Алғы сөз
Талшықты лазерлерді қолданудың артуымен, талшықты лазерлердің сенімділігі барған сайын көбірек назар аударды, соның ішінде лазерлік шығыс өнімділігінің сенімділігі, электронды компоненттердің сенімділігі, оптикалық құрылғылардың сенімділігі, жүйелердің сенімділігі және т.б. Күтіңіз.Олардың көпшілігі лазердің жылулық қасиеттерімен тығыз байланысты.Сонымен қатар, температура лазердің өнімділігіне, әсіресе лазердің шығыс қуаты мен шығыс тұрақтылығына үлкен әсер етеді.
Талшықты лазердің жылуы негізінен сорғы көзінен және күшейту қуысынан келеді.Сорғы көзі үшін оның түрлендіру тиімділігі шамамен 50% құрайды, бұл сонымен қатар жылу түрінде шығыс оптикалық қуатқа баламалы энергияның өндірілетінін білдіреді.Егер жылуды уақытында тарату мүмкін болмаса, ішкі чиптің температурасы тез көтеріледі, ал температура көтерілген сайын лазердің орталық толқын ұзындығы ауытқиды.Күшейткіш қуыс үшін сорғы жарығы белсенді күшейту талшығына енгеннен кейін оның бір бөлігі ғана лазерлік шығысқа, ал қалған энергия жылу энергиясына айналады.Жылу энергиясы күшейту ортасының температурасын жоғарылатады, нәтижесінде флуоресценция спектрінің кеңеюіне және өздігінен сәулеленудің қысқа мерзіміне әкеледі, осылайша энергияны түрлендіру тиімділігін төмендетеді.Сондықтан термиялық басқару талшықты лазерлер үшін елеусіз емес мәнге ие.Қазіргі уақытта жиі қолданылатын жылуды басқару технологиялары негізінен ауамен салқындатылған және сумен салқындатылған.Олардың ішінде ауамен салқындатылған жылуды тарату технологиясы негізінен аз қуатты импульстік лазерлерде және төмен қуатты үздіксіз лазерлерде қолданылады.Орташа және жоғары қуатты талшықты лазерлердің көпшілігінде негізгі жылу диссипациясы ретінде сумен салқындатылған жылу диссипациясын пайдаланады.
Жылуды таратудың екі жолы
1. Суды салқындату
Атауынан көрініп тұрғандай, суды салқындату - бұл жылуды жылу алмастырғыш арқылы (мысалы, суды салқындату тақтасы) алу үшін суды пайдалану.Оның жұмыс істеу принципі де өте қарапайым, яғни салқындатқыштағы суық су су құбыры арқылы жылу алмастырғышқа түседі, содан кейін жылу алмастырғыштың басқа портынан шығады, содан кейін су құбыры арқылы салқындатқышқа қайта ағады. .Жылу лазердің ішінен тасымалданады.
Сумен салқындатылған жылуды тарату әдісі қарапайым құрылымға ие және оны ұстау оңай;жылуды тарату қабілеті күшті және температураның біркелкілігі жақсы.Лазердің салқындату өнімділігін салқындату сыйымдылығы үлкен салқындатқышты пайдалану арқылы жақсартуға болады.Қазіргі уақытта нарықта қол лазерлік дәнекерлеу машиналарын біріктіретін және сататын 500-ден астам өндірушілер бар және олар әдетте суды салқындатуды пайдаланады.Дегенмен, лазердің өзінен басқа, сумен салқындатылатын қолмен жұмыс істейтін лазерлік дәнекерлеу машинасы қосымша салқындатқыштар мен суды қажет етеді, бұл жабдықтың жалпы көлемі мен салмағының айтарлықтай өсуіне және шектеулі пайдалану ортасына әкеледі.
2. Ауаны салқындату
Кең мағынада ауамен салқындатылған жылуды диссипациялау ауа конвекциясын және машинаның ішінде толық жылу алмасуды жақсарту үшін желдеткіштерді пайдалануды білдіреді.Технологияның жетілдірілуімен ірі лазер өндірушілері ауаны салқындату және жылуды тарату саласына аяқ баса бастады.Өткен жылдың маусым айында жаһандық талшықты лазерлік гигант I компаниясы ауамен салқындатылған LightWELD 1500W қол лазерлік дәнекерлеу өнімін іске қосты;тамызда GW Қытайда ауамен салқындатылған A1500W интеллектуалды лазерлік дәнекерлеу машинасын іске қосты;қазан айында Reci компаниясы FCA1500 ауамен салқындатылған лазерлік дәнекерлеу машинасын шығарды.лазер.
