Вода и лазерные аппараты

Вода и лазерные аппараты

Лазер — это сложный механизм. Для его эффективной и долгосрочной работы нужна правильная эксплуатация и своевременное обслуживание. В данной статье мы задали несколько наиболее частых вопросов о воде в лазерных аппаратах Артему Ильинцеву, техническому специалисту компании Lasertech.

1. Артем, скажите, зачем нужна вода в лазерном аппарате?

Без воды работа лазера невозможна. Потому что вода выполняет две важные функции:

1 снятие излишек температуры с лампы.

2 активная среда или среда передачи энергии. Другими словами есть вода- есть импульс, нет воды- нет импульса

2. В лазер можно заливать любую воду?

Нет, только дистиллированную воду!. Этому есть ряд причин: в дистиллированной воде нет примесей и бактерий, которые в избытке в водопроводной или бутиллированной воде. В процессе дистилляции все соли остаются в осадке, на выходе получается чистая Н2О. Дистиллят получают при высоких t° , которые убивают до 99% бактерий. Те бактерии, что способны жить при высоких t° , убиваются при обработке специальными препаратами и УФ-облучением.

3. Почему воду нужно менять?

Реактор лазера состоит из двух металлов: алюминий и нержавеющая сталь. Сам реактор состоит из алюминия, а вот оправка кристалла выполнена из стали. Таким образом, в агрессивной среде Н2О, на пограничной среде металлов происходит выделение солей алюминия. Эти соли оседают на кристалле, лампе, стенках реактора, ухудшая работоспособность лазера. Естественно, что происходит это не сразу, а в течении некоторого времени. Смена воды снижает солёность воды, увеличивая время эксплуатации лазера.

Кроме того, при заливе воды все равно некоторое количество бактерий попадает в бак с водой из воздуха. Бак для воды — отличная среда для размножения бактерий — темно и тепло. Чтобы снизить их концентрацию необходимо вовремя менять воду.

4. Как часто нужно менять воду в аппарате?

Я рекомендую менять воду в аппарате каждые 3 — 4 месяца.

5. Из-за чего лазер может сообщать о проблемах с поступлением воды?

Причины лучше рассказать на примерах:

Первый пример: лазер куплен в 2016-17 году, вода ни разу не менялась. При в скрытии такого аппарата будет видно частичное или полное засорения подводов воды в реактор, сильный налет на лампе и кристалле ухудшающий их проницаемость. В данном случае требуется не только замена воды, но и очистка элементов.

Второй вариант: Выход из строя водяной помпы. Из-за мусора в баке крыльчатка у помпы работает ненормально и помпа выходит из строя. В таких ситуациях помогает полная чистка системы и замена сломанных /вышедших из строя элементов.

Третий, самый распространенный вариант: Воздушная пробка в самой помпе не позволяет крыльчатка нагнать нужное давление в патрубках. В таких случаях нужно открыть клапан подачи воды в разъёме манипулы на 2-3секунды. Это поможет в момент открытия клапана заполнить помпу водой. Так как бак заполнен полностью, давление воды хватит для того, чтобы вода начала самотёком заполнять подающие патрубки и попадать на крыльчатку помпы.

Чтобы у вас не возникало, описанных выше трудностей, я рекомендую своевременно менять воду, следить за ее чистотой, а в случае возникновения проблем, обращаться к нам, в техподдержку.

Охлаждение лазерной трубки

Сегодня мы поговорим о том, что такое охлаждение лазерной трубки, зачем оно нужно, какие способы существуют и как его реализовать наиболее просто и удобно.

