激光冷水機選型

冷水機選型

激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)冷水機(ji)(ji)在激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)加工(gong)過程中不(bu)僅保護CO2激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)管、YAG固體激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)晶體和(he)燈管防(fang)暴；充(chong)分、恒定(ding)的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)內(nei)腔(qiang)溫度(du)是激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輸出功率穩定(ding)、激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)腔(qiang)無(wu)熱變型、激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束質(zhi)量(liang)一致等的(de)(de)(de)保證。選(xuan)擇(ze)合(he)適的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)冷卻系統可大(da)大(da)提高(gao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)使用(yong)壽(shou)命(ming)和(he)加工(gong)精度(du)，把激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)設備的(de)(de)(de)性(xing)能發揮到(dao)很(hen)好(hao)。然而，大(da)多數用(yong)戶和(he)廠家在選(xuan)用(yong)和(he)推薦激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)冷卻系統式都往(wang)往(wang)概(gai)念很(hen)模糊，市面(mian)上很(hen)多激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)冷水機(ji)(ji)也(ye)是指標不(bu)清，用(yong)戶配(pei)備也(ye)是隨大(da)流，不(bu)能準確地(di)對所用(yong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)設備做到(dao)合(he)理(li)的(de)(de)(de)保護。 下面(mian)提到(dao)的(de)(de)(de)幾個指標對激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)冷水機(ji)(ji)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)很(hen)關鍵：

1.制冷量

a.顧名思義為冷卻(que)系統的實際制(zhi)冷能力(li)，是激光器冷卻(que)設(she)備選擇的第一(yi)個(ge)指標。

b.一般我們(men)可以根(gen)據激(ji)光(guang)器(qi)的(de)(de)光(guang)電轉換效率來(lai)計算(suan)出激(ji)光(guang)器(qi)的(de)(de)發熱量，再來(lai)選擇(ze)。

P熱 = P 激光 / μ

假設玻璃管CO2激(ji)光器的(de)(de)熱效(xiao)率μ一般(ban)為15%，80W的(de)(de)激(ji)光器則最少需要:80/0.15 = 533W

也(ye)就是(shi)說在產生80W激(ji)光(guang)(guang)的(de)同(tong)時，激(ji)光(guang)(guang)器注(zhu)入533W的(de)能量，無效能量需要水冷(leng)機帶走。

c.有些時候我們(men)(men)，我們(men)(men)直接根據激光(guang)(guang)電(dian)(dian)源的(de)輸(shu)入額定功率減去激光(guang)(guang)器(qi)(qi)的(de)輸(shu)出功率來確(que)定激光(guang)(guang)冷水機的(de)制冷量。比(bi)如我們(men)(men)常用的(de)射(she)頻(pin)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)和固體激光(guang)(guang)器(qi)(qi)都會標明(ming)額定滿功率的(de)電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)和電(dian)(dian)流，以相干70W射(she)頻(pin)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)為例(li)，其要求電(dian)(dian)源輸(shu)入48V25A，瞬(shun)時36A，可(ke)以計算(suan)輸(shu)入功率最(zui)大1200W。

2.水流(liu)量和(he)增壓泵(beng)揚程

大家都會關注制冷(leng)量(liang)，往(wang)往(wang)會忽(hu)視水(shui)流量(liang)這個指標(biao)。制冷(leng)量(liang)代表(biao)壓(ya)縮機(ji)可(ke)是提供的制冷(leng)能力，而水(shui)流量(liang)代表(biao)冷(leng)水(shui)機(ji)帶走熱量(liang)的能力，這就(jiu)造成大家常常看到的現象：名義制冷(leng)量(liang)1000W的冷(leng)水(shui)機(ji)連接一臺80W的玻璃管(guan)(guan)，冷(leng)水(shui)機(ji)顯示(shi)25℃，激光(guang)管(guan)(guan)卻(que)熱得(de)發燙；在事實上沒有(you)起到應用的作(zuo)用。

