什么是激光切割機(jī)加工熱透鏡效應(yīng)？如何分辨？

Q：什么是激光切割機(jī)加工熱透鏡效應(yīng)？如何分辨？

A：激光切割機(jī)的激光束透過(guò)的光學(xué)元件（如加工透鏡、PR鏡或窗口等）存在污漬時(shí)，激光束透過(guò)后會(huì)發(fā)生熱透鏡效應(yīng)，切割面會(huì)因此而變粗糙，并會(huì)出現(xiàn)掛渣，甚至還會(huì)發(fā)生過(guò)燒。

當(dāng)激光切割機(jī)加工質(zhì)量變差時(shí)，判斷其是否系受熱透鏡效應(yīng)的影響時(shí)，首先要查看光學(xué)元件的性能是否隨著激光束的照射時(shí)間而發(fā)生變化。剛開(kāi)始加工時(shí)，光學(xué)元件還處于低溫狀態(tài)，而隨著加工的進(jìn)展，熱透鏡效應(yīng)的影響就會(huì)從切割面質(zhì)量上表現(xiàn)出來(lái)。

【原因】

對(duì)反射型光學(xué)元件（例如折射鏡）可以從其背面直接進(jìn)行高效冷卻，反射型光學(xué)元件幾乎不會(huì)發(fā)生熱鏡效應(yīng)；而透過(guò)型光學(xué)元件則只能通過(guò)對(duì)其周圍的冷卻進(jìn)行間接冷卻，光學(xué)元件的兩個(gè)面又都會(huì)產(chǎn)生熱，因此很容易產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)。光學(xué)元件在溫度升高時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱變形，激光切割機(jī)激光束的折射率也會(huì)發(fā)生變化，激光束的聚光特性也因此而產(chǎn)生變化。

【分辨方法】

對(duì)所激光切割機(jī)加工工件的開(kāi)始處與結(jié)束處的切割面進(jìn)行比較。在加工開(kāi)始處，由于激光束照射的時(shí)間短，光學(xué)元件還處于低溫狀態(tài)，因此熱透鏡效應(yīng)的影響比較小。而在切割時(shí)間需要10s以上的加工結(jié)束處，則因?yàn)楣鈱W(xué)元件受激光束照射的時(shí)間較長(zhǎng)，所以會(huì)發(fā)生熱透鏡效應(yīng)，焦點(diǎn)位置、光束模式也都會(huì)發(fā)生變化。

一旦焦點(diǎn)位置發(fā)生變化或光束模式發(fā)生變化，在持續(xù)照射的加工中，是不會(huì)自動(dòng)返回到原來(lái)狀態(tài)的。加工開(kāi)始處和加工結(jié)束處的切割面進(jìn)行比較，加工結(jié)束處的質(zhì)量變差．則說(shuō)明發(fā)生了熱透鏡效應(yīng)；如果兩處質(zhì)量都是同等程度的良好狀態(tài)時(shí)，則說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生熱透鏡效應(yīng)。

激光切割機(jī)加工不銹鋼材料，判斷是否發(fā)生了熱透鏡效應(yīng)時(shí)，需要觀察加工開(kāi)始處與結(jié)束處的掛渣狀況，如果加工處的毛刺量增加，就說(shuō)明有可能是發(fā)生了熱透鏡效應(yīng)。另外，為了排除光束模式的不均勻性或光軸的傾斜等的其他原因所引起的方向性原因，應(yīng)注意在比較時(shí)一定懸對(duì)相同切割面（相同加工方向）進(jìn)行的比較。