激光脈沖占空比與切割具有以下的關(guān)系

【現(xiàn)象】

激光脈沖占空比是指每一脈沖中光束照射時(shí)間所占的比例。根據(jù)平均功率(Pa)和占空比(D)的關(guān)系，可以按如下公式計(jì)算出脈沖峰值功率(Pp)(圖1.12—1)。

Pp= Pa/D

圖1. 12—2所示為激光脈沖峰值功率Pp，與切割面粗糙度Rx的關(guān)系。脈沖切割條件時(shí)，使切割速度v與頻率fp保持不變。所示切割面的粗糙度是分別對(duì)1. 2mm3.2mm、6.Omm厚碳鋼材料的上部(Ru)與下部(Rd)進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。所有的板厚都顯示為上部切割面粗糙度比下部切割面粗糙度好;脈沖峰值功率越大，切割面粗糙度就越好。圖1. 12—3顯示的是脈沖峰值功率與熱影響層寬度的關(guān)系。熱影響層寬度(H)是在上部(Hu)、中部(Hm)、下部(Hd)三處進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。熱影響層最寬的是下部(Hd)，從中部(Hm)到上部(Hd)熱影響層寬度呈減小趨勢(shì)。激光脈沖峰值率越大，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(xiàn)得尤為明顯，熱影響層沖峰值功率的變化而變化的比例相對(duì)比較大。

【原理】

在平均功率一定時(shí)，激光脈沖的占空比減小，則峰值功率會(huì)變大。每次脈沖照射時(shí)的能量會(huì)相應(yīng)增加，每一激光脈沖的加工量增加，會(huì)使板厚方向的加工能力提高。另外，由于停止時(shí)間也會(huì)同時(shí)增加，抑制過燒或熔損的冷卻能力也會(huì)相應(yīng)增強(qiáng)。反之，如激光脈沖的占空比很大，脈沖條件會(huì)向CW條件接近，板厚方向的加工能力和冷卻能力都會(huì)相應(yīng)降低，也會(huì)使低速加工中對(duì)過燒、熔損現(xiàn)象的抑制能力降低。圖1. 12 -4是分別以減小脈沖占空比、加大峰值脈沖，與加大脈沖占空比、減小峰值脈沖的條件進(jìn)行穿孔加工后各截面的對(duì)比圖，充分體現(xiàn)出了激光脈沖特性對(duì)加工的影響。