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激光器,激光机的选配冷水机的方法

作者: 来源: 日期:2016-10-06 14:14:35 人气:955

激光冷水机选配

激光行业大多数运用在高端的精密机械,航空航天的行业,精密的仪器使得如何保养成为了一个很重要的课题,冷水机在激光行业有着很大的应用。

激光冷水机在激光加工过程中不仅保护CO2激光管、YAG固体激光器晶体和灯管防暴;充分、恒定的激光器内腔温度是激光输出功率稳定、激光腔无热变型、激光光束质量一致等的保证。选择合适的激光器冷却系统可大大提高激光器的使用寿命和加工精度,把激光设备的性能发挥到极致。然而,大多数用户和厂家在选用和推荐激光冷却系统式都往往概念很模糊,市面上很多激光冷水机也是指标不清,用户配备也是随大流,不能准确地对所用激光设备做到合理的保护。 下面提到的几个指标对激光冷水机的选择很关键:

1.制冷量

a.顾名思义为冷却系统的实际制冷能力,是激光器冷却设备选择的首一个指标。

b.一般我们可以根据激光器的光电转换效率来计算出激光器的发热量,再来选择。

P热 = P 激光 / μ

假设玻璃管CO2激光器的热效率μ一般为15%,80W的激光器则较少需要:80/0.15 = 533W

也就是说在产生80W激光的同时,激光器注入533W的能量,无效能量需要水冷机带走。

c.有些时候我们,我们直接根据激光电源的输入额定功率减去激光器的输出功率来确定激光冷水机的制冷量。比如我们常用的射频激光器和固体激光器都会标明额定满功率的电源电压和电流,以相干70W射频激光器为例,其要求电源输入48V25A,瞬时36A,可以计算输入功率大时为1200W。

2.水流量和增压泵扬程

大家都会关注制冷量,往往会忽视水流量这个指标。制冷量代表压缩机可是提供的制冷能力,而水流量代表冷水机带走热量的能力,这就造成大家常常看到的现象:名义制冷量1000W的冷水机连接一台80W的玻璃管,冷水机显示25℃,激光管却热得发烫;在事实上没有起到应用的作用。

3.热效率和水容积

以上连个概念就引出了水冷机热效率和水容积的概念,也就是压缩机的工作控制方式和水箱大小两个指标。一般水箱越大越好,但在设计上不同的压缩机控制方式会 有很大不同。这就是同样的压缩机制冷量和水容积,带有PID反馈功能的运转控制方式会大大提高整体系统的制冷能力。

4.温控精度

这个指标完全来自激光器的要求,对于半导体激光器来讲必须温控精度±0.1℃,这就要求压缩机预知温度变化规律,自适应负载的变化,一般用集成温控模块的 水冷机都不可能做到这一点。当然对CO2激光器来讲温度要求±2℃到±5℃,市面上大多数专用水冷机都可以做到。

5.水质要求和水过滤以及水循环系统材质

a.这一综合指标往往被忽略,但其非常重用,直接影响激光器的寿命。

i.对CO2玻璃管激光器来讲,两端镜片出属于水流死角,很容易滞留水中的杂质,造成散热不良,镜片的微变形直接影响激光器的输出光束质量和光斑模式。

ii.对射频激光器来讲,散热板聚集水垢和铜锈等杂质会造成腔内温度过高电极板变形,进而温度传感器报警,激光器不出光等故障产生。

iii.对YAG激光器来讲,泵浦灯、晶体和镀金腔的表面洁净度直接影响出光功率和光斑模式;半导体模块内微小水孔堵塞直接会烧毁巴条。

b.市面上大多是冷水机冷媒管采用铜管,而蒸发盘直接置于冷却水中,会产生大量的铜锈,直接影响激光器。

c.很多无过滤器的是冷水机直接加自来水或者使用长时间不更换的纯净水,都会使滋生的细菌和杂质沉积到激光器,影响激光器的寿命和使用效果。

 

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