激光脉冲占空比与切割具有以下的关系

【现象】

激光脉冲占空比是指每一脉冲中光束照射时间所占的比例。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)(图1.12—1)。

Pp= Pa/D

图1. 12—2所示为激光脉冲峰值功率Pp，与切割面粗糙度Rx的关系。脉冲切割条件时，使切割速度v与频率fp保持不变。所示切割面的粗糙度是分别对1. 2mm3.2mm、6.Omm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，切割面粗糙度就越好。图1. 12—3显示的是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(Hu)、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(Hd)热影响层宽度呈减小趋势。激光脉冲峰值率越大，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，热影响层冲峰值功率的变化而变化的比例相对比较大。

【原理】

在平均功率一定时，激光脉冲的占空比减小，则峰值功率会变大。每次脉冲照射时的能量会相应增加，每一激光脉冲的加工量增加，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，抑制过烧或熔损的冷却能力也会相应增强。反之，如激光脉冲的占空比很大，脉冲条件会向CW条件接近，板厚方向的加工能力和冷却能力都会相应降低，也会使低速加工中对过烧、熔损现象的抑制能力降低。图1. 12 -4是分别以减小脉冲占空比、加大峰值脉冲，与加大脉冲占空比、减小峰值脉冲的条件进行穿孔加工后各截面的对比图，充分体现出了激光脉冲特性对加工的影响。