Predgovor
Sa sve većom primjenom fiber lasera, pouzdanost fiber lasera privlači sve više pažnje, uključujući pouzdanost izlaznih performansi lasera, pouzdanost elektronskih komponenti, pouzdanost optičkih uređaja, pouzdanost sistema itd. Čekaj.Većina njih je usko povezana s termičkim svojstvima samog lasera.Osim toga, temperatura ima veliki utjecaj na performanse lasera, posebno na izlaznu snagu i izlaznu stabilnost lasera.
Toplota lasera sa vlaknima uglavnom dolazi od izvora pumpe i šupljine pojačanja.Za izvor pumpe, njegova efikasnost konverzije je oko 50%, što takođe znači da se energija ekvivalentna izlaznoj optičkoj snazi generiše u obliku toplote.Ako se toplota ne može raspršiti na vreme, temperatura unutrašnjeg čipa će brzo rasti, a centralna talasna dužina lasera će se pomerati kako temperatura raste.Za šupljinu pojačanja, nakon što svjetlost pumpe uđe u aktivno pojačalo vlakno, samo dio se pretvara u laserski izlaz, a ostatak energije se pretvara u toplinsku energiju.Toplotna energija će povećati temperaturu medija za pojačavanje, što će rezultirati proširenjem spektra fluorescencije i kratkim životnim vijekom spontane emisije, čime se smanjuje efikasnost konverzije energije.Stoga, upravljanje toplinom ima nezanemarljiv značaj za lasere s vlaknima.Trenutno, najčešće korištene tehnologije upravljanja toplinom su uglavnom hlađene zrakom i vodom.Među njima, zračno hlađena tehnologija odvođenja topline uglavnom se koristi u impulsnim laserima male snage i kontinuiranim laserima male snage.Većina lasera s vlaknima srednje i velike snage koristi odvođenje topline hlađeno vodom kao glavno odvođenje topline.
Dva načina za odvođenje toplote
1. Vodeno hlađenje
Kao što naziv implicira, vodeno hlađenje je korištenje vode za odvođenje topline kroz izmjenjivač topline (kao što je ploča za hlađenje vode).Njegov princip rada je takođe vrlo jednostavan, to jest, hladna voda u hladnjaku teče u izmjenjivač topline kroz cijev za vodu, a zatim izlazi iz drugog priključka izmjenjivača topline, a zatim se kroz cijev za vodu vraća u hladnjak. .Toplota se odvodi iz unutrašnjosti lasera.
Metoda odvođenja topline hlađena vodom ima jednostavnu strukturu i lako se održava;kapacitet disipacije toplote je jak i ujednačenost temperature je dobra.Rashladni učinak lasera može se poboljšati korištenjem rashladnog uređaja većeg kapaciteta hlađenja.Trenutno na tržištu postoji više od 500 proizvođača koji integrišu i prodaju ručne aparate za lasersko zavarivanje i uglavnom koriste vodeno hlađenje.Međutim, pored samog lasera, ručni aparat za lasersko zavarivanje sa vodenim hlađenjem takođe zahteva dodatne rashladne uređaje i vodu, što rezultira značajnim povećanjem ukupne zapremine i težine opreme i ograničenim okruženjima za upotrebu.
2. Vazdušno hlađenje
U širem smislu, vazdušno hlađeno rasipanje toplote se odnosi na upotrebu ventilatora za poboljšanje konvekcije vazduha i potpune razmene toplote unutar mašine.Sa unapređenjem tehnologije, veliki proizvođači lasera počeli su da zakoračuju u oblast vazdušnog hlađenja i odvođenja toplote.U junu prošle godine, globalni fiber laser gigant I kompanija je lansirala zrakom hlađeni LightWELD 1500W ručni proizvod za lasersko zavarivanje;u avgustu, GW je lansirao vazdušno hlađeni A1500W inteligentni aparat za lasersko zavarivanje u Kini;u oktobru je kompanija Reci takođe objavila FCA1500 vazdušno hlađeni laserski aparat za zavarivanje.laser.
