A fókuszlencse kulcsfontosságú komponens minden fiber lézeres rendszerben, mivel meghatározza a vágás/pásztázás pontosságát, hatékonyságát és minőségét. Egy jól kiválasztott lencse a teljes gép teljesítményét felnagyítja – lassabb reakciókhoz, pontatlan vágáshoz vagy akár anyagveszteséghez vezethet. Ez az útmutató segít részletesen áttekinteni, hogy mit kell figyelembe venni a fókuszlencse kiválasztásakor, és miként teremthető meg az optimális gyártási környezet
Mit is csinál valójában a fókuszlencse?
A fiber lézer generátorból kilépő sugarat a lencse összpontosítja egy nagyon szűk, koncentrált pontba. Ez a fókusztávolság olyan optikai paraméter, amely meghatározza, milyen mélyre tud az energia hatolni az anyagban, mennyire éles a vágás éle, és mekkora a vágási sebesség.
A megfelelő fókuszpont beállítása biztosítja, hogy a lézer nagyszerű élességgel, minimális hőhatással és kiváló élminőséggel dolgozzon. Egy pontatlan fókusz viszont akár anyagdeformációhoz, túlzott melegedéshez vagy nagy selejtaránnyal járó folyamatokhoz vezethet.
Fókusztávolság: rövid vs. hosszú – mikor melyiket válaszd?
- Rövid fókusztávolságú lencsék (~100 mm): nagyon kis, precíz fókuszponton keresztül biztosítják a maximális felületi sűrűséget. Ideálisak vékony anyagok, finomhajlítások, gravírozás esetén, hiszen éles, részletgazdag vágást biztosítanak, de vastagabb anyagoknál már kevésbé hatékonyak .
- Hosszabb fókuszlencsék (200–300 mm): nagyobb fókuszpontot és mélyebb behatolást tesznek lehetővé vastag anyagoknál, de a felületi részletesség csökken. Alkalmasak hegesztéshez, vastag csövek, profilok vágásához .
Ökölszabály: vékony anyag – rövid fókusz, vastag anyag – hosszabb fókusz.
Anyag és lencse anyaga
A lencse anyaga befolyásolja a hőkibíróságot és az élettartamot. A fő típusok:
- ZnSe (cink-szelenid): kiváló optikai tulajdonságok, de nagy hősűrűségnél hajlamos lehet túlhevülni.
- CaF₂ (kalcium-fluorid): jobb hőtűrés, hosszabb élettartam erős sugaraknál.
- GAs (gallium-arzenid): prémium minőség, magas ár – nagy pontosságot igénylő területekre.
- SiO₂ (kvarc): kiváló hőállóság, főként nagy teljesítményű rendszerekhez használják.
A választásnál figyeljünk, hogy a lencse anyaga kompatibilis legyen a gép teljesítményével és a vágni kívánt anyaggal!
Lencseátmérő és numerikus apertúra (NA)
A lencse átmérője meghatározza, mekkora része a lézersugárnak jut át rajta — nagyobb átmérő → nagyobb energiakapacitás. A numerikus apertúra (NA) pedig azt mutatja, mekkora fókuszpont érhető el: nagy NA → kisebb fókuszpont → nagyobb energia sűrűség .
Például nagy NA-val rendelkező lencsékkel a fókuszált pont mérete akár M² függvényében is csökkenthető .
Fókusz pontméret: spot size versus működési stabilitás
A spot size (fókuszpont átmérője) kritikus: minél kisebb a pont, annál precízebb a vágás. Rövid fókusznál ez akár 20–30 µm is lehet, de cserébe kisebb mélység is jár hozzá . Hosszabb fókuszhoz 100–200 µm spot méret társul, ami jobban használható vastagabb anyagokhoz.
Tükröződéscsökkentés – AR bevonat
Fontos, hogy a lencse anti-reflektív bevonattal (AR) rendelkezzen, amely maximalizálja a sugarat átengedő képességet és minimalizálja a visszaverődést. Ez hosszabb lencse-élettartamot, stabilabb működést és jobb vágási minőséget eredményez – különösen magas teljesítményű rendszerekben.
Teljesítmény és M² paraméter
A lézer teljesítménye és a sugar minősége (M²) együtt határozza meg, mennyi energia jut a fókuszponton keresztül. Minél közelebb van az M² az 1‑hez, annál élesebb, hatékonyabb a fókusz . Magasabb teljesítményű gépeknél stabilabb lencserendszert és nagy határértékű anyagokat igényelnek.
Összegző táblázat
| Paraméter | Rövid fókusz (100 mm) | Hosszú fókusz (200–300 mm) |
|---|---|---|
| Spot size | 20–30 µm | 100–200 µm |
| Depth of focus | Kis (<0.3 mm) | Nagyobb (>1 mm) |
| Anyagvastagság | ≤ 3 mm | ≥ 10 mm |
| Pontosság | Rendkívül magas | Közepes–magas |
| Stabilitás | Kis pozícióeltolás érzékeny | Pozitív tűrés nagyobb toleranciával |
| AR bevonat szükségessége | Kiemelt | Ajánlott |
| M² érték hatása | Éles fókusz nagy érzékenységgel | Stabil fókusz nagyobb spot size |
Összegzés – hogyan hozz okos döntést?
A fókuszlencse megfelelő kiválasztása kulcsfontosságú ahhoz, hogy a fiber lézered teljes potenciálját kiaknázhasd. A döntés során mérlegelni kell:
- Milyen anyagot és vastagságot vágsz?
- Milyen részletességre van szükség?
- Mennyi teret ad a munkadarab pozíciója?
- Mekkora az elvárt vágási mélység?
Egy jól kiválasztott lencserendszer:
- Maximalizálja a vágási hatékonyságot és minőséget
- Megóvja az optikát a túlmelegedéstől
- Stabilabb, megbízhatóbb működést kínál hosszú távon
