Vale, tengo que explicar un poco mejor para la gente que tienen un láser.
La potencia de un láser no es tan importante.
Tenemos un láser de 100W que tiene una óptica que permite un focos de 0.2mm. Así tenemos en el focos una densidad de energía de 3180W/mm.
En contrario tenemos un láser de 40W, que permite un focos de 0.1mm. En este tenemos en el focos 5100W/mm. Mucho más que es de 100W.
Y solo la densidad de energía en el punto de focos es importante para cortar.
Además, en ejemplo para cortar metales, el láser no corta el metal, el hace que el metal se quema, y con el gas de corte, que es 100% oxigeno, tienes un plasma que aumenta la energía de corte y al final corte el acero. Sin este gas de corte a presión no puedes cortar tan profundo.
Un sistema óptica de un láser tampoco esta tan fácil - pq no puedo hacer un focos de 0,01mm y me permite de cortar todo?
Para que todo entienden, yo NO uso las palabras correctas y voy a explicar fácilmente.
Calculamos un láser común de 100W chinos.
Que datos tenemos?
longitud de onda= 10,4µm
potencia nominal: 100W
Beam-Quality: M²>=1.25 (depende de la marca)
Beam-diámetro en la salida: 1.9mm
Ya tenemos al mínimo 3 espejos. Este son normalmente en los láser baratos de cristal con una superficie reflexivo muy fino.
Este espejos reflejan solo entre 89 y 93%. Así, despues de los espejos quedan aprox. 70W. Este podemos notar, si despues de uso del láser tocamos un espejo y notamos que esta bastante caliente.
Potencia entrada al lente: 70-80W
longitud focal de la lente: 70mm (puede variar depende del modelo, hay entre 50 hasta 150mm)
Eficiencia lente: depende de modelo 95%
Potencia salida del lente: 66,5-76W
Calculamos ya el diámetro del focos:
Spot Dia = (1.27*f*L*M²)/Beam Dia = 0.60mm
La densidad en el focos: en el óptima 268W/mm²
Ya vemos, que influye el diámetro del focos.
=> que más grande el Beam del láser que más pequeño el focos
=> que más corto la longitud focal que más pequeño el focos
=> que más pequeña el longitud de onda que más pequeño el focos
=> que mejor la calidad del Beam que más pequeño el focos
Los dos últimos no podemos cambiar, pero los otros dos si.
Calculamos mi láser de 40W.
longitud de onda= 10,4µm
potencia nominal: 40W
Beam-Quality: M²>=1.25 (depende de la marca)
Beam-diámetro en la salida: 2.3mm
espejos molibdeno, 25,4mm: 98,5%
Beam-Expander 5x, eficiencia: 98.2%
lente, 25.4mm, F=54mm, eficiencia 98.8%
potencia nóminal despues del óptica: 37W (solo 3 W perdidas)
Beam-Diámetro despues del expandir: 11.5mm
Spot Dia = (1.27*f*L*M²)/Beam Dia = 0.0775mm
La densidad en el focos: en el óptima 8479W/mm²
Y ya? El láser de 40W tiene 31,5 veces más potencia en el punto focal que el láser de 100W.
Pero como puede ser?
Directamente despues de la salida de la raya del láser esta una óptica que se llama Beam-Expander. En este entra la raya y sale 5x más gorda. Así tenemos 11.5mm.
Con este diámetro más gordo la densidad de energía en los espejos es menos, suciedad y defectos en la superficie noo molestan tanto. Además los espejos de molibdeno son masizo de este material y tienen una eficaz más alto. En suma tenemos mucho menos perdidas, solo 3W.
Pero solo este no aumenta tanto la potencia. Tenemos un lente con longitud focal más corta, 54mm y además un diámetro mucho más gordo en la entrada del lente.
Así sale un pinto focal mucho más pequeño.
Pero cuidad: Una cosa no hemos visto hasta ya: la longitud focal, el talle.
Para que es importante?
La raya del láser solo en el pinto focal es tan potente y pequeña. Cerca a la lente esta más gorda, y más lejo del punto focal también.
Así tenemos una zona al alrededor del punto focal con bastante densidad de energía - y solo en este zona podemos cortar el material.
La mitad de energía tenemos todavía en un diámetro 1.4x gordo.
Longitud de la talle (DOF)
La longitud DOF es la distancia entre los dos puntos que tienen él diámetro 1.4x más grueso que el punto focal.
El ejemplo del láser de 100W:
DOF= 2.5*L*(f/Beam-Dia)² = 35mm
Así tenemos un rango de 35, sobre la energía esta casi igual y el corte esta limpio. De materiales blandas, como espumas etc. podríamos cortar hasta una altura de 30mm sin problemas.
El ejemplo del láser de 40W:
DOF= 2.5*L*(f/Beam-Dia)² = 0,57mm
Ahí ocurre otra cosa: La talla solo esta casi 0,6mm. No podemos cortar cosas más gordas si necesitamos la entera potencia. Pero para metalles finos, en ejemplo de acero de 0,5mm va bien.
Si no necesitamos la potencia y no molesta la calidad de corte, podemos cortar también materiales más gruesos.
Pero mejor que si tenemos una óptica con cambiador de lentes. Así depende de necesitad podemos elegir la lente correcta, como en la fresadora la fresa.
Un ejemplo todavía tengo:
Tengo un láser ND-YAG de fibra de 60W de potencia.
Probamos que pasa con este láser:
Potencia: 60W
longitud de onda: 1064nm
diámetro de beam: 5mm
calidad M²: <1.05
Lente: f=54mm
Si calculamos este, tengo un diámetro en el focos de 0,016mm, un DOF de 0,31mm y und densidad de energía de 290512W/mm², sí, son 290kW/mm².
Así vemos muy bien comó se cambian los parametros :-)
Espero que así pueden entender un poco mejor de la técnica del láser.
Saludos,
Ingolf
PD: Aquí he encontrado
un calculador bueno, muy fácil.
