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激光切割機工藝中的脈沖占空比和頻率的關系

2017.05.17 27752 字號

  在激光切割機的切割工藝參數中,會有脈沖占空比這一選項,很多對激光切割工藝參數不熟的操作人員可能會不理解這個參數是用來做什么的,下面高能激光來給大家詳細的介紹一下。

  什么是脈沖占空比,脈沖占空比是指每一脈沖中光束照射時間所占的比例。頻率就是一個脈沖里峰值功率出現的次數,占空比就是在一個脈沖里,峰值功率也低谷功率的比值。根據平均功率(Pa)和占空比(D)的關系,可以按如下公式計算出脈沖峰值功率(Pp)

 
 脈沖峰值功率Pp與激光切割面粗糙度民的關系。


  脈沖切割條件時,使切割速度u與頻率fp保持不變。所示切割面的粗糙度是分別對1.2MM、3.2MM、6.0MM厚碳鋼材料的上部 (Ru)與下部(Rd)進行測量的結果。所有的板厚都顯示為上部激光切割面粗糙度比下部切割面粗糙度好;脈沖峰值功率越大,切割面粗糙度度就越好。


脈沖峰值功率與熱影響層寬度的關系。

 

 


  熱影響層寬度(H)是在上部(Hw)中部(Hm)下部 (Hd)三處進行測量的結果。熱影響層最寬的是下部(Hd)從中部(Hm)到上部(Hw)熱影響層寬度呈減小趨勢。脈沖峰值功率越大,熱影響層寬度就越小,特別是切縫的下部受脈沖特性影響表現得尤為明顯,熱影響層隨脈沖峰值功率的變化而變化的比例相對比較大。

  總結: 在平均功率一定時,脈沖的占空比減小,則峰值功率會變大。每次脈沖照射時的能量會相應增加,每一脈沖的加工量增加,會使板厚方向的加工能力提高。另外,由于停止時間也會同時增加,抑制燒或熔損的冷卻能力也會相應增強。反之,如脈沖的占空比很大,脈沖會向CW雙條件接近,板厚方向的激光加工能力和冷卻能力都會相應降底,也會使低速激光加工中對過燒、熔損現象的抑制能力降低。

  分別以減小峰值脈沖的條件進行穿孔加工后各戴面的對比圖,充分體現出了脈沖特性對加工的影響。

  激光器的中心頻率與工作頻率:激光器的光譜是一個“山峰”的形狀,峰尖對應的頻率稱為主頻,但山峰有寬度,激光器同樣能在其他的頻率工作,所以說,主頻是在額定溫度,額定功率等狀況下激光器的頻譜特性。

  頻率是反映激光器在一秒內能打出多少個脈沖的能力,單位是(Hz)。首先需要說明的是,焊接金屬是使用激光的的能量,而在激光功率恒定的情況下,頻率越高,每個激光輸出的能量就越小,因此,我們需要在保證激光的能量足夠熔化金屬的情況下,考慮加工的速度,才能定出激光的輸出頻率。在激光修補磨具的場合,15Hz已經能滿足焊接的需要了,過高的頻率勢必造成激光的脈沖能量過低,從而造成焊接失敗。

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