Pytania z teorii cięcia laserowego zadane przez kol. Szymo23

Pytania z teorii cięcia laserowego zadane przez kol. Szymo23:

Jaką mocą musimy dysponować by usunąć pojedynczy (atom, kryształ, 1mm2 itd.) materiału w przeliczeniu na jednostkę czasu biorąc pod uwagę propagację energii w ośrodku, absorpcję, itp. zjawiska związane z paleniem laserowym.
Jaką modulacją najkorzystniej bombardować ośrodek J/Hz
Jak dobrać ciśnienie gazu i jakie mieszanki gazu by odebrały od fibera największą ilość energii.
Jak dobrać grubość średnicy dyszy do grubości materiału.
Jak zminimalizować efekt odbicia wiązki.
Jak sterować precyzyjnie wysokością szczeliny.

1. Jaką mocą musimy dysponować by usunąć pojedynczy (atom, kryształ, 1mm2 itd.) materiału w przeliczeniu na jednostkę czasu biorąc pod uwagę propagację energii w ośrodku, absorpcję, itp. zjawiska związane z paleniem laserowym.

Pytanie czysto akademickie, do teoretycznych rozważań.
Poza tym co to znaczy usunąć atom czy kryształ. Nic w przyrodzie nie znika.
Pewnie najpierw trzeba wyjaśnić zachodzące tam procesy i przemiany a dopiero analizować ile jest potrzebne energii do jego usunięcia.
Właśnie o energię kolega powinien zapytać w odniesieniu do pojedynczego atomu a nie moc.

2. Jaką modulacją najkorzystniej bombardować ośrodek J/Hz

Jaki ośrodek? Jaki materiał? i jaki efekt chcemy uzyskać?

3. Jak dobrać ciśnienie gazu i jakie mieszanki gazu by odebrały od fibera największą ilość energii.

Nie wiem dlaczego gazy mają "odbierać od fibera energię".
Gazy są tam w innym celu.
Tlen wspomaga spalanie i wydmuchuje produkty spalania, parowania i stopiony materiał.
Azot tylko wydmuchuje stopiony lub odparowany materiał.

4. Jak dobrać grubość średnicy dyszy do grubości materiału.

Średnica dyszy z zasady powinna być jak najmniejsza, ale na tyle duża aby nie przesłaniała wiązki biegnącej od soczewki do materiału, zależy więc od długości ogniskowej soczewki skupiającej, średnicy skolimowanej wiązki, oraz odległości ogniska od czoła dyszy. Średnica ta powinna być nieco większa aby zachować pewien margines bezpieczeństwa. Czasami zwiększa się nieco średnicę dyszy aby dodatkowo chłodzić krawędź materiału.

5. Jak zminimalizować efekt odbicia wiązki.

Jest wiele metod. Pasywne i aktywne.
Pasywne to takie, które wyłączają laser po wykryciu przekroczenia dopuszczalnego poziomu mocy odbitej.
Zabezpieczenia aktywne mają pochłaniacze energii chłodzone cieczą, a w przypadku trafienia w światłowód stosuje się siatki dyfrakcyjne odprowadzające odbitą energię na zewnątrz światłowodu.

6. Jak sterować precyzyjnie wysokością szczeliny

Normalnie, jak we wszystkich laserach czujnikiem pojemnościowym. A dlaczego kolega użył słowa precyzyjnie? Czy kolega uważa, że precyzja ta musi mieć jakąś konkretną wartość? A jeśli tak to jaką?

Widzę, że kolega jest bardzo sceptyczny.
O co chodzi z tym problemem z wysokością dyszy?
Po prostu działa tak jak we wszystkich laserach na świecie.
System mierzy pojemność pomiędzy dyszą a ciętym materiałem i na tej podstawie steruje głowica tak jak serwonapędy ustalają pozycję na podstawie enkodera.
Ja mogę ustawić w swoim laserze standoff z dokładnością 0.01mm więc nie wiem w czym problem.

Te lasery po prostu działają, a mity rozpowszechniane przez producentów "tradycyjnych" laserów CO2 wynikają prawdopodobnie bardziej ze strachu przed konkurencją niż są oparte na faktach.

Oczywiście laser zrobiony w przysłowiowej stodole trudno uznać za coś użytecznego, ale samą technologię w odniesieniu do cienkich blach należy uznać za przełomową.

W/g teorii kolegi to nie powinno działać:

http://www.kimla.pl/mov-102-Laser-Fiber-Flashcut-1530/1

http://www.kimla.pl/mov-100-Lasrer-swia ... y-fiber-/1

Kolego Pitsa nad maszynami Kimla pracuje obecnie kilkadziesiąt osób i są to projekty bardzo złożone, tak jak kolega zauważył.
To nie jest zadanie dla 1 czy 2 osób, nawet wielu lat by zabrakło ponieważ firma Kimla projektuje te urządzenia od podstaw tworząc własną mechanikę, elektronikę i oprogramowanie. To daje duże możliwości wybicia się przed szereg ponieważ w większości producenci takich maszyn korzystają z gotowców co pozwala na unifikację ale też wszystkich wrzuca do jednego worka. Czym się ma jedna firma odróżniać od drugiej jak stosują te same komponenty? Kolorem?

Szymon, pojemnościowy pomiar odległości dyszy od materiału jest standardem w maszynach tnących laserem od wielu lat i nie ma to nic wspólnego z rozdzielczością enkodera. Wszystko kolega pomylił. Serwonapędy mają oczywiście dużo dokładniejszy pomiar pozycji ale nie o tym była mowa.

Tam nie ma żadnego czujnika pojemnościowego jakie są znane z automatyki. Jedną elektrodą kondensatora jest dysza a drugą materiał. Pomiar jest bardzo czuły -proszę znaleźć jak zmienia się pojemność w funkcji odległości pomiędzy okładzinami kondensatora. Zmierzona pojemność jest zamieniana na odległość i doprowadzona do regulatora PID sterującego serwonapędem. Ale na temat podstaw automatyki to kolega pozwoli, że nie będę się rozpisywał. Właśnie po to jest ta regulacja aby głowica miała stałą odległość od blachy niezależnie od jej pokrzywienia. Można oczywiście tą automatykę wyłączyć ale wówczas głowica niczego nie ominie. Ten film przedstawia również działającą regulację odległości dyszy od materiału:

http://www.kimla.pl/mov-102-Laser-Fiber-Flashcut-1530/1

Ta blacha nie była całkiem prosta, a jednak wszystko zostało poprawnie wycięte.

Kolego Szymonie,

Czy kolega jest tak sceptycznie nastawiony do wszystkich laserów czy tylko do fiber?
Zabezpieczenia przed zniszczeniem głowicy są. Specjalne mocowania, które po przekroczeniu pewnej siły pozwalają na odgięcie się głowicy zabezpieczając przed urwaniem.