▲ Ауамен салқындатылған лазерлік дәнекерлеуші: reci, IPG, GW
(Сурет интернеттен алынған, егер қандай да бір бұзушылықтар болса, оны жою үшін бізге хабарласыңыз)
Бұл үш лазер негізінен қолмен лазерлік дәнекерлеудің нарық сегментіне бағытталған.Ауамен салқындатылған лазерлер жұмысты икемді және портативті ете алады.Барлық үш лазер қосымша суды салқындату жабдығы жоқ ауамен салқындатылған жылу диссипациясын пайдаланады, бұл шығындарды азайтады.Бұл ретте жабдықтың көлемі мен салмағы айтарлықтай азаяды.Олардың екеуі де ауамен салқындатылған лазерлер деп аталса да, ауамен салқындатылған жылуды тарату схемалары әртүрлі, соның ішінде желдеткіш салқындату, жылу құбырының радиаторын салқындату және компрессорды салқындату және салқындату.(1) Желдеткіштің жылу диссипациясы Лазерде сорғы көзі мен күшейту қуысында пайда болған жылу жақсы жылу өткізгіштігі бар субстрат (мыс, алюминий нитриді және т.б.) арқылы бөлінеді, содан кейін жылу конвекция арқылы таралады.Бұл әдіс конвекциялық салқындату деп аталады.Сұйықтық ағынының қозғаушы күші бойынша конвективті жылу алмасуды табиғи конвекция және мәжбүрлі конвекциялық жылуды бөлуге бөлуге болады.Сыртқы күш болмаған жағдайда, сұйықтықтың температура айырмашылығы ғана сұйықтықты жылу беруді өткізу үшін өздігінен ағып кетуі мүмкін, біз оны табиғи конвекция деп атаймыз;сыртқы қозғаушы күш болған кезде, яғни сұйықтық желдеткіштер, желдеткіштер және басқа компоненттер арқылы қозғалады.ағын, осылайша жылуды алып тастайды, біз оны мәжбүрлі конвекция деп атаймыз.Жылудың өте баяу таралуына және табиғи конвекцияның нашар әсеріне байланысты ол лазерлердің жылуды бөлу талаптарын толық қанағаттандыра алмайды.Сондықтан ауа ағынын жылдамдату және табиғи конвекцияны мәжбүрлі конвекцияға айналдыру үшін бүкіл салқындату жүйесіне желдеткішті қосу қажет.
▲ Желдеткіштің салқындату принципі
(2) Жылуды тарату үшін жылу құбырының радиаторы
Жылу құбырының радиаторының жылуды диссипациялауы жылу құбырының жылу тасымалдағышына жету үшін ішіндегі жұмыс сұйықтығының фазалық өзгеруіне сүйенетінін білдіреді.Бұл сұйықтықтың қайнау температурасы төмен және оңай ұшады.Жылу құбырының бір ұшы лазердің ішіндегі жылу қабылдағышқа қосылған булану ұшы болып табылады;екінші ұшы - конденсацияның ұшы, ол сыртқы жылу қабылдағыш пен желдеткішке қосылады.Түтік қабырғасында капиллярлық кеуекті материалдардан тұратын сұйықтықты сіңіретін фитиль бар.Лазерді қыздырған кезде булану ұшы қызады, жұмыс сұйықтығы тез буланады, бу қысым айырмашылығымен конденсациялық ұшына ағып, желдеткіш арқылы шығарылатын жылу бөлінеді;бұл кезде бу қайтадан сұйыққа конденсацияланады, ал сұйықтық фитиль арқылы қайтадан булану бөлігіне ағады.(Егер бұл гравитациялық жылу құбыры болса, онда фитиль жоқ, ал сұйықтық түтік қабырғасына жабысып, гравитация арқылы төменгі булану бөліміне қайта ағады).Бұл цикл тоқтамайды, ал жылу лазердің ішінен сыртқы жағына беріледі.
▲ Жылу құбырының радиаторының жылуды тарату принципі
IPG компаниясының LightWELD 1500 қолмен лазерлік дәнекерлеу жүйесі жылу құбырының радиаторын салқындату ерітіндісін пайдаланады.LightWELD дизайны мен өндірісі шағын өлшемдерімен және жеңіл салмағымен сипатталады, бұл қазіргі қолдық лазерлік дәнекерлеу машинасында өзгерістердің жаңа буынына әкеледі.Дәнекерлеуден басқа, ол қолмен лазерлік дәнекерлеу және тазалау функцияларын да жүзеге асырады.LightWELD қолмен жұмыс істейтін лазерлік дәнекерлеу машинасы салқындатқыштың қосымша жабдығы талап ететін қуат шығынынсыз ауамен салқындату әдісін қолданады, салқындатқыш құбырларын, құрамдас бөліктерді, басқару және техникалық қызмет көрсету сілтемелерін жояды, тасымалдау мүмкіндігін жоғарылату және жүйенің жалпы сенімділігін арттыру кезінде шығындарды азайтады.
▲ LightWELD 1500 қолмен лазерлік дәнекерлеу жүйесі
(Сурет интернеттен алынған, егер қандай да бір бұзушылықтар болса, оны жою үшін бізге хабарласыңыз)
(3) Компрессорды салқындату және салқындату
Компрессорды салқындату және жылуды бөлу принципі: Компрессор салқындатқышты қысады, салқындатқышты жоғары температура мен жоғары қысымды газға айналдырады және сыртқы конденсаторға ағады.Жоғары температура мен жоғары қысымды газ конденсацияланып, төмен температура мен жоғары қысымды сұйықтыққа айналады, ал сұйылту нәтижесінде пайда болған жылу желдеткішпен бірге машинадан шығарылады.Төмен температуралы және жоғары қысымды сұйық хладагент кеңейту клапаны арқылы қысымсызданады және төмен температуралы, төмен қысымды, оңай буланатын күйге айналады және ішкі буландырғышқа ағады.Буландырғыш салқындату әсеріне жету үшін лазердің ішкі температурасын төмендету үшін жылуды сіңіреді, содан кейін хладагент жоғары температура мен төмен қысымды газға буланады.Буландырғышпен буланған газ салқындатқышы компрессормен қайтадан сығымдалады және алға-артқа айналады, бұл машина ішіндегі жылуды бөлуді жүзеге асырады.
▲ Компрессордың салқындату және жылуды тарату принципі
GW Laser іске қосқан A1500W ақылды ауамен салқындатылған қол дәнекерлеу машинасы компрессорды салқындату және жылуды тарату схемасын пайдаланады.GW Laser 976 нм технологиясын үздіксіз зерттеуге және инновацияға бағытталған
976 нм жоғары фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігімен үйлескенде, ол ауамен салқындатылған салқындату сыйымдылығы мәселесін шығармашылықпен шешті және өнеркәсіпте бірінші ауамен салқындатылған 976 нм технологияны іске қосты, ол қуат тұтыну мен тасымалдану мәселелерін шешті және тағы да басқарды. талшықты лазерлердің технологиялық даму бағыты.Бұл модель дәнекерлеу, кесу және тазалаудың үшеуі бір функциясын жүзеге асырды.
▲ GW Laser A1500W Smart ауамен салқындатылған қол дәнекерлеуші
Бірнеше салқындату әдістерін салыстыру
Желдеткіш салқындату құрылымы салыстырмалы түрде қарапайым.Ол жай ғана жылу қабылдағыштағы жылуды радиаторға таратады, содан кейін желдеткіштің мәжбүрлі конвекциясы арқылы жылуды тарату үшін жылу қабылдағыш пен қоршаған ауа арасындағы температура айырмашылығын пайдаланады.Жазда қоршаған ортаның температурасы тым жоғары болғанда, жылу қабылдағыш пен ауа арасындағы температура айырмашылығы тым аз болады және жылуды тарату қабілеті айтарлықтай төмендейді.Ол тек жылуды пассивті түрде тарата алады, қоршаған орта қатты әсер етеді және температураны дәл басқара алмайды.Артықшылығы - жалпы жабдық пен басқару жүйесі қарапайым.
Қарапайым желдеткіш салқындату әдісімен салыстырғанда, жылу құбырының радиаторында жылу құбырлары көп, сондықтан оның құрылымы салыстырмалы түрде күрделі.Ол жылуды жылу қабылдағыштан жылу қабылдағышқа жылдам беру, содан кейін желдеткіш арқылы жылуды ауаға тарату үшін жұмыс материалының булануы мен конденсациясына сүйенеді.Ол сондай-ақ температураны дәл басқара алмайтын және қоршаған ортаның температурасынан қатты бұзылатын пассивті жылу диссипациясына жатады.
Компрессорды салқындату және жылуды бөлу схемасы белсенді жылу диссипациясына жатады.Компрессор мен кеңейту клапанының болуына байланысты салқындатқыштың ағыны мен қысымын реттеу арқылы температураны дәл бақылауға болады.Сонымен қатар, конденсатордағы салқындатқыштың температурасы жылу қабылдағышқа қарағанда жоғары, бұл жылдам жылудың пайда болуына қолайлы.ауаға беріледі.Оның басқару жүйесі күрделірек;сонымен бірге оның құрылымы жоғарыда көрсетілген екі схемаға қарағанда әлдеқайда күрделі болғандықтан, жабдықтың көлемі мен салмағы да сәйкесінше артады.
Дәстүрлі талшықты лазерлердің көпшілігі жылуды тарату үшін суды салқындатуды пайдаланады.Алдымен су компрессорлық тоңазытқышпен салқындатылады, содан кейін лазер сумен салқындатылады.Гуанхуэй лазерінің ауамен салқындатылған жылуды тарату схемасы лазерді салқындату үшін компрессорлық салқындатуды тікелей пайдаланады, судың болуын тастап, аралық жылу беру байланысын жояды, сондықтан жылуды тарату тиімділігі жоғарырақ, ал көлем мен салмақты азайтуға болады.
Зертханада біз жазда жоғары температураны пайдалану ортасын модельдеу үшін 35 ° C орнату үшін тұрақты температура мен ылғалдылық сынақ қорабын қолданамыз және әртүрлі ауа салқындату схемаларымен лазердің ішкі күшейткіш талшығының температурасының өзгеруін тексереміз. толық қуаты 1500 Вт..Эксперименттік мәліметтерден талшық температурасының алғашқы бірнеше минутта экспоненциалды түрде артып, 10 минут шамасында тұрақтанатынын анