Проект лазерного станка от Astorm

Ну впринципе если человеку нужно сделать это, как эксклюзивный резак металла, то конечно мона и "подолбаться" и собрать, правда гемора на пути у новичка в этом деле, и без готовых комплектующий будет много очень...Ну затея стоит внимания полагаю будет.Ждем результатов!!!

 

В общем, мои упорядочившиеся размышления по поводу выбора типа лазера.

1. Углекислотники.
+ Простая конструкция (почитал здесь на форуме гайд есть, как с помощью напильника такой собрать)
+ Доступные расходные материалы и компоненты
+ Легкая масштабируемость
- Дополнительный расходник к линзам+зеркалам в виде газа, который тоже нужно покупать
- Чрезвычайно громоздкая конструкция, как следствие - очень хрупкая как в плане механики, так и в плане утечки газов. Требовательна к точности и качеству изготовления комплектующих, на мой взгляд, гораздо больше других лазеров.

В общем, против углекислотников ничего не имею, но ввиду их размеров и хрупкости - оставлю на самый крайний вариант.
Кроме углекислотников другие лазеры этого типа даже и не рассматриваю - либо чрезвычайно сложны в реализации (на фтористом водороде, например), либо просто не то, что нужно.

2. Полупроводниковые диодные лазеры (не DPSS, а сами по себе) - увы, не вариант вообще. Ни цена, ни мощность не подходят. Сводить лучи лазерной линейки в один луч, как мне объясняли специалисты - бесполезно, т.к. эти лучи некогерентны между собой. Не рассматриваю диоды автономно, только в качестве активатора ТТЛ. Хотя эти диоды имеют жирные плюсы в своей конструкции - малые габариты, механически надежные, сравнительно приемлемый ценник, простота реализации охлаждения, сами по себе доступны.

3. ТТЛ
+ Сравнительно компактные размеры. В разы больше диодов, но при этом в разы меньше углекислотников.
+ Отсутствие доп. расходников кроме линз и зеркал
+ Высокие достижимые мощности при использовании Nd:YAG + LD
+ Доступные расходники и комплектующие. Зеркала, отражатели, стекла с неодимом, хоть готовые квантроны - все есть, все открыто продается, цены сравнительно вменяемы.
+ Никаких газов и прочих "неуловимых" компонентов. Все железное и, как говорит один мой коллега, "теплое и ламповое" ))
+ Возможность масштабирования путем добавления в отражатель доп. окон под диодные линейки. Не так легко масштабируется, как углекислотник, но все же реально.
- Жирное питание на диоды (одна 400ваттная линейка потребляет порядка 100-130ампер)
- Не совсем ясна ситуация с диодами. Пока в продаже нашел только китай, который, мягко говоря, не хвалят по качеству.

Ну и ТТЛки с ламповой накачкой не рассматриваю - это вводит доп.сложности с ограниченным ресурсом ламп, да и опять же хрупкость.

4. Волоконные лазеры.
+ Компактность
+ По сравнению с другими лазерами питание он только нюхает, согласно утверждению камрада nERV'a
+ Достаточные мощности для моих целей
- Очень мало информации. То ли меня на гугле забанили, то ли солнце не с той стороны взошло - не могу нигде найти толкового описания хоть какой-нибудь конструкции и ее тех. характеристик. Если кто кинет пару ссылок на аутопсию такого лазера, хотя бы и не самого мощного - буду признателен. Поясняю - мне нужен конкретный пример с фотографиями и цифрами, чтобы было за что хвататься. Общие описания вики я уже почитал.

Словом, такие вот пока у меня выводы. Попробовать сделать ТТЛ DPSS, если не получится - то собрать углекислотник и с ним уже подпрыгивать. Тем более, что для изготовления компонентов у нас в мастерской есть токарный, фрезер и аргон, плюс доступ ЧПУ станкам. Так что не совсем с пустыми руками к делу буду приступать.

Обещанный файл, который склонил меня к ТТЛкам, прилагаю ))

 

1.Углекислотник проще купить готовый (если отпаяную трубку) но она расчитана для реза более тонких материалов!!!Для толстых применяют насколько я знаю газопроточные СО2.Самому его сделать выйдет но КПД будет маловероятно оптимальным... ибо нужно точно смесь подобрать по соотношению и давлению что-б КПД на уровне заводской было, да и зеркала нужно покупать а это уже обойдется все дороже чем купить готовую трубку!!!
2.химический лазер-не советую ибо нужны и реагенты и выводить токсичные отходы типа DF (плавиковая кислота)
3.Лазерные линейки есть с выходом в оптическое волокно (посмотрите у меня на аве 2шт я сфоткал)и сводить ненужно линзами.Только ДПСС это тип лазеров которые качаются диодами,а не сами диоды или линейки Линейки самое оптимальное в вашем случае!!!Ибо они энергоэкономнее и занимают меньше места и волокном можна луч подводить в зону реза(проще будет)!!!
4.ТТЛ-это насколько я помню тип модуляции а система накачки лазеров диодами и называется DPSS что означает diode pumped solid state (диодная накачка ТТ лазера) впринципе тоже вариант НО для ваших целей считаю расточительным и по стоимости и по КПД хуже чисто линеек!!!Вам ведь ненужно довольно высоко-когерентное излучение!?

