Дзеркала для лазерного верстата CO2

Дзеркала для лазера CO2 входять до оптичної системи будь-якого верстата для лазерного різання і гравіювання. Вони не підсилюють випромінювання, а лише змінюють його напрямок, але від їхньої якості залежить, яка частина потужності трубки дійде до лінзи та заготовки. Навіть невеликий наліт або неточне налаштування одного дзеркала помітно зменшують глибину різу і чіткість гравіювання.

Що таке дзеркала для лазера і навіщо вони потрібні

Дзеркала для лазера CO2 використовують для передачі променя від джерела випромінювання (лазерної трубки) до фокусувальної лінзи. У стандартній конфігурації лазерного верстата зазвичай встановлено три дзеркала:

1. Перше: біля трубки, відбиває промінь під кутом 90°.
2. Друге: встановлене на порталі й спрямовує випромінювання вздовж нього до лазерної головки.
3. Третє: на каретці головки, відбиває промінь униз, на фокусувальну лінзу.

Кожне дзеркало стоїть під кутом 45° до променя. Коли портал і головка рухаються, відстань від трубки до лінзи змінюється, тому промінь має йти строго паралельно осям верстата і влучати в центр кожного дзеркала. Інакше в одній частині робочого поля верстат ріже нормально, а в іншій втрачає потужність.

Завдяки дзеркалам промінь зберігає потужність і форму на всьому шляху до точки фокусування. Тому важливо, щоб дзеркала мали високу відбивну здатність на довжині хвилі 10,6 мкм, характерній для CO2 лазерів: у якісних дзеркал із покриттям вона становить 99% і більше.

Втрати на дзеркалах додаються. За відбивної здатності 98% після трьох дзеркал до лінзи доходить близько 94% потужності, за 99,5% близько 98,5%. Поглинута частина енергії перетворюється на тепло, тому брудне або зношене дзеркало нагрівається і швидше виходить з ладу.

Види дзеркал для лазерних верстатів CO2

На ринку представлені різні типи дзеркал для лазерів, які відрізняються матеріалом і якістю покриття:

• Молібденові дзеркала: найміцніші та найстійкіші до забруднення. Чудово підходять для виробничих умов, де можливі пил, дим і висока температура. Не потребують додаткового захисного шару, легко очищуються і служать довше за інші типи. Відбивна здатність полірованого молібдену близько 98%, трохи нижча, ніж у кремнієвих дзеркал із покриттям.
• Кремнієві (Si) дзеркала із золотим або посиленим багатошаровим покриттям: універсальний варіант, що поєднує високу відбивну здатність (зазвичай 99,2-99,7%) і розумну ціну. Кремній легкий і добре відводить тепло. Оптимальні для більшості CO2 лазерних верстатів малої та середньої потужності. Покриття м’якше за молібден, тому чистити такі дзеркала потрібно дбайливо.
• Мідні дзеркала із золотим покриттям: забезпечують дуже високе відбиття і найкраще з усіх матеріалів відводять тепло, але потребують акуратного поводження. Їх частіше використовують у потужних системах, де важлива максимальна ефективність передачі променя.
• Дзеркала на склі K9 з відбивним покриттям: найбюджетніший варіант. Скло погано відводить тепло і може тріснути від перегріву, тому такі дзеркала підходять лише для малопотужних верстатів, приблизно до 60 Вт.

Вибір дзеркала для лазера залежить від потужності установки, умов експлуатації та бюджету, але в будь-якому разі варто орієнтуватися на перевірених виробників і точні допуски розмірів.

Діаметр і товщина дзеркала

Розмір дзеркала задає тримач верстата. Поширені діаметри: 19,05 мм (3/4 дюйма), 20 мм, 25 мм, 25,4 мм (1 дюйм), 30 мм і 38,1 мм (1,5 дюйма). Товщина більшості дзеркал діаметром до 30 мм становить 3 мм, дзеркала більшого діаметра бувають товщими. Невеликі настільні верстати часто комплектують дзеркалами 20 мм, верстати потужністю від 60 до 150 Вт дзеркалами 25 мм, а на потужних установках трапляються 30 і 38,1 мм. Це загальний орієнтир: точний розмір виміряйте штангенциркулем на старому дзеркалі або уточніть у документації верстата.

