Толстый рез ближе к трубе

[fin 0]

Всем привет, парни. Столкнулся с проблемой. Чем ближе к трубе голова, тем толще луч. Где то здесь была такая тема, начатая Ивангаем. Но она заглохла. Хотелось бы поднять вопрос.

 С лазерами работаю 9лет. Но такого не было еще. Портальный станок с полем 160х100см. Геометрия идеальная. Юстировка безупречная. Линзу, зеркала менял, чтоб исключить их влияние. В правой половине поля (дальше от трубы) рез безупречный, тонкий и мощный. В левой половине мощность немного падает, луч становится толще. Не пойму, в чем дело. Пятно луча идеальный круг.

[Шерлок 29]

Здравствуйте!

Попробуйте посмотреть вот в этих темах:

• Толстый рез через 3-5 секунд после старта.
• Разная толщина реза
• Желтая труба
• Смещение реза

Или воспользуйтесь поиском:

Если же ничего не подошло, то подождите немного и Вам обязательно ответят =)

[PavelK 1 525]

Доброго дня.

Диаметр луча сильно изменяется с расстоянием?

Ну и мощность луча падает пропорционально квадрату расстояния, то есть чем ближе к трубке, тем больше энергии луча сохраниться,  вот и луч толще, т.к. прожигает сильнее.

[Dan 459]

Толщина луча вычисляется - расчётный размер минус вырезанный ... А кажущееся утолщение - это увеличенный ореол вокруг луча. Такое встречается практически на всех трубках. Но и в любом случае, чем ближе к трубе, тем больше будет обжиг вдоль реза.

[PavelK 1 525]

48 минут назад, Dan сказал:

Толщина луча вычисляется - расчётный размер минус вырезанный ...

Это не фактический диаметр луча, а последствия того, о чём дальше в вашем сообщении. 

Про диаметр поясню - сделать импульс в акрил вблизи/вдали от трубки. Может быть сильное увеличение диаметра пятна - если это так, то тогда понятно, почему ещё луч тоньше/толще.

А вообще фото бы непомешало.

[Dan 459]

14 минут назад, PavelK сказал:

Это не фактический диаметр луча, а последствия того, о чём дальше в вашем сообщении. 

Да, имел ввиду толщину реза. В любом случае, такой эффект сильно зависит от трубы.

[fin 0]

https://stankoforum.net/topic/4273-разная-толщина-луча/

вот ссылка на ту ветку. Проблема точь в точь как у меня. Я хотел связаться с ТС, но у меня еще нет прав на личные сообщения. Может кто то сможет написать ему и спросить, решил он проблему или нет?

Некоторые подробности: когда голова находится в самом ближнем положении к трубе -это около 30см. Половина поля  по оси Х это еще 75см. Т.к. станок портальный и труба стоит на портале, ось Y не учитываем- труба, 1е и 2е зеркало всегда неподвижны относительно друг друга и расстояние меж ними не меняется.

Получается так: луч, выходя из трубы, на протяжении 105см имеет постепенно уменьшающийся дефект реза, после чего становится идеальным и последующие 80см является идеальным. Рез просто конфетка в правой половине поля. Если это дефект трубы (а она наработала часов 30, не более), то, чтобы не покупать пока новую, можно переставить ее дальше от 1го зеркала на 60см (более невозможно конструкция станка не позволяет). Но вопрос остается открытым и в копилке знаний не помешал бы ответ на него... 

Это мой станок. Просто как информация

[PavelK 1 525]

Написал @Ивангай ю в личку.

 

3 часа назад, fin сказал:

Получается так: луч, выходя из трубы, на протяжении 105см имеет постепенно уменьшающийся дефект реза, после чего становится идеальным и последующие 80см является идеальным.

Вы померяли диаметр пучка ?  Не после, а до линзы в ближнем и дальнем положении.

[fin 0]

Дополняю.  Пробовал заменить трубу. Такую же SPT, новую. Все то же самое. Так же испытывали на стенде мою и новую трубки. У обоих сразу на выходе пятно жирнее, чем, например, через 3 метра. Поставил линзу 50.8 (была 101.6)- ситуация разрешилась. Рез в левой половине все равно толще, но ввиду того, что линза фокусирует пучок в пятно меньшего диаметра, качество реза отличное по всему полю. 

Но вопрос таки остается. Труба SPT. У других трубок тоже луч на выходе жирнее, чем в 2-3х метрах? Грешным делом даже думал о включении в оптический тракт доп.зеркал для увеличения длины прохождения луча от трубы до 1го зеркала)

[PavelK 1 525]

6 минут назад, fin сказал:

У других трубок тоже луч на выходе жирнее, чем в 2-3х метрах?