 

1. Вот именно из-за того, что нужна проточная смесь (а в гайде именно с ней была конструкция поперечника приведена) - я и пока не горю желанием связываться с СО2.
2. Хим.лазеры даже не рассматриваю. По реализации и сложности эксплуатации они многократ хуже - опасней, дороже.
3. Да, такие линейки я уже видел - но пока только маломощные - на ебее самая мощная в 40вт продается. Про DPSS я уже знаю суть - я и писал, что рассматривал лазерные линейки как самостоятельный элемент, а не в составе твердотела в качестве накачивающих элементов. А вот подводка луча в зону реза волокном - это да, хочется оченно, удобно неописуемо. Только если бы я вот еще знал, как волокно прикрутить к диодной линейке своими руками.
4. Под ТТЛ я подразумевал ТвердоТельный Лазер )) Извиняюсь, если внес путаницу в терминологию.

По поводу КПД это вполне понятно) Либо излучение от линейки получаем в 400вт, либо от NdYag получаем 20-30% этой мощности. Я примерно уже в голове у себя накидал проект твердотела, получается следующее:

1. Элемент NdYag 10х130мм, два плоских зеркала покупаются
2. Диффузный отражатель c двумя (для начала) рядами окон для диодных линеек. делается на заказ.
3. 4 диодных линейки 400вт каждая, по 2шт. на один ряд.
4. Охлаждение диодных линеек весьма простое - в ноутбуках используются медные газонаполненные трубки, которые практически мгновенно передают температуру. Каждая линейка выполнена в латунном или медном корпусе, к ней эти трубки припаются с легкостью. А трубки уже припаять к жидкостному радиатору с хладагентом.
5. Питание диодов проблем не вызывает. Импульсный БП на 1200Вт от компьютера (если я правильно прочитал спецификацию 100ваттной диодной линейки - она хочет кушать примерно 110ампер при 2.2вольт, значит, 400ваттная линейка попросит 1000Вт), перематываются выходные обмотки транса, меняется цепь защиты - и блок для старта одного диода у нас готов. А после блока уже драйвер, который этот ток будет нужными импульсами подавать на диодную линейку. Соответственно, 4 блоков - 4 диода. В мастерской ветки питания хватит однозначно.
6. Станина квантрона, детали креплений диодов, зеркал, и прочая механика - делается на ЧПУ, рассчитывается под параметры того конкретно взятого АЭ, здесь я даже не переживаю.

Ну и по итогу такой лазер (согласно таблицам в квантовой электронике) должен выдать примерно 4*400=1600вт диодные линейки, 1600*0.3=480вт чистого выходного излучения. А это для начала уже весьма и весьма неплохо. Цифра 480 - это я подразумеваю идеальный вариант (который вряд ли достигну) - когда все диодные линейки живы, качественны, каждый диод в них полностью жив, мощность соответствует заявленной, резонатор отъюстирован отлично. С учетом погрешностей сборки, юстировки, качества диодов и прочих негативных факторов я полагаю с такой конфигурации получить ориентировочно хотя бы 250-300вт на выходе.

Готов выслушать любую критику по вышесказанному.

Теперь по поводу лазерных линеек в их естественном, самостоятельном виде. Вы всерьез полагаете, что их отдельно хватит для моих целей? Я переживаю только из-за широкого луча. Который самостоятельно я не смогу запихнуть в оптоволокно. А по поводу линз (пусть даже и специальных для 808нм) - мне на форуме cnc-club и сами продавцы отвечали - что свести линзами в точку/луч этот плоский поток не получится. На cnc-club еще добавили, что, поскольку в линейке несколько (10-30) диодов - их лучи друг другу не когерентны. Что такое когерентность - я в школе учил, знаю. Меня волнует одно - насколько будет толк с того, что я эту 400вт линейку сведу линзой/волокном в тонкий луч, допустим хотя бы 0.1-0.5мм ? Будет ли в этой точке суммироваться общая мощность?

 

250вт дают в излучение два к301в последовательно в составе лазера ЛТН103, при этом потребляет установка 10-11квт. Обойдется значительно дешевле если на них собирать.
Когда то приобрел комплект такой и корпус и зеркала и квантроны, ток так и не дошли руки че либо на них собрать, дома запустить нереально, надо 3х фазную сеть и блок питания стабилизатор тока городить дубовый, не говоря еще об мощнейшем охлаждении всего этого.

