Зеркала для лазерного станка CO2

Что такое зеркала для лазера и зачем они нужны

Зеркала для лазера CO2 входят в оптическую систему любого станка для лазерной резки и гравировки. Они не усиливают излучение, а только меняют его направление, но от их качества зависит, какая часть мощности трубки дойдёт до линзы и заготовки. Даже небольшой налёт или неточная настройка одного зеркала заметно снижают глубину реза и чёткость гравировки.

Зеркала для лазера CO2 используются для передачи луча от источника излучения (лазерной трубки) к фокусирующей линзе. В стандартной конфигурации лазерного станка установлены три зеркала:

1. Первое: возле трубки, отражает луч под углом 90°.
2. Второе: установлено на портале и направляет излучение вдоль него к лазерной головке.
3. Третье: на каретке головки, отражает луч вниз, на фокусирующую линзу.

Каждое зеркало стоит под углом 45° к лучу. Когда портал и головка движутся, расстояние от трубки до линзы меняется, поэтому луч должен идти строго параллельно осям станка и попадать в центр каждого зеркала. Иначе в одной части рабочего поля станок режет нормально, а в другой теряет мощность.

Благодаря зеркалам луч сохраняет мощность и форму на всём пути до точки фокусировки. Поэтому важно, чтобы зеркала имели высокую отражающую способность на длине волны 10.6 мкм, характерной для CO2 лазеров: у качественных зеркал с покрытием она составляет 99% и выше.

Потери на зеркалах складываются. При отражающей способности 98% после трёх зеркал до линзы доходит 94% мощности, при 99.5% 98.5%. Поглощённая часть энергии превращается в тепло, поэтому грязное или изношенное зеркало нагревается и быстрее выходит из строя.

Виды зеркал для лазерных станков CO2

На рынке представлены разные типы зеркал для лазеров, которые различаются материалом и качеством покрытия:

• Молибденовые зеркала: наиболее прочные и устойчивые к загрязнению. Отлично подходят для производственных условий, где возможны пыль, дым и высокая температура. Не требуют дополнительного защитного слоя, легко очищаются и служат дольше других типов. Отражающая способность полированного молибдена выше 98%, немного ниже, чем у кремниевых зеркал с покрытием.
• Кремниевые (Si) зеркала с золотым или усиленным многослойным покрытием: универсальный вариант, сочетающий высокую отражающую способность (99.5-99.7%) и разумную цену. Кремний лёгкий и хорошо отводит тепло. Оптимальны для большинства CO2 лазерных станков малой и средней мощности. Покрытие мягче молибдена, поэтому чистить такие зеркала нужно бережно.
• Медные зеркала с золотым покрытием: обеспечивают очень высокое отражение и лучше других материалов отводят тепло, но требуют аккуратного обращения. Их используют в мощных системах, где важна максимальная эффективность передачи луча.
• Зеркала на стекле K9 с отражающим покрытием: самый бюджетный вариант. Стекло плохо отводит тепло и может треснуть от перегрева, поэтому такие зеркала подходят только для маломощных станков.

Выбор зеркала для лазера зависит от мощности установки, условий эксплуатации и бюджета, но в любом случае стоит ориентироваться на проверенных производителей и точные допуски размеров.

Диаметр и толщина зеркала

Размер зеркала задаёт держатель станка. Распространённые диаметры: 19.05 мм (3/4 дюйма), 20 мм, 25 мм, 25.4 мм (1 дюйм), 30 мм и 38.1 мм (1.5 дюйма). Толщина большинства зеркал диаметром до 30 мм составляет 3 мм, зеркала большего диаметра бывают толще. Небольшие настольные станки комплектуют зеркалами 20 мм, станки мощностью от 60 до 150 Вт зеркалами 25 мм, а на мощных установках встречаются 30 и 38.1 мм. Точный размер измерьте штангенциркулем на старом зеркале или уточните в документации станка.

Разница между 19.05 и 20 мм или между 25 и 25.4 мм кажется небольшой, но зеркало меньшего диаметра будет смещаться в оправе, а большее не встанет в держатель. Зеркало большего диаметра, если держатель его допускает, даёт больше запаса, когда луч попадает не точно в центр.

Как выбрать зеркала для вашего лазерного станка

При выборе оптики стоит обратить внимание на несколько факторов:

• Диаметр, толщина и посадочный размер. Совместимость с держателями конкретной модели станка.
• Качество поверхности. Минимальные дефекты обеспечивают максимальное отражение и чистоту луча. Производители указывают плоскостность, например λ/4, и класс чистоты поверхности, например 40-20: чем меньше эти значения, тем точнее зеркало.
• Тип покрытия. Золотое, усиленное многослойное или диэлектрическое. Молибденовые зеркала работают без покрытия.
• Мощность станка. Для станков мощностью 100 Вт и выше выбирайте кремниевые зеркала с покрытием, молибденовые или медные. Стеклянные зеркала K9 для таких нагрузок не подходят.
• Условия эксплуатации. Если станок работает в запылённой среде, лучше выбирать молибденовые зеркала и следить за исправностью обдува линзы.

Установка и юстировка

• Работайте в чистых перчатках или напальчниках и держите зеркало только за края: жир и пот с пальцев оставляют пятна, которые прогорают под лучом.
• Устанавливайте зеркало отражающей стороной к лучу. У зеркал с покрытием рабочая сторона блестящая.
• Прижимное кольцо затягивайте без лишнего усилия: перетянутое зеркало деформируется, и пятно луча теряет форму.
• Юстировку начинайте с первого зеркала и двигайтесь по ходу луча. Закройте вход следующего держателя малярным скотчем или термобумагой и дайте короткий импульс на малой мощности. Отметка должна быть в центре и совпадать в ближнем и дальнем положении портала и головки.
• Регулируйте наклон винтами держателя небольшими шагами и после настройки затяните контргайки.
• Во время юстировки используйте защитные очки для излучения 10.6 мкм и не заглядывайте в оптический тракт при включённой трубке.

Чистка и уход

• Осматривайте зеркала не реже раза в неделю. При резке дерева, фанеры и акрила дым и смолы быстро оседают на оптике, поэтому проверяйте зеркала каждый рабочий день.
• Перед чисткой отключите станок. Пыль сначала сдуйте грушей, а не протирайте сухой тканью: твёрдые частицы оставят царапины.
• Смочите ватную палочку или салфетку для оптики изопропиловым спиртом или специальной жидкостью для оптики и протрите зеркало лёгким движением от центра к краю, без нажима.
• Золотое покрытие мягкое: не трите его с усилием и не используйте абразивы и бумажные салфетки. Молибденовые зеркала переносят чистку легче.
• Если зеркало снимали с держателя, после установки проверьте юстировку.

Регулярная чистка и правильная настройка оптического тракта значительно продлевают срок службы компонентов и повышают эффективность лазерной системы.

Когда менять зеркало

• На поверхности появились тёмные пятна, прожоги, царапины или помутнение, которые не удаляются чисткой.
• Покрытие вздулось, отслаивается или изменило цвет.
• Зеркало заметно нагревается во время работы.
• Мощность реза упала, хотя трубка, линза и юстировка в порядке.

При замене одного зеркала осмотрите и остальные два. После установки новых зеркал оптический тракт нужно заново отъюстировать.