3.熱效率和水容積

以上(shang)連(lian)個概(gai)念(nian)(nian)就(jiu)引出了水(shui)冷機(ji)熱效(xiao)率和(he)水(shui)容積的概(gai)念(nian)(nian)，也就(jiu)是壓縮(suo)(suo)機(ji)的工作控制(zhi)方(fang)式和(he)水(shui)箱大(da)(da)小(xiao)兩個指標(biao)。一般水(shui)箱越(yue)大(da)(da)越(yue)好(hao)，但在設計上(shang)不同的壓縮(suo)(suo)機(ji)控制(zhi)方(fang)式會 有很(hen)大(da)(da)不同。這就(jiu)是同樣的壓縮(suo)(suo)機(ji)制(zhi)冷量和(he)水(shui)容積，帶(dai)有PID反饋功(gong)能的運(yun)轉控制(zhi)方(fang)式會大(da)(da)大(da)(da)提高整體(ti)系統的制(zhi)冷能力。

4.溫控精度

這(zhe)個指(zhi)標*來(lai)(lai)自激(ji)光(guang)器(qi)的(de)要(yao)求，對于半導體激(ji)光(guang)器(qi)來(lai)(lai)講(jiang)必須溫(wen)(wen)控精度±0.1℃，這(zhe)就要(yao)求壓縮機預(yu)知溫(wen)(wen)度變化規律，自適應負載的(de)變化，一般(ban)用集成溫(wen)(wen)控模塊的(de) 水(shui)冷機都(dou)不可(ke)能做到這(zhe)一點。當然(ran)對CO2激(ji)光(guang)器(qi)來(lai)(lai)講(jiang)溫(wen)(wen)度要(yao)求±2℃到±5℃，市面(mian)上大多數專用水(shui)冷機都(dou)可(ke)以做到。

5.水質(zhi)要求和水過濾以及水循環(huan)系(xi)統材質(zhi)

a.這(zhe)一綜合指(zhi)標往往被(bei)忽略，但其非常重用(yong)，直接影響激光器的壽(shou)命(ming)。

i.對CO2玻璃管激光器來講，兩端鏡片出屬于水流死角，很容(rong)易滯留(liu)水中的雜質(zhi)，造(zao)成散熱不良(liang)，鏡片的微(wei)變形(xing)直接影響激光器的輸出光束質(zhi)量和光斑模式。

ii.對(dui)射頻激光(guang)器(qi)來講(jiang)，散熱板(ban)聚集水垢和銅銹(xiu)等(deng)雜(za)質會(hui)造成腔內溫度過高電極板(ban)變形，進而溫度傳感(gan)器(qi)報警，激光(guang)器(qi)不出(chu)光(guang)等(deng)故障產生。

iii.對YAG激(ji)光器來講(jiang)，泵浦燈、晶體(ti)(ti)和鍍金腔的表面潔凈度直接影響出光功(gong)率(lv)和光斑模(mo)式；半導(dao)體(ti)(ti)模(mo)塊內微小水孔堵塞直接會燒毀巴條(tiao)。

b.市面上(shang)大(da)多是冷水機(ji)冷媒(mei)管(guan)采用(yong)銅管(guan)，而蒸發盤(pan)直接(jie)置于(yu)冷卻水中(zhong)，會(hui)產生大(da)量的銅銹，直接(jie)影響激(ji)光器。

c.很多(duo)無(wu)過濾(lv)器(qi)的(de)(de)是冷水(shui)機直(zhi)接加自來(lai)水(shui)或者使(shi)用(yong)長(chang)時間不更換的(de)(de)純凈水(shui)，都會使(shi)滋生的(de)(de)細菌(jun)和雜質沉(chen)積到(dao)激光(guang)(guang)器(qi)，影響(xiang)激光(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)壽命和使(shi)用(yong)效果。

激光冷水機選型