 

suslox: доверяю вашему мнению. но при этом испытываю некие сомнения. во-первых, трубка трубке рознь, во-вторых, их не обязательно одну тоненькую вешать на одну линейку. Некоторые трубки отводят 60-90вт тепловой мощности от процессоров - это весьма таки немало. Хотя опять же как диод будет греться и чем охлаждать трубку. На днях закажу одну 100вт диодную линейку - придет, посмотрим, потестим. Давно валяется схема с термодатчиком и реле - для отключения при превышении температуры. Осторожно попробую. Да и в конце концов на трубках свет клином не сошелся - можно и непосредственно рубашку для них сделать. Заодно со сведением в фокус поупражняюсь - может, даст таки толк и задача упростится для начала

 

Да так-же как и гайку на винтик или болтик прикручиваешь , а мощность 40Вт это одной если с десяток-другой модулей через волокна в один пучок обьеденить то и мощность будет соответственно выше!!!
Для накачки ДПСС нужно тоже много линеек соответственно больше чем просто использовать линейки,да и нужен ИАГ в виде планарного волновода небольшого в диаметре но длинного для количества линеек(что тоже дорого и сложно выполнимо в плане его охлаждения)...Ну решать вам что и как удобней и лучше будет

 

я имел в виду - на голую диодную линейку, наподобие такой - http://www.ebay.com/itm/100W-200W-3...t=LH_DefaultDomain_0&var=&hash=item23266a3ddd как его соединить с волокном? я не думаю, что это выполнимо в домашних условиях. или такой линейке уже вообще ничем не поможешь? )) ни волокном, ни линзами?

а на такие да - http://www.ebay.com/itm/Coherent-Hi...703?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item5d3b1fbac7 купил и навинтил.

А каким образом соединяют волокна между собой? Есть какие-то специальные двойнички-тройнички? Или устройства наподобие сетевых оптических коммутаторов?

 

Я и говорил что не голую линейку покупать а с волокном FAP-ы, длина волны вам особой роли играть не будет ибо вам не качать ей ДПСС.
Да должны быть соеденители, где-то видел я их...

 

два вопроса:
1. это реально 200вт лазер делает? со скоростью 1м/мин нержу 2мм пилит....
2. металлу особо без разницы - 200вт ему прилетят из углекислой трубки или из диодной линейки? или есть зависимость резки от длины волны?

 

Реально,там продувка кислородом помогает.
Вроде более длинноволновый лучше поглощается.

 

1.Вполне реально!!!
2.Длина волны СО2 лазера 10,6мкм и хорошо отражается металлом да и энергия кванта с лямбда 10,6мкм меньше чем у 808нм, естественно ПП линейка для резки будет лучше годиться

 

Энергия кванта здесь ни при чем.

 

Мдя, ню-ню...

 

камрад ОхотниК: по поводу подачи кислорода в место реза. Мне бы хотелось уточнить. То, что продувать саму режущую башку надо - это я в курсе по дефолту - избегать засорения оптики. Поэтому в саму голову воздух подаваться будет однозначно. А касательно того, что вы говорите о кислороде в зону резки - насколько достоверны ваши сведения? На форуме cnc-club.ru меня убеждали в обратном - что подача кислорода даже снижает скорость резки, ссылаясь на графики от спецов-резчиков.

А по поводу диодов. Раз столько людей разом рекомендует - тогда начну с них.
Брать буду сразу две линейки:
1. http://www.ebay.com/itm/Coherent-Hi...133?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item5aeeb1d3c5
2. http://www.ebay.com/itm/100W-200W-3...t=LH_DefaultDomain_0&var=&hash=item23266a3ddd 400ку и к ней кучку линзочек под 808нм под эксперименты с пучком.

 

Там нужны цилиндрические линзы ибо угол расходимости только по одной оси огромный ,примерно как у синего ЛД. Но больше чем у синего!!!или можна попробовать призмами компенсировать...

 

в учебниках по лазерной обработке металлов есть информация по продувке кислородом места реза, по гуглите
по поводу диодов по ссылке на ебэй советую узнать что такое CW и QCW. 400вт это импульсная линейка у которой Max Duty Cycle - 25%.

 

Картинка из кн Вейко Технологические лазеры. У пп лазера плохое качество , так что собрать его в пятно с необходимой плотностью мощности скорее всего не получится . Не говоря о куче оптикии кот нужна для устранения астигматизма и потерях на ней.
Можно еще посмотреть кн. Абильсиитов Г.А. Технологические лазеры. Справочник, т 1. 1991.djvu
Вейкр Лазерные технологии.pdf
Выбирать надо между СО2 или неодимом.

 

Вот 40Вт линейка!!!