激光冷水機(jī)選型

冷水機(jī)選型

激光冷水機(jī)在激光加工過程中不僅保護(hù)CO2激光管、YAG固體激光器晶體和燈管防暴；充分、恒定的激光器內(nèi)腔溫度是激光輸出功率穩(wěn)定、激光腔無(wú)熱變型、激光光束質(zhì)量一致等的保證。選擇合適的激光器冷卻系統(tǒng)可大大提高激光器的使用壽命和加工精度，把激光設(shè)備的性能發(fā)揮到很好。然而，大多數(shù)用戶和廠家在選用和推薦激光冷卻系統(tǒng)式都往往概念很模糊，市面上很多激光冷水機(jī)也是指標(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(lái)計(jì)算出激光器的發(fā)熱量，再來(lái)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(shuō)在產(chǎn)生80W激光的同時(shí)，激光器注入533W的能量，無(wú)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(lái)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)*來(lái)自激光器的要求，對(duì)于半導(dǎo)體激光器來(lái)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(lái)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。

i.對(duì)CO2玻璃管激光器來(lái)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。

ii.對(duì)射頻激光器來(lái)講，散熱板聚集水垢和銅銹等雜質(zhì)會(huì)造成腔內(nèi)溫度過高電極板變形，進(jìn)而溫度傳感器報(bào)警，激光器不出光等故障產(chǎn)生。

iii.對(duì)YAG激光器來(lái)講，泵浦燈、晶體和鍍金腔的表面潔凈度直接影響出光功率和光斑模式；半導(dǎo)體模塊內(nèi)微小水孔堵塞直接會(huì)燒毀巴條。

b.市面上大多是冷水機(jī)冷媒管采用銅管，而蒸發(fā)盤直接置于冷卻水中，會(huì)產(chǎn)生大量的銅銹，直接影響激光器。

c.很多無(wú)過濾器的是冷水機(jī)直接加自來(lái)水或者使用長(zhǎng)時(shí)間不更換的純凈水，都會(huì)使滋生的細(xì)菌和雜質(zhì)沉積到激光器，影響激光器的壽命和使用效果。

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