Современные CO2 лазеры для генерации излучения используют лазерные трубки, например вот такие:

Трубка устроена достаточно просто. Внутри нее есть анод и катод, два зеркала, одно полностью непрозрачное, другое частично прозрачное. Трубка заполнена газовой смесью, которая и является рабочим телом (поэтому такие излучатели и называются газовыми). Внутри трубки проложены специальные каналы, по которым происходит циркуляция охлаждающей жидкости. А, чуть не забыл – корпус и внутренности трубки, за исключением анода и катода, выполнены из стекла Как раз хочется передать привет всем оптимистам, которые планируют заказывать лазерную трубку из Китая, в надежде сэкономить 100$ – удачи вам :)))

При работе лазерной трубы часть энергии идет на процесс генерации излучения, а другая часть – просто выделяется в виде тепла, которое нужно отводить, этим и занимается жидкость, которая циркулирует внутри трубки. Если во время работы жидкость перестает циркулировать, то труба может перегреться и выйти из строя, просто за счет того, что в одном месте температура выросла больше, чем в другом.

Ну что же, краткое введение мы переварили, теперь рассмотрим варианты организации охлаждения лазерной трубки по мере повышения сложности и понижения доступности для обычного человека.

Охлаждение лазерной трубки ведром с водой

Самый простой и самый ненадежный, неэффективный способ организации охлаждения лазерной трубки. Представляет из себя ведро с водой, в которое опущена помпа (зачастую обычная аквариумная), которая прокачивает воду внутри трубы. Если температура жидкости начинает расти из за высокой температуры в помещении или непрерывной работы трубки, то можно в это же ведро положить несколько пластиковых бутылок с водой, предварительно заморозив их в морозилке. Данный способ, не смотря на свою простоту, имеет ряд ощутимых недостатков:

• Невозможно выдерживать температуру в заданном диапазоне. Вы начали работу, температура выросла, вы положили замороженные бутылки – температура резко упала, потом снова начала расти и так по кругу.
• Сложно контролировать температуру охлаждающей жидкости, ну разве что градусник закрепить и опустить термоэлемент в воду.
• Не подходит для серьезной работы. Ну я себе слабо могу представить производство, на котором станок работает 8 часов подряд, при этом охлаждение организованно подобным образом.
• В ведро постоянно попадает пыль и инородные предметы. Со временем, особенно если вы постоянно “подкидываете дров”, то есть замороженные бутылки, у вас в воду попадает большое количество пыли и грязи, а дальше ей прямая дорога в трубку. Со временем грязь оседает внутри трубы и очистить ее очень не просто, при этом существенно падает эффективность охлаждения.

В общем, этот способ охлаждения я бы рекомендовал для домашнего использования, когда станок стоит дома (в гараже, на балконе) и используется в лучшем случае пару раз в неделю.

Охлаждение лазерной трубки с использованием кондиционера

Достаточно распространенный способ организации охлаждения лазерной трубки. В качестве охладителя используется переделанный оконный кондиционер, из которого вынимается вентилятор, а вокруг радиатора организуется емкость с охлаждающей жидкостью. Вот пример подобной реализации:

К достоинствам данного способа можно отнести:

1. Простота реализации, не требуется никакого специального оборудования.
2. Низкая цена. Б/у оконные кондиционеры достаточно дешевы.
3. Высокая эффективность.
4. Высокая ремонтопригодность. Починить кондиционер вам смогут в любой мастерской

Но чудес не бывает, недостатки, точнее один недостаток, всё же присутствует и он достаточно существенен. Со временем алюминиевый радиатор начинает осыпаться и все эти мелкие части решётки попадают в воду и забивают систему.

Охлаждение лазерной трубки с использованием охладителя для напитков

Наиболее распространённый, простой и удобный способ организации системы охлаждения лазерной трубки. Для охлаждения жидкости используется б/у или новый охладитель для напитков или пива. Данные устройства идеально подходят для задачи охлаждения, ведь они уже имеют специальную емкость, в которой должна содержаться охлаждающая жидкость. Для охлаждения жидкости используется не алюминиевый радиатор, а медные трубки, которые не осыпаются и могут служить достаточно долго. По сути, вам достаточно опустить в пивной охладитель помпу и вывести трубки для циркуляции жидкости. Вот пример реализации подобного охладителя:

Своим клиентам мы рекомендуем именно такой способ организации охлаждения лазерной трубки, как наиболее простой и эффективный, и вот почему:

1. Простота.
2. Надежность.
3. Удобство.
4. Доступность.
5. Цена.
6. Ремонтопригодность.

Охлаждение лазерной трубки с помощью промышленных охладителей (чиллеров)

Естественно, до этого мы рассматривали “кустарные” способы охлаждения лазерной трубки, но на рынке представлен целый ряд промышленных решений, правда, далеко не всегда они могут конкурировать с самодельными решениями.

Вот к примеру, многие китайские станки с лазерными трубками мощностью до 50Вт комплектуются промышленными охладителями CW3000…. при этом назвать CW3000 охладителем у меня никак не получается. Кроме внешне красивой коробочки вы получаете… большой радиатор. Да, да. В нём даже нет компрессора и хладогенов. Всё что он умеет – это прокачивать охлаждающую жидкость через обычный радиатор, который обдувается вентилятором:

То есть за весьма существенные деньги (в России на данный момент данный охладитель стоит в районе 15000 рублей) вы получаете красивый корпус, емкость, индикатор ииии всё Как только температура в помещении повысится, плюс вы дадите хорошую нагрузку, ваш охладитель перестанет держать температуру. В общем, его я точно никому не советую. Есть и более грамотные решения, в которых уже есть полноценный компрессор, например CW5000, но его цена зашкаливает за 40000 рублей, а по сути в работе он будет ничем не лучше пивного охладителя. Так же не забываем, что запчасти для них, в случае поломки, прийдётся скорее всего заказывать из Китая. В общем, если у вас много денег и очень хочется – то можно, но смысла большого не имеет

• Оптимальное соотношение цена/качество у охладителей для напитков.
• Промышленные охладители для мажоров, кроме красивого корпуса – толку от них 0.
• Охлаждение с помощью ведра с водой – можно, но совсем уж неудобно и неинтересно.

Всем спасибо, кто дочитал. В статье использовались материалы из следующих источников:

Лазерное охлаждение атомов и создание уникального лазера на базе ФИАНа

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) – один из мировых лидеров в области лазерного охлаждения атомов. Сотрудники ФИАНа, работающие в этом направлении, активно сотрудничают со специалистами Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (ФГУП ВНИИФТРИ) – главного метрологического центра страны. Полученные результаты исследований позволили приступить к решению немыслимой ранее задачи – созданию уникального лазера с шириной спектра менее одного герца.

Процесс лазерного охлаждения связан с замедлением атомов в лазерном поле. Находящиеся в постоянном движении атомы рассеивают фотоны (кванты света). Именно поэтому свет (поток фотонов) воздействует на атомы. А если частота его излучения правильно настроена относительно перехода в атоме, частица, попавшая в такой специально подготовленный свет, замедляется. Частица «вязнет» в световом потоке, тормозится и, соответственно, охлаждается до очень низких температур. Существенно ниже тех, что удается получить любым другим способом, например, в криостатах.

Установка лазерного охлаждения – это вакуумная камера, в которую с шести сторон направлены лазерные пучки. Ведь для охлаждения атом надо затормозить по всем трем координатам (возможным направлениям движения). Горячие атомы запускаются в камеру либо в виде пара, либо как пучок. После охлаждения облачко из холодных и пойманных атомов, парящих в вакууме («левитирующих»), выглядит как светящаяся точка. Можно менять количество атомов в облачке от единиц до нескольких миллионов. При отключении излучения лазеров облачко начинает падать под действием силы тяжести.

Говорит доктор физ.-мат. наук Николай Колачевский:

Если охлаждать (при помощи холодильника) газ, он превратится сначала в жидкость, а затем в твердое тело. А у него совершенно другие характеристики по сравнению с отдельными атомами – из-за сильных взаимодействий в решетке вместо тонких уровней возникают зоны, и свойства меняются радикальным образом… Поэтому для решения задачи глубокого охлаждения отдельных частиц криостаты не подходят. Кроме того, предельно достижимые температуры, которые обеспечивают современные криостаты, – порядка 50 милликельвинов, то есть 0,05 К. А в задачах лазерного охлаждения речь идет о микрокельвинах, что на три порядка величины ниже. Охлажденные атомы представляют собой разреженный газ в управляемом режиме, что дает возможность наблюдать ряд специфических эффектов, например, переход в Бозе-конденсированное состояние, изучать квантовую природу этих атомов, а также использовать их в ряде прикладных задач».

Охлаждение нового элемента (а из таблицы Менделеева охлаждена лишь небольшая часть) – отдельная исследовательская работа, ведь у каждого элемента свои специфические уровни энергии, что требует использования лазеров с определенными характеристиками. Такая работа всегда отмечается в профессиональном сообществе. В ФИАНе был впервые охлажден лантаноид тулий ™. Результаты работы будут использованы в исследованиях квантовых взаимодействий при сверхнизких температурах и в прецизионной метрологии.

Для этих исследований есть прикладные задачи, например, связанные с развитием программ ГЛОНАСС и прецизионным позиционированием. Но основное – метрология. Самые точные эталоны частот, самые точные в мире часы, которые снабжают частотой международные лаборатории, базируются сегодня на холодных атомах. Совместные работы в этой области ведут ФИАН и ФГУП ВНИИФТРИ – национальный метрологический институт России.

Наибольший исследовательский интерес в этой области, по словам Николая Колачевского, представляют оптические стандарты. Например, цезиевый фонтан – установка для стандартов частоты, в которой облако холодных атомов цезия подбрасывается вверх и проходит через радиочастотный резонатор лазерного охлаждения, – работает в радиочастотном диапазоне, на мазерном переходе. Если же добиться повышения несущей частоты, можно повысить стабильность и точность, что и достигается в оптических стандартах, базирующихся на лазерных переходах в холодных атомах.

В ФИАНе начинаются опытно-конструкторские работы для стандартов частоты по созданию лазера с шириной спектра менее одного герца. Частота его составит 500 терагерц (5*1014 колебаний в секунду), а электронная стабилизация по специальному резонатору позволит добиться стабильности менее одного «неправильного» колебания в секунду.

Луч такого лазера можно было бы послать на Луну и получить обратно – он сохранил бы свою когерентность и позволил бы наблюдать интерференцию. В прикладном аспекте такие характеристики будут использованы прежде всего при работе со стандартами частоты. Кроме того, возникают совершенно новые возможности при передаче частот. Это может быть сверхстабильная синхронизация приемника-передатчика, особенно при больших потоках информации, без применения синхронизирующих импульсов. Или, например, настройки для считывания сигналов ускорителя частиц с очень высоким синхронным временным разрешением.

Оптоволоконная установка лазерного раскроя с модулем для обработки труб модель LX

Инструктаж персонала в подарок при заказе пусконаладки оборудования.

• Оборудование можно использовать сразу после получения аванса.
• Дополнительные залоги не требуются.
• Лизинг получить проще, чем кредит.
• Выгодно уменьшает налог на прибыль

• Быстрый выезд на объект клиента.
• Доступные цены.
• Профессиональные сотрудники.

• Промпереезд
• LKTK GROUP

НАЗНАЧЕНИЕ:

Модель LX — модель линейки KMT c рабочей зоной от 3000 х 1500 мм, весом до 5500 кг, скоростью перемещений портальной системы 70 м/мин. Модель предназначена для работы в 1 — 2 смены и позиционируется как станок со стандартными унифицированными компонентами (резонатор, режущая лазерная голова, стойка ЧПУ и т. д.)

Установка имеет дополнительный модуль обработки круглых и профильных труб длиной до 6000 мм. Трубный модуль весит до 2500 кг. Это универсальная, производительная машина для обработки листового и трубного проката.

Мощная жесткая конструкция станины трубного модуля (до 2500 кг) позволяет обрабатывать трубы без провисаний и прогибов.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:

Металлообработка

ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗДЕЛИЯ:

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ:

Сравнение Волоконного лазера СО2

Производя сравнения двух видов лазера, волоконного и газового СО2, стоит отметить их конструктивное отличие. Не вдаваясь глубоко в детали, можно лишь сказать, что волоконный лазер, генерируя лазерное излучение непосредственно в волокне, которое является гибким, позволяет выводить полученное излучение напрямую к лазерной фокусирующей головке, без применения сложной оптической системы зеркал, которая, к тому же, требует частой юстировки и технического обслуживания.