Різниця між 19,05 і 20 мм або між 25 і 25,4 мм здається невеликою, але дзеркало меншого діаметра зміщуватиметься в оправі, а більше не стане в тримач. Дзеркало більшого діаметра, якщо тримач його допускає, дає більше запасу, коли промінь влучає не точно в центр.

Як обрати дзеркала для вашого лазерного верстата

Під час вибору оптики варто звернути увагу на кілька чинників:

• Діаметр, товщина і посадковий розмір. Сумісність із тримачами конкретної моделі верстата.
• Якість поверхні. Мінімальні дефекти забезпечують максимальне відбиття і чистоту променя. Виробники вказують площинність, наприклад λ/4, і клас чистоти поверхні, наприклад 40-20: що менші ці значення, то точніше дзеркало.
• Тип покриття. Золоте, посилене багатошарове або діелектричне. Молібденові дзеркала працюють без покриття.
• Потужність верстата. Для верстатів потужністю від 100 Вт обирайте кремнієві дзеркала з покриттям, молібденові або мідні. Скляні дзеркала K9 для таких навантажень не підходять.
• Умови експлуатації. Якщо верстат працює в запиленому середовищі, краще обирати молібденові дзеркала і стежити за справністю обдуву лінзи.

Встановлення і юстування

• Працюйте в чистих рукавичках або напальчниках і тримайте дзеркало тільки за краї: жир і піт із пальців залишають плями, які пропалюються під променем.
• Встановлюйте дзеркало відбивною стороною до променя. У дзеркал із покриттям робоча сторона блискуча, тильна зазвичай матова.
• Притискне кільце затягуйте без зайвого зусилля: перетягнуте дзеркало деформується, і пляма променя втрачає форму.
• Юстування починайте з першого дзеркала і рухайтеся за ходом променя. Закрийте вхід наступного тримача малярним скотчем або термопапером і дайте короткий імпульс на малій потужності. Позначка має бути в центрі й збігатися в ближньому і дальньому положенні порталу та головки.
• Регулюйте нахил гвинтами тримача невеликими кроками і після налаштування затягніть контргайки.
• Під час юстування використовуйте захисні окуляри для випромінювання 10,6 мкм і не зазирайте в оптичний тракт при увімкненій трубці.

Чищення і догляд

• Оглядайте дзеркала не рідше ніж раз на тиждень, а під час різання дерева, фанери та акрилу частіше: дим і смоли швидко осідають на оптиці.
• Перед чищенням вимкніть верстат. Пил спочатку здуйте грушею, а не протирайте сухою тканиною: тверді частинки залишать подряпини.
• Змочіть ватну паличку або серветку для оптики ізопропіловим спиртом чи спеціальною рідиною для оптики і протріть дзеркало легким рухом від центру до краю, без натиску.
• Золоте покриття м’яке: не тріть його із зусиллям і не використовуйте абразиви та паперові серветки. Молібденові дзеркала легше переносять чищення.
• Якщо дзеркало знімали з тримача, після встановлення перевірте юстування.

Регулярне чищення і правильне налаштування оптичного тракту значно подовжують термін служби компонентів і підвищують ефективність лазерної системи.

Коли міняти дзеркало

• На поверхні з’явилися темні плями, пропалини, подряпини або помутніння, які не видаляються чищенням.
• Покриття здулося, відшаровується або змінило колір.
• Дзеркало помітно нагрівається під час роботи.
• Потужність різу впала, хоча трубка, лінза і юстування в порядку.

Під час заміни одного дзеркала огляньте й інші: зазвичай зношуються всі три. Після встановлення нових дзеркал оптичний тракт потрібно заново від’юстувати.