Да.

[alexander-1 2 480]

было и не раз, на всех трубах, лечил тоже хорошей линзой

[vasa29 571]

Интересно про физику процесса, возможную теорию заслушать.

[PavelK 1 525]

Если измерить температуру луча на 10 см и на 5 метрах и засечь время, то окажется, что объекты разогреваются по-разному.

Так же, проходя через толщу материала, луч обжигает и края, а не только путно контакта.

Ну и поток излучения хоть и узконаправлен, но не может быть идеально параллельным, к тому же сталкиваясь с другими частицами он постепенно рассеивается.

Но то же был хотел услышать грамотное научное объяснение.

 

 

 

[vasa29 571]

1 час назад, PavelK сказал:

Если измерить температуру луча на 10 см и на 5 метрах и засечь время, то окажется, что объекты разогреваются по-разному.

Следовательно скорость испарения материала пропорциональна градиенту температуры. И чем дальше, тем толще рез.

1 час назад, PavelK сказал:

поток излучения хоть и узконаправлен, но не может быть идеально параллельным,

У трубок есть параметр расхождения луча, и пока луч попадает в площадь зеркала мощность падать не должна. За исключением сферической аберрации линзы.

Изменено 20 июня 2021 пользователем vasa29

[Dan 459]

1 час назад, vasa29 сказал:

Следовательно скорость испарения материала пропорциональна градиенту температуры. И чем дальше, тем толще рез.

По факту, толщина реза не меняется. Ну, на относительно незначительных расстояниях, скажем, до 3-4 м. от лазера. А  чем ближе к трубе, тем больше обжиг верхней части материала, в виде фаски. Что-то, на подобии такого получается. От этого и кажется, что рез толще. 

Но я слышал лишь то, что это является следствием многомодовости самого излучателя, коим и является СО2 лазер. Т.е. внешняя мода (ореол) даёт такой эффект, но при этом имеет большое рассеивание с расстоянием. 

Изменено 20 июня 2021 пользователем Dan

[ar4er7 0]

у меня сейчас такая же петрушка.
Может круг диаметром 12 мм половину - нормально прорезать, а половину - с вот-такой воронкой. Не знаю пока что делать.

[vasa29 571]

Либо луч цепляет, либо мода меняется. А когда рез меняется не свистит (пищит)?

[tonic 256]

20.06.2021 в 17:21, vasa29 сказал:

Интересно про физику процесса, возможную теорию заслушать.

Да, уж. Столько фигни наплели....

Давайте заметим, что лазер это не лампочка, а квантовый генератор, и что геометрическая оптика, которую проходят в физических курсах института имеет некоторые ограничения для представления реальной картины линзы..

Итак:

1. Идеальный лазерный луч с нулевой модой имеет в пятне распределение мощности в виде кривой Гаусса. И фокусируется линзой лучше всего. Другие моды отличные от нулевых - "бублик" или "бублик с пятном" фокусируются хуже и  дают меньшую плотность мощности при одинаковой энергии. А режем мы не мощностью, а плотностью мощности. То есть мощность деленная  на площадь. чем меньше пятно - при одинаковой мощности, тем лучше.

2. Тут пишут, что мощность падает как квадрат расстояния. Это для лампочки посредине комнаты. Если у тебя практически параллельный пучок энергии, а  лазерный луч это именно это, то мощность от расстояния зависит совсем по другому закону. Иначе бы вы не смогли резать одинаковые штуки на расстоянии  0.5 метра и 2 метра.

3. Это только в идеальной тонкой линзе лучи света идеально фокусируются. В реальной линзе все не так. Если луч лазера мал в диаметре, а линза велика, то луч падает только на центр линзы. Центр линзы - практически плоский. Луч не фокусируется!!! Для того что бы луч хорошо фокусировался он должен заполнять практически всю поверхность линзы. 

4. Луч лазера,  реального лазера, не параллельный, а слегка расширяется. Это неизбежно с теми трубками, которые используются. Чем длиннее труба тем меньше расширение. чем короче - тем больше. Чем меньше выходное отверстие - тем меньше расширение, чем больше отверстие - тем больше расширение.

5. По этому, ели китайцы неправильно рассчитали совокупность "труба/расстояние/диаметр линзы"  то при малых расстояниях и происходит, то что описано.

Могу сказать, что это бывает не только с китайцами. Мне в Зеленограде делали станок, на котором стоял щелевой излучатель Рофин-Синар 200 ватт. Была такая же фигня. В ближней зоне плохо прорезал. Отодвинули излучатель на метр с чем то - ситуация заметно улучшилась.

