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激光切割机工艺中的脉冲占空比和频率的关系

2017.05.17 660 字号

  在激光切割机的切割工艺参数中,会有脉冲占空比这一选项,很多对激光切割工艺参数不熟的操作人员可能会不理解这个参数是用来做什么的,下面高能激光来给大家详细的介绍一下。

  什么是脉冲占空比,脉冲占空比是指每一脉冲中光束照射时间所占的比例。频率就是一个脉冲里峰值功率出现的次数,占空比就是在一个脉冲里,峰值功率也低谷功率的比值。根据平均功率(Pa)和占空比(D)的关系,可以按如下公式计算出脉冲峰值功率(Pp)

 
 脉冲峰值功率Pp与激光切割面粗糙度民的关系。


  脉冲切割条件时,使切割速度u与频率fp保持不变。所示切割面的粗糙度是分别对1.2MM、3.2MM、6.0MM厚碳钢材料的上部 (Ru)与下部(Rd)进行测量的结果。所有的板厚都显示为上部激光切割面粗糙度比下部切割面粗糙度好;脉冲峰值功率越大,切割面粗糙度度就越好。


脉冲峰值功率与热影响层宽度的关系。

 

 


  热影响层宽度(H)是在上部(Hw)中部(Hm)下部 (Hd)三处进行测量的结果。热影响层最宽的是下部(Hd)从中部(Hm)到上部(Hw)热影响层宽度呈减小趋势。脉冲峰值功率越大,热影响层宽度就越小,特别是切缝的下部受脉冲特性影响表现得尤为明显,热影响层随脉冲峰值功率的变化而变化的比例相对比较大。

  总结: 在平均功率一定时,脉冲的占空比减小,则峰值功率会变大。每次脉冲照射时的能量会相应增加,每一脉冲的加工量增加,会使板厚方向的加工能力提高。另外,由于停止时间也会同时增加,抑制烧或熔损的冷却能力也会相应增强。反之,如脉冲的占空比很大,脉冲会向CW双条件接近,板厚方向的激光加工能力和冷却能力都会相应降底,也会使低速激光加工中对过烧、熔损现象的抑制能力降低。

  分别以减小峰值脉冲的条件进行穿孔加工后各戴面的对比图,充分体现出了脉冲特性对加工的影响。

  激光器的中心频率与工作频率:激光器的光谱是一个“山峰”的形状,峰尖对应的频率称为主频,但山峰有宽度,激光器同样能在其他的频率工作,所以说,主频是在额定温度,额定功率等状况下激光器的频谱特性。

  频率是反映激光器在一秒内能打出多少个脉冲的能力,单位是(Hz)。首先需要说明的是,焊接金属是使用激光的的能量,而在激光功率恒定的情况下,频率越高,每个激光输出的能量就越小,因此,我们需要在保证激光的能量足够熔化金属的情况下,考虑加工的速度,才能定出激光的输出频率。在激光修补磨具的场合,15Hz已经能满足焊接的需要了,过高的频率势必造成激光的脉冲能量过低,从而造成焊接失败。