллонов жрет, литрами, КАРЛ, литрами СО2 НЕ N2

Но собственно весь разговор о простых китай-трубашатал-трубах до 150Вт-180 вт. С большими я регулярной практики не имел, на жаль.

@Emil Оптимальная Т- чем ниже, тем лучше, но на практике минимальная при соблюдении условия, что при разнице с комнатной, тебя не настигнет точка росы, я предпочитаю 17-18.

[Emil 1]

3 минуты назад, tonic сказал:

Это то что рекомендуют производители. От этого и надо отталкиваться. 
Мы эксплуатировали лазеры при температуре 6^о  Но это было технически сложно. Выпадает роса на холодных элементах. С этим надо бороться. Но эффект повышения мощности был.

Я не призываю так делать. Но ведь и обычный движок для машины можно форсировать. Если понимаешь "зачем". 

на сколько % растет мощность при таком снижении тем-ры?

[tonic 256]

6 минут назад, Emil сказал:

не спорю про качество синрада, но GCC на резаках уже ставит RECI. а на граверах синрад.

наверно удельная мощность этих труб стала/становится выгодной.

Тайвань проигрывает Китаю в том что касается именно резки. Резать можно и Синрадом, но Реси будет дешевле стоить станок.
Отсюда и такая комплектация.
Но если Синрады работают годами и десятилетиями, а вот Реси - надо менять.  

[alexander-1 2 480]

читаю с удовольствием, ещё бы про волоконник так же разжевали, но хочу заметить , что уже ночь и спать хочется

[Emil 1]

2 минуты назад, Алексей Пустота сказал:

 

@Emil Оптимальная Т- чем ниже, тем лучше, но на практике минимальная при соблюдении условия, что при разнице с комнатной, тебя не настигнет точка росы, я предпочитаю 17-18.

каков примерный рост мощности?

[Алексей Пустота 40]

@tonic Наоборот, чем ниже t, тем выше кпд, я так полностью севшую трубку, с лучем бело-синего цвета, охлаждая антифризом -10 -8, заставлял резать акрил тройку, недолго правда. А зеркала, это да, одтельно охлаждал простой водой, отдельной помпой. 

Манипуляции при этом напоминают ритуалы некромантии, или скорей некрофилии.

[Emil 1]

@Алексей Пустота  на сколько примерно растет КПД?

17-18 С против 23-25 С

[Алексей Пустота 40]

@alexander-1 Тут я никак, немного на Тротеке комбинированном поработал СО2  синрад + Рубиновый, но совсем не долго и не вник особо.

[tonic 256]

3 минуты назад, Алексей Пустота сказал:

Там газ просто из баллонов жрет, литрами, КАРЛ, литрами СО2 НЕ N2

Все так. Я и начинал 20 лет назад с прокачных лазеров.
Сейчас снова к ним вернулся.
Баллон смеси Углекислый газ+Гелий+Азот. Баллон 40 литров. Давление 160 атмосфер. Хватает на неделю-две, в зависимости от загрузки.
В принципе можно и отдельно газы заказывать и самому смешивать. Просто больше будет вакуумного оборудования. А сейчас проще заказать смесь.

Для резки металла, лазерные газы, то что закачивается в резонатор - не самая большая расходная статья. Азот для резки нержавейки или кислород для резки чернухи - это намного большие затраты.
Соседи режут нержу 3 мм, небольшие изделия. Типа велосипедных звездочек. У них волоконник 1 квт. На 1 лист 1.5х3.0 метра надо 7-8 соракалитровых баллонов азота 5.0.
7-8 баллонов, Карл! На полчаса работы!
Поэтому люди тупо купили азотную станцию.

 

[Emil 1]

@Алексей Пустота я гравер выбираю, смотрю в сторону брендов. у вас есть опыт сравнения тротек с GCC ? поле где-то 60х40

скорость у тротека 1.8 м/с, против 1 м/с у GCC, насколько реально гравировать на таких скоростях ?