6. Именно по этому на лазеры ставят экспандеры, то есть телескопы. Они расширяют луч. Обычно в 1.5-2.0 раза. Заполняемость линзы увеличивается, что влияет на качество реза. Есть и еще одна выгода. В большом по диаметру луче, уменьшается нагрузка на зеркала. Зеркала работают дольше. Но возрастает диаметр зеркал. 

Да, и экспандер ставят из этих соображений после лазера, до первого зеркала, а не перед линзой.  И еще, сразу у лазера экспандер тоже не ставят. Так как после выхода из выходного окна, луч лазера еще не сформирован.  И описывается не кривой Гаусса, хз чем. Сейчас уже не помню, как называется этот эффект, но когда то этим интересовался.  

[Dan 459]

8 минут назад, tonic сказал:

1. Идеальный лазерный луч с нулевой модой имеет в пятне распределение мощности в виде кривой Гаусса. И фокусируется линзой лучше всего. Другие моды отличные от нулевых - "бублик" или "бублик с пятном" фокусируются хуже и  дают меньшую плотность мощности при одинаковой энергии. А режем мы не мощностью, а плотностью мощности. То есть мощность деленная  на площадь. чем меньше пятно - при одинаковой мощности, тем лучше.

Пока подтверждение многомодовости, как причины. Но как ведут себя моды с расстоянием в пучке и при преломлении в линзе, пока остаётся без ответа. А так же, как будет выглядеть сферическая аберрация после линзы для каждой моды, то же интересно ... 

[tonic 256]

42 минуты назад, Dan сказал:

Но как ведут себя моды с расстоянием в пучке и при преломлении в линзе, пока остаётся без ответа

Почему без ответа. Ответ есть - многомодовый луч  имеет пятно больше, чем одномодовый. И никакой линзой это не исправишь. Идеальный луч, с распределением Гаусса -жжёт! 

44 минуты назад, Dan сказал:

как будет выглядеть сферическая аберрация после линзы для каждой моды, то же интересно ... 

Можете забить на это.  Объясню почему. Луч лазер нельзя сфокусировать в точку. 

1. Будет иметь место пятно не меньше длины волны.

2. Будет иметь место перетяжка  равная длинна Рэлея умноженная на два. 
 

[Dan 459]

1 час назад, tonic сказал:

Почему без ответа. Ответ есть - многомодовый луч  имеет пятно больше, чем одномодовый. И никакой линзой это не исправишь. Идеальный луч, с распределением Гаусса -жжёт! 

Можете забить на это.  Объясню почему. Луч лазер нельзя сфокусировать в точку. 

Эт понятно .. .Собственно, это я и знал ... ) Хотелось бы рисунок преломления при построении сферической аберрации многомодового луча ..  ) ... Неугомонность не позволяет мне на это забить .. Не, ну, есть академические манускрипты, где всё это объясняется, но я так от этого всего устал, что хочу простого объяснения на пальцах, типа, вот луч, он, сука, из трубочек, сари, как каждая трубочка изгибается в линзе, в результате, получается вот такая хренатень и + рисунок от руки на коленке. Вот, это я понимаю, объяснение ..

Изменено 6 августа 2021 пользователем Dan

[PavelK 1 525]

26 минут назад, Dan сказал:

Хотелось бы рисунок преломления при построении сферической аберрации многомодового луча ..  ) ... Неугомонность не позволяет мне на это забить .

Zemax в помощь. 

 

[Dan 459]

6 минут назад, PavelK сказал:

Zemax в помощь. 

Эт не интересно, так каждый может .. ) От руки на коленке - вот классика.

[tonic 256]

1 час назад, Dan сказал:

Не, ну, есть академические манускрипты, где всё это объясняется, но я так от этого всего устал, что хочу простого объяснения на пальцах, типа, вот луч, он, сука, из трубочек, сари, как каждая трубочка изгибается в линзе, в результате, получается вот такая хренатень и + рисунок от руки на коленке. Вот, это я понимаю, объяснение

Cмысл объяснять ленивым?

[Dan 459]

31 минуту назад, tonic сказал:

Cмысл объяснять ленивым?

А смысл тогда вообще что-либо объяснять?

Источников информации масса, и, обладая даже незначительными аналитическими способностями, можно придти к правильному заключению. Но мы все разные по складу ума. Есть технари, гуманитарии и т.д., и многим подобная информация, в принципе, непонятна на таком "тарабарском" языке. Вот, в этом случае и остаётся объяснять умное самым простым языком, доступным каждому ... )

А я - вредный старикашка, мне аще всё простительно. ) Пришёл ... Поворчал .. И норм . )