La differenza tra una sorgente di vetro e una sorgente RF

Ecco perché vale la pena investire in una sorgente RF

Prima di comprare una macchina laser, ci sono diverse cose da considerare. Spesso, non è solo il prezzo di acquisto ad essere un argomento decisivo. Le macchine differiscono anche significativamente nella qualità. Pertanto, spesso vale la pena investire in un sistema laser di qualità superiore e beneficiare di migliori risultati di applicazione e standard di sicurezza, di una maggiore durata e di una maggiore facilità d'uso.

Spieghiamo le caratteristiche di qualità delle moderne ed efficienti macchine laser di JustLaser, cosa sono le sorgenti laser e qual è la differenza tra una sorgente in vetro e una sorgente RF.

Tubi o sorgenti laser

La differenza principale tra le macchine laser CO2 disponibili è il tipo di tubo laser che serve come sorgente laser. Questo ha una forte influenza sul risultato del processo di taglio o incisione. Si fa una distinzione tra una sorgente di vetro raffreddata ad acqua e una sorgente RF (Radio Frequenza) raffreddata ad aria, in metallo.

Come funzionano le sorgenti laser DC?

Nelle sorgenti laser DC, il risonatore - il punto in cui viene generata la radiazione laser - è fatto di vetro. I tubi laser di vetro sono di solito incorporati in dispositivi economici provenienti dalla Cina. La loro costruzione è abbastanza semplice e consiste in un cilindro di vetro, uno specchio, un anodo e un catodo. L'energia inviata attraverso la sorgente di vetro eccita la miscela di gas all'interno del tubo di vetro. La scarica elettrica innescata da questo produce un raggio laser pulsato, che viene rispecchiato e quindi amplificato all'interno della sorgente laser fino a raggiungere un certo livello di energia ed emerge dalla sorgente come un raggio laser.

Rapporto prezzo-prestazioni favorevole

I tubi laser in vetro raffreddati ad acqua sono caratterizzati da un buon rapporto qualità-prezzo. Non solo sono più economici da produrre, ma anche per generare il raggio laser per mezzo della corrente continua. Poiché le sorgenti laser DC possono produrre potenze più elevate in modo più economico di una sorgente RF, a volte si dimostrano più economiche per i processi di taglio nella gamma di alta potenza.

Punto debole: il feedthrough

Per poter eccitare la miscela di gas all'interno della sorgente di vetro fornendo energia, gli elettrodi devono passare attraverso il risonatore di vetro. Tuttavia, far passare un conduttore metallico attraverso il vetro è sempre un affare complicato, poiché i coefficienti di espansione dei due materiali sono molto diversi. Per esempio, il vetro mostra pochi cambiamenti dimensionali con il cambiamento di temperatura, mentre il metallo ne mostra molti di più. I due materiali lavorano quindi uno contro l'altro durante i cicli termici (freddo - caldo - freddo - caldo ecc.). Nonostante la guarnizione, questo è un punto debole delle sorgenti laser DC. La miscela di gas nel risonatore, con i suoi circa 150 mbar, ha in ogni caso una pressione notevolmente inferiore a quella dell'aria ambiente. Se c'è una perdita nel tubo laser di vetro, non importa quanto piccola, l'aria ambientale entrerà nel risonatore.

Bassa frequenza degli impulsi

Nei tubi laser in vetro, a causa del processo di eccitazione tramite corrente continua, i tempi di eccitazione (tempo di salita e di discesa) sono significativamente più alti e la frequenza degli impulsi quindi significativamente più bassa che con una sorgente RF. Una sorgente laser DC raggiunge una velocità fino a 1m/s e 1 g. Di conseguenza, l'incisione nitida non è più possibile a velocità elevate e la qualità dell'incisione è notevolmente ridotta.

Raffreddamento dell'acqua come fattore di rischio

Poiché il vetro non è un buon conduttore di calore, le sorgenti laser DC richiedono un raffreddamento ad acqua con una camicia d'acqua intorno al risonatore per dissipare il calore generato. Anche se il raffreddamento ad acqua è poco rumoroso, aumenta i requisiti di spazio e i costi e nasconde ulteriori potenziali fonti di errore: Una sintonizzazione sensibile deve essere fatta tra la potenza massima del laser e il raffreddamento (velocità di flusso/tempo, temperatura), perché altrimenti il tubo laser di vetro può rompersi a causa di forti sollecitazioni termiche se la sintonizzazione non è corretta.

Aumento del rischio di sicurezza

Una sorgente laser DC funziona con una tensione di scarica di 20 - 35 kV, cioè ad alta tensione. È molto più complesso progettare queste macchine laser in modo sicuro. Soprattutto le macchine prodotte in Asia spesso non sono conformi alle norme di sicurezza europee e quindi non sono conformi alla CE. Se la sorgente di vetro non funziona, può verificarsi una scarica ad arco fino a 35 000 volt nell'alloggiamento del laser (metallico). Inoltre, il necessario raffreddamento ad acqua del tubo laser in vetro operato sotto alta tensione può essere fatale in caso di un difetto o di un incidente.

Breve vita di servizio

La durata di vita delle sorgenti laser in vetro DC non è ideale. A differenza della sorgente RF in metallo, il vetro è fragile. Poiché sia l'ottica che gli elettrodi sono bombardati da ioni durante l'eccitazione DC, l'usura può talvolta essere accelerata. Il periodo medio di garanzia per i tubi laser in vetro è di circa un anno, dopo di che una nuova sorgente laser deve essere acquistata se difettosa.

Come funziona una sorgente RF?

Una sorgente RF, come installata in una macchina laser JustLaser, consiste in un solido alloggiamento di metallo che sigilla ermeticamente il gas (N2, CO2, He) al suo interno. A differenza del tubo laser in vetro, qui non è necessario alcun feedthrough, poiché un'antenna irradia nel risonatore e il gas è eccitato da una corrente alternata ad alta frequenza. La tensione qui è molto più bassa ed è solo qualche centinaio di volt.

Alta frequenza degli impulsi

Con una sorgente RF, si possono ottenere bassi tempi di salita e discesa fino a 60µs con una potenza media di 400W. Questo produce un raggio laser pulsato con una ripetibilità estremamente veloce. Anche le linee in filigrana e i caratteri piccoli possono essere prodotti con alta qualità e perfetta leggibilità ad alta velocità.

Design compatto

Nelle sorgenti laser RF, i componenti ottici così come l'elettronica per l'eccitazione del gas e il raffreddamento ad aria sono integrati nel loro alloggiamento di metallo solido. Questo si traduce in dimensioni piuttosto compatte che permettono di risparmiare spazio e costi.

Svantaggi della sorgente RF

Lo svantaggio di una sorgente RF è il suo prezzo più alto. Il driver dell'antenna è costoso perché l'alta potenza elettrica deve essere commutata frequentemente e rapidamente. Tuttavia, la frequenza emessa deve essere sintonizzata in modo relativamente esatto sulla frequenza di eccitazione del laser. Questo viene fatto sintonizzandosi con l'azoto (N2), che trasmette l'energia alla CO2. Se la frequenza si discosta a causa dell'invecchiamento o di forti cambiamenti di temperatura, anche l'efficienza diminuisce.

Lo smorzamento delle onde elettromagnetiche delle antenne (di solito 48 MHz o 86 MHz) è di solito molto basso quando vengono trasmesse nel risonatore. (Questo è più basso con la ceramica, poiché l'ossido di alluminio (Al2O3) ha un'impedenza caratteristica trascurabile a queste due frequenze (radio).)

Vita più lunga

Una sorgente RF ha una vita relativamente lunga, a condizione che il risonatore sia stato ben sigillato dopo essere stato riempito con la miscela di gas e che l'elettronica di potenza sia efficacemente raffreddata. Così, in media, i tubi laser forniscono risultati costantemente elevati fino a cinque o sei anni. Se la potenza cala, le sorgenti laser RF possono essere ricaricate con CO2 e quindi utilizzate fino a dieci anni.

Conclusione sulla differenza tra una sorgente di vetro e una sorgente RF

I tubi laser in vetro sono abbastanza attraenti per il loro favorevole rapporto qualità-prezzo e offrono molta potenza laser per un budget limitato. I processi di taglio nella gamma di alta potenza possono talvolta essere implementati più economicamente con le sorgenti di vetro. Tuttavia, la loro bassa frequenza d'impulso li rende inadatti a lavori d'incisione con un alto livello di dettaglio. Hanno anche una bassa durata di vita e maggiori rischi per la sicurezza.

Una sorgente RF in metallo è più costosa da acquistare. D'altra parte, permette velocità di incisione di altissima qualità e offre una lunga durata e una migliore sicurezza sul lavoro.

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