▲ Vazdušno hlađeni laserski zavarivač: reci, IPG, GW
(Slika dolazi sa interneta, ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas da je izbrišemo)
Ova tri lasera su uglavnom usmjerena na tržišni segment ručnog laserskog zavarivanja.Laseri hlađeni zrakom mogu učiniti rad fleksibilnijim i prenosivijim.Sva tri lasera koriste vazdušno hlađeno rasipanje toplote bez dodatne opreme za hlađenje vodom, što smanjuje troškove.Istovremeno, veličina i težina opreme su znatno smanjeni.Iako se oba nazivaju laserima sa zračnim hlađenjem, zračno hlađene šeme odvođenja topline koje se koriste su različite, uključujući hlađenje ventilatorom, hlađenje radijatora toplotnih cijevi i hlađenje i hlađenje kompresora.(1) Rasipanje toplote ventilatorom U laseru se toplota koja se stvara unutar izvora pumpe i šupljine pojačanja rasipa upotrebom supstrata sa dobrom toplotnom provodljivošću (kao što je bakar, aluminijum nitrid, itd.), a zatim se toplota odvodi konvekcijom.Ova metoda se zove konvekcijsko hlađenje.Konvektivni prijenos topline može se podijeliti na prirodnu konvekciju i prisilnu konvekcijsku disipaciju topline prema pokretačkoj sili protoka fluida.U nedostatku vanjske sile, samo temperaturna razlika fluida može dovesti do toga da tekućina spontano teče kako bi izvršila prijenos topline, što nazivamo prirodnom konvekcijom;kada postoji vanjska pokretačka sila, odnosno fluid pokreću ventilatori, ventilatori i druge komponente.protok, čime se uklanja toplota, nazivamo prisilnom konvekcijom.Zbog izuzetno sporog odvođenja topline i slabog efekta prirodne konvekcije, ne može u potpunosti zadovoljiti zahtjeve lasera za rasipanje topline.Zbog toga je potrebno dodati ventilator u cijeli sistem hlađenja kako bi se ubrzao protok zraka i prirodna konvekcija pretvorila u prisilnu.
▲ Princip hlađenja ventilatorom
(2) Radijator toplotne cijevi za odvođenje topline
Rasipanje toplote radijatora toplotne cevi znači da se toplotna cev oslanja na faznu promenu radne tečnosti unutar sebe kako bi se postigao prenos toplote.Ova tečnost ima nisku tačku ključanja i lako se ispari.Jedan kraj toplotne cevi je kraj za isparavanje, koji je povezan sa hladnjakom unutar lasera;drugi kraj je kondenzacijski kraj, koji je spojen na vanjski hladnjak i ventilator.Zid cijevi ima fitilj koji upija tekućinu, koji se sastoji od kapilarno poroznih materijala.Kada se laser zagrije, kraj koji isparava se zagrijava, radna tekućina brzo isparava, para teče do kraja kondenzacije pod razlikom tlaka, a toplina se oslobađa, koja se ispušta kroz ventilator;u isto vrijeme, para se ponovo kondenzira u tekućinu, a tekućina teče natrag u odjeljak za isparavanje kroz fitilj.(Ako se radi o gravitacijskoj toplotnoj cijevi, nema fitilja, a tekućina se lijepi za zid cijevi i gravitacijom teče natrag u donji dio za isparavanje).Ovaj ciklus se ne zaustavlja, a toplina se prenosi iz unutrašnjosti lasera na van.
▲ Princip disipacije toplote radijatora toplotne cevi
IPG-ov LightWELD 1500 ručni sistem za lasersko zavarivanje koristi rješenje za hlađenje radijatora s toplotnom cijevi.Dizajn i proizvodnju LightWELD-a karakterizira mala veličina i mala težina, što dovodi do nove generacije promjena u trenutnoj ručnoj mašini za lasersko zavarivanje.Osim zavarivanja, ostvaruje i funkcije ručnog laserskog zavarivanja i čišćenja.LightWELD ručna laserska mašina za zavarivanje usvaja metodu vazdušnog hlađenja, bez potrošnje energije koju zahteva dodatna oprema za hlađenje, eliminišući rashladne cevi, komponente, kontrole i veze za održavanje, smanjujući troškove uz povećanje prenosivosti i poboljšavajući ukupnu pouzdanost sistema.
▲ LightWELD 1500 ručni sistem za lasersko zavarivanje
(Slika dolazi sa interneta, ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas da je izbrišemo)
(3) Hlađenje i hlađenje kompresora
Princip hlađenja kompresora i odvođenja toplote: Kompresor komprimira rashladno sredstvo, pretvara rashladno sredstvo u gas visoke temperature i visokog pritiska i teče u spoljašnji kondenzator.Visokotemperaturni i visokotlačni plin kondenzira se u tekućinu niske temperature i visokog tlaka, a toplina stvorena ukapljivanjem se ispušta iz mašine pomoću ventilatora.Niskotemperaturno i visokotlačno tečno rashladno sredstvo se smanjuje kroz ekspanzioni ventil i postaje stanje niske temperature, niskog tlaka, koje se lako isparava i teče u unutrašnji isparivač.Isparivač apsorbira toplinu kako bi smanjio unutrašnju temperaturu lasera kako bi postigao efekat hlađenja, a zatim rashladno sredstvo isparava u plin visoke temperature i niskog tlaka.Plinsko rashladno sredstvo koje ispari isparivač ponovo komprimira kompresor i cirkulira naprijed-nazad, čime se ostvaruje rasipanje topline unutar stroja.
