[发明专利]一种高功率激光切割机散热系统

说明书

本发明公开了一种高功率激光切割机散热系统，包括集液箱、压电微泵、过滤器、微通道散热器、缓冲箱、阀门和导流管，所述集液箱、压电微泵、过滤器、微通道散热器、缓冲箱和阀门之间通过所述导流管按顺序依次连接，并首尾相连形成闭合回路；本发明通过使微通道散热器中的翅片交错排列，缩短微通道的宽度，提高微通道散热器的散热效率；并通过制备热导率更高的微通道散热器材料和换热工质，进一步提高散热系统的整体散热效率，从而获得一种结构紧凑、可控性强、散热效果好、能适用于高功率激光切割机的散热系统。

技术领域

本发明涉及散热技术领域，特别是涉及一种高功率激光切割机散热系统。

背景技术

激光切割是一种利用激光束照射在工件表面时释放的高能量来使工件融化并蒸发，从而达到切割和雕刻效果的热切割技术，运用该技术进行切割的激光切割机具有切割精度高、切割速度快、热变形和热影响区小、又适合于柔性生产等特点，因而在加工各种金属和非金属的高精度零件中应用量大，广泛应用于机械制造、核工业、航空航天、船舶、汽车制造等行业。并且，随着激光切割机技术的发展，激光切割机已逐渐由千瓦级向万瓦级的高功率发展，而功率的升高也对高功率激光切割机的散热系统提出了更高的要求。

基于半导体激光器的高转化效率、大功率输出、宽波长范围等优点，当前高功率激光切割机通常使用半导体激光器作为其激光发生装置。而随着光功率的不断增加，半导体激光器中注入掺杂区域的电流也不断增加，从而导致掺杂区域热耗散功率不断增大；如果不能高效地将高功率半导体激光器工作工程中产生的热量导出，将会引起半导体激光器中结温的升高，进而引起激光器的阈值电流升高、效率降低，还会导致输出激光波长发生严重漂移、稳定性变差，并缩短激光器的寿命，从而严重影响高功率激光切割机的工作性能。因此，研发一种能对半导体激光器进行高效散热的高功率激光切割机散热系统具有重要意义。

当前，对半导体激光器进行散热的方式主要包括空冷散热、水冷散热、热管散热等传统散热方式以及微通道散热、热电冷却等新型散热方式。其中，传统散热方式由于装置体积和质量较大，已逐渐难以满足高功率激光切割机精细化、轻量化的发展要求，而热电冷却方式电能转化效率较低，难以满足高功率密度的散热需求，因此，目前主要采用微通道散热的方式对高功率激光切割机进行散热，通过设置一定数量的互不影响的微小流道，使液体从中分流，达到散热效果。同时，为了满足越来越高的散热要求，当前研究主要侧重于对微通道的结构进行改进设计，包括改变微通道的形状、调整微通道的宽度、深度和层数等，都对微通道的散热效果起到了一定的改善作用，但作用不够明显，单纯的结构改进难以满足高功率激光切割机的散热需求；而对微通道材料和流体种类的研究则较为缺乏，目前仍常用水作为换热工质，通过硅基微通道对激光器进行散热，但水和硅的热导率都不够高，导致所得微通道的散热效果不佳，当前仍缺乏理想的导热流体和微通道材料，因此有必要对其进行研究，以提高微通道的散热效果，从而满足高功率激光切割机对散热系统的要求。

发明内容

基于现有技术中存在的微通道散热系统散热效果不佳，难以满足高功率激光切割机散热要求的问题，本发明提供了一种高功率激光切割机散热系统，通过使微通道散热器中的翅片交错排列，缩短微通道的宽度，提高微通道散热器的散热效率；并通过制备热导率更高的微通道散热器材料和换热工质，进一步提高散热系统的整体散热效率，从而获得一种结构紧凑、散热效果好、能适用于高功率激光切割机的散热系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高功率激光切割机散热系统，包括集液箱、压电微泵、过滤器、微通道散热器、缓冲箱、阀门和导流管，所述集液箱、压电微泵、过滤器、微通道散热器、缓冲箱和阀门之间通过所述导流管按顺序依次连接，并首尾相连形成闭合回路。

进一步地，所述微通道散热器包括微通道散热基体、盖体、进液口和出液口；所述微通道散热基体顶部设有开口，所述盖体设置于微通道散热基体顶部开口处，与所述微通道散热基体顶部开口大小一致，所述微通道散热基体与所述盖体通过焊接固定连接；所述微通道散热基体一侧设有两个水口，分别作为进液口和出液口。