Система СО2 лазера являясь более технически сложной, имеет и большие габариты самой установки, и, что немаловажно, имеет значительно большее энергопотребление по сравнению с волоконным эрбиевым лазером. Говоря про энергопотребление уместно отметить и тот факт, что КПД этих разных видов лазеров имеют разные значения. Так, для волоконного лазера, КПД достигает 25% в то время, как у газового СО2 лазера эта цифра находится в пределах 8 — 10%.

Подводя небольшой итог, следует выделить некоторые моменты в отличии оборудования в основе которых лежат разные типы лазерного излучения:

Волоконный лазерный станок:

• Относительно небольшие габариты, что позволяет размещать его на значительно меньшей площади;
• Благодаря волокну, подводимому к режущей головке, не требуется сложной оптической системы, а значит и периодической юстировки, чистки оптики;
• Небольшое энергопотребление;
• Нет потребности в технологических газах;
• Простая система охлаждения;
• Большой ресурс работы лазера, до 100 000 часов работы;
• Минимум расходных материалов, их невысокая стоимость и малая частота замены;
• Небольшое качество кромки при резки больших толщин металла;
• Возможность обработки латуни, меди, серебра.

Газовый СО2 лазерный станок:

• Большие габариты, сложная система охлаждения;
• Наличие оптики требующая периодической юстировки, и более квалифицированного персонала;
• Значительное энергопотребление установки в целом;
• Низкий КПД лазера;
• Потребность в технологических газах для лазерного генератора, и их высокое качество, на что не всегда можно рассчитывать;
• Дорогостоящее обслуживание установки, обходящееся в несколько десятков тысяч долларов в год;
• Невозможность обработки латуни, меди, серебра.

Волоконный лазер имеет ряд преимуществ перед другими видами лазеров:

Длина излучения волны у волоконного лазера l = 1,09 мкм. Такая длина волны дает волоконному лазеру ряд преимуществ:

1) Излучение с такой длиной волны будет прекрасно фокусироваться через стеклянные линзы, что позволяет сэкономить денежные средства при установке фокусирующей системы.
2) Излучение с такой длиной волны может передаваться по волокну на большие расстояния. Поэтому сама лазерная установка может находиться в удобном для работы месте, а волокно от лазерной установки уже непосредственно протягивается на место сварки.
3) Такое коротковолновое излучение очень интенсивно поглощается металлом:

• малый размер выходной апертуры луча (300 мкм) позволяет сфокусировать конечный лазерный луч в очень маленькую точку;
• у волоконного лазера малая расходимость луча, следовательно, увеличивается фокусное расстояние.

Энергетические:

• у волоконного лазера высокий КПД источника (h = 35%), в то время как у других лазеров КПД достаточно мал. Например, у газовых лазеров он составляет h = 5%;
• возможность создания излучателей высокой мощности до 100 кВт путем объединения излучений нескольких волоконных лазеров в одно;
• малая теплоотдача, не требует интенсивного охлаждения, а это значит, что снижается суммарное потребление энергии и лазер становится компактнее и проще в обслуживании и ремонте.

Технологические:

• для волоконных лазеров практически не требуется такое техническое обслуживание, как настройка, юстировка, чистка и др.;
• допускает размещение в обычных рабочих помещениях цехов без учета специальных требований;
• компактность установок обусловлена тем, что лазер может занимать удобное для работы месторасположение, даже если оно находится на значительном расстоянии от места сварки и обработки деталей;
• возможность передачи излучения по световоду;
• срок работы до 100 000 часов, так как большой нагрузки диоды и волокно не испытывают;
• отсутствие настроечных операций на лазере;
• стеклянная оптика (использование стеклянных фокусирующих линз) позволяет снизить затраты на фокусирующую систему;
• высокая эффективность проплавления.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ:

Мощная цельно-сварная станина толщиной стенок 10 мм с усиленными ребрами жесткости, гарантия на прочность и деформации – 20 лет. Данный вид конструкции, обеспечивает максимальную надежность и гарантирует высокую прочность и отсутствие вибраций и напряжений на скручивание на протяжении всего срока эксплуатации.

Пожизненное обслуживание

Это обеспечивает точность работы станка в течение длительного времени и не деформируется в течение всего срока эксплуатации. Более высокая точность.

Более высокая точность

Литой чугунный корпус обладает высокой стабильностью, не имеет себе равных среди других материалов и конструкций. Использование графитового чугуна в качестве сырья надолго сохраняет точность станка и остается неизменной на протяжении 50 лет. Черновая, тонкая и сверхтонкая обработка импортного портального обрабатывающего центра гарантирует выполнение требований к точности обработки корпуса станка.

ЛИНЕЙНЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ HIWIN (ТАЙВАНЬ)

Линейные направляющие обеспечивают линейное движение за счет рециркуляции тел качения между профилированным рельсом и подшипниковым блоком.

ЛИТАЯ АЛЮМИНИЕВАЯ БАЛКА

Литая алюминиевая балка Монолитная литая алюминиевая балка, легкий вес, высокая прочность, отсутствие деформации. Легкие поперечные балки, отлитые и обрамленные с помощью встроенной стальной формы и технологии литья под давлением, обеспечивают высокую скорость работы оборудования, повышая эффективность обработки и качество обработки.

Высокоскоростной

Легкая поперечная балка обеспечивает высокую скорость движения машины и повышает эффективность обработки.

Более эффективный

Балка из алюминиевого профиля, используемая в аэрокосмической промышленности, обеспечивает эффективные динамические характеристики оборудования, что значительно повышает эффективность обработки при сохранении качества обработки.

СТАНДАРТНАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ:

РЕЗОНАТОР (ЛАЗЕРНЫЙ ИСТОЧНИК)

Raycus (Китай) – от 1000 Вт до 3000 Вт

IPG (Германия) — от 1000 до 3000 Вт.

РЕЖУЩАЯ ГОЛОВА RAYTOOLS (ШВЕЙЦАРИЯ)

Лазерные головки с автофокусировкой, выпускаемые в Швейцарии RAYTOOLS AG.

Фокусирующая линза может автоматически менять положение в диапазоне 22 мм.

Пользователь может непрерывно настраивать фокус через программу, чтобы выполнить быстрое прошивание толстых листов или других толщин и материалов.

У головок есть настройки интерфейса, которые позволяют использовать различные волоконные лазеры.

СЕРВОДВИГАТЕЛЬ

• ось X 2х1000 Вт FUJI (Япония);
• ось Y 1х2000 Вт FUJI (Япония);
• ось Z 1х1500 Вт FUJI (Япония).

СИСТЕМА ЧПУ (CAD-CAM ПО)

Cypcut FSCUT 3000S (Русифицирован) — это качественная система управления лазерной резки, чтения любых форматов файлов, проектирование и контроль обработки в целом, один набор программного обеспечения может завершить весь процесс.

ПРИВОД X,Y — РЕЙКА-ШЕСТЕРНЯ YYC (ТАЙВАНЬ)

Высокая точность, долговечность, закаленная и шлифованная сталь.

ПРИВОД Z — ПРЕЦИЗИОННАЯ ШВП TBI (ТАЙВАНЬ)

Шарико-винтовые передачи (ШВП) TBI используются в станках ЧПУ и в устройствах автоматизации. Продукция компании TBI широко применяется в различных промышленных установках европейского производства и на отечественных предприятиях.

Мощная цельно-сварная станина толщиной стенок 10 мм с усиленными ребрами жесткости, гарантия на прочность и деформации – 20 лел. Данный вид конструкции, обеспечивает максимальную надежность и гарантирует высокую прочность и отсутствие вибраций и напряжений на скручивание на протяжении всего срока эксплуатации.

ПОРТАЛ ИЗ АВИАЦИОННОГО АЛЮМИНИЯ

Характеризуется высокой прочностью и легкостью конструкции. Высокая скорость резки и долговечность станка без деформации.