▲ Princip hlađenja kompresora i odvođenja toplote
Pametna ručna mašina za zavarivanje sa vazdušnim hlađenjem A1500W koju je lansirao GW Laser koristi shemu hlađenja kompresora i odvođenja toplote.GW Laser se fokusira na kontinuirano istraživanje i inovacije 976nm tehnologije
U kombinaciji sa visokom efikasnošću fotoelektrične konverzije od 976nm, kreativno je rešio problem vazdušno hlađenog kapaciteta hlađenja i pokrenuo prvu vazdušno hlađenu 976nm tehnologiju u industriji, koja je rešila probleme potrošnje energije i prenosivosti, i još jednom predvodila smjer tehnološkog razvoja fiber lasera.Ovaj model je realizovao tri u jednom funkciju zavarivanja, rezanja i čišćenja.
▲ GW Laser A1500W Pametni ručni zavarivač sa zračnim hlađenjem
Poređenje nekoliko metoda hlađenja
Struktura ventilatorskog hlađenja je relativno jednostavna.Jednostavno širi toplinu u hladnjaku do hladnjaka, a zatim koristi temperaturnu razliku između hladnjaka i okolnog zraka za odvođenje topline putem prisilne konvekcije ventilatora.Kada je ljeti temperatura okoline previsoka, temperaturna razlika između hladnjaka i zraka je premala, a kapacitet odvođenja topline će biti znatno smanjen.Može samo pasivno rasipati toplinu, na njega uvelike utječe okolina i ne može precizno kontrolirati temperaturu.Prednost je što su cjelokupna oprema i sistem upravljanja jednostavni.
U poređenju sa jednostavnim načinom hlađenja ventilatorom, radijator toplotnih cevi ima više toplotnih cevi, tako da je njegova struktura relativno komplikovana.Oslanja se na isparavanje i kondenzaciju radnog materijala kako bi brzo prenio toplinu od hladnjaka do hladnjaka, a zatim raspršio toplinu u zrak kroz ventilator.Takođe spada u pasivnu disipaciju toplote, koja ne može precizno da kontroliše temperaturu i veoma je ometana okolnom temperaturom.
Shema hlađenja i odvođenja topline kompresora spada u aktivnu disipaciju topline.Zbog postojanja kompresora i ekspanzionog ventila, temperatura se može precizno kontrolisati podešavanjem protoka i pritiska rashladnog sredstva.U isto vrijeme, temperatura rashladnog sredstva u kondenzatoru je viša od temperature hladnjaka, što pogoduje brzom stvaranju topline.prenosi u vazduh.Njegov kontrolni sistem je komplikovaniji;Istovremeno, zbog toga što je njegova struktura mnogo složenija od gornje dvije sheme, u skladu s tim se povećava i volumen i težina opreme.
Većina tradicionalnih lasera s vlaknima koristi vodeno hlađenje za odvođenje topline.Prvo se voda hladi kompresorskim hlađenjem, a zatim se laser hladi vodom.Zračno hlađena shema odvođenja topline Guanghui Lasera direktno koristi hlađenje kompresora za hlađenje lasera, napuštajući postojanje vode i eliminirajući međuvezu za prijenos topline, tako da je efikasnost odvođenja topline veća, a volumen i težina se mogu smanjiti.
U laboratoriji koristimo kutiju za testiranje konstantne temperature i vlažnosti da postavimo 35°C da simuliramo okruženje visoke temperature ljeti i testiramo promjenu temperature unutrašnjeg pojačanja vlakna lasera s različitim shemama hlađenja zrakom pod određenim uvjetima. pune snage 1500W..Iz eksperimentalnih podataka može se jasno vidjeti da temperatura vlakana eksponencijalno raste u prvih nekoliko minuta i stabilizira se oko 10 minuta.Zbog efekta hlađenja kompresora, laser se može aktivno hladiti, tako da se temperatura može kontrolisati ispod 60 °C, a promjena temperature je relativno stabilna;dok se druga dva mogu osloniti samo na pasivno odvođenje topline, tako da je unutrašnja temperatura nešto viša od one u shemi hlađenja kompresora;, Zbog visoke efikasnosti prijenosa topline toplinske cijevi, toplina se može dobro izvoziti iz unutrašnjosti lasera, tako da je njegova unutrašnja temperatura niža od one kod čistog ventilatora, a porast temperature je nježniji.
▲ Promjena temperature s vremenom kada laser daje laser od 1,5 kW s različitim shemama hlađenja zraka
(laboratorijski podaci, može postojati odstupanja od stvarne terenske upotrebe)
Epilog
U oblasti fiber lasera, GW Laser je oduvek ciljao na globalnog laserskog giganta IPG.Jedinstvena prednost brenda Guanghui je stvaranje proizvoda vojnog kvaliteta.Pre mnogo godina, GW Laser je počeo da organizuje naučno-istraživačke snage za kontinuirano istraživanje vazdušnog hlađenja i odvođenja toplote.U budućnosti ćemo nastaviti da unapređujemo ovaj aspekt, kontinuirano unapređujemo stabilnost proizvoda, realizujemo iterativnu nadogradnju proizvoda i tehnologija i zadovoljavamo potrebe većeg broja industrija.potrebe obrade
Vrijeme objave: Mar-10-2022