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選擇合適的激光器冷卻系統(tǒng)可大大提高激光冷水機(jī)的使用壽命和加工精度,把激光設(shè)備的性能發(fā)揮到極致。市面上很多激光冷水機(jī)指標(biāo)不清,用戶配備也是隨大流,不能準(zhǔn)確地對(duì)所用激光設(shè)備做到合理的保護(hù)。下面提到的幾個(gè)指標(biāo)對(duì)激光冷水機(jī)的選擇很關(guān)鍵:
1.制冷量
a.顧名思義為冷卻系統(tǒng)的實(shí)際制冷能力,是激光器冷卻設(shè)備選擇的第一個(gè)指標(biāo)。
b.一般我們可以根據(jù)激光器的光電轉(zhuǎn)換效率來計(jì)算出激光器的發(fā)熱量,再來選擇。
P熱=P激光/μ
假設(shè)玻璃管CO2激光器的熱效率μ一般為15%,80W的激光器則最少需要:80/0.15=533W
也就是說在產(chǎn)生80W激光的同時(shí),激光器注入533W的能量,無效能量需要水冷機(jī)帶走。
c.有些時(shí)候我們,我們直接根據(jù)激光電源的輸入額定功率減去激光器的輸出功率來確定激光冷水機(jī) 的制冷量。比如我們常用的射頻激光器和固體激光器都會(huì)標(biāo)明額定滿功率的電源電壓和電流,以相干70W射頻激光器為例,其要求電源輸入48V25A,瞬時(shí)36A,可以計(jì)算輸入功率最大1200W。
2.水流量和增壓泵揚(yáng)程
大家都會(huì)關(guān)注制冷量,往往會(huì)忽視水流量這個(gè)指標(biāo)。制冷量代表壓縮機(jī)可是提供的制冷能力,而水流量代表冷水機(jī)帶走熱量的能力,這就造成大家常常看到的現(xiàn)象:名義制冷量1000W的冷水機(jī)連接一臺(tái)80W的玻璃管,冷水機(jī)顯示25℃,激光管卻熱得發(fā)燙;在事實(shí)上沒有起到應(yīng)用的作用。
3.熱效率和水容積
以上連個(gè)概念就引出了水冷機(jī)熱效率和水容積的概念,也就是壓縮機(jī)的工作控制方式和水箱大小兩個(gè)指標(biāo)。一般水箱越大越好,但在設(shè)計(jì)上不同的壓縮機(jī)控制方式會(huì)有很大不同。這就是同樣的壓縮機(jī)制冷量和水容積,帶有PID反饋功能的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式會(huì)大大提高整體系統(tǒng)的制冷能力。
4.溫控精度
這個(gè)指標(biāo)完全來自激光器的要求,對(duì)于半導(dǎo)體激光器來講必須溫控精度±0.1℃,這就要求壓縮機(jī)預(yù)知溫度變化規(guī)律,自適應(yīng)負(fù)載的變化,一般用集成溫控模塊的水冷機(jī)都不可能做到這一點(diǎn)。當(dāng)然對(duì)CO2激光器來講溫度要求±2℃到±5℃,市面上大多數(shù)專用水冷機(jī)都可以做到。
5.水質(zhì)要求和水過濾以及水循環(huán)系統(tǒng)材質(zhì)
a.這一綜合指標(biāo)往往被忽略,但其非常重用,直接影響激光器的壽命。
b.對(duì)CO2玻璃管激光器來講,兩端鏡片出屬于水流死角,很容易滯留水中的雜質(zhì),造成散熱不良,鏡片的微變形直接影響激光器的輸出光束質(zhì)量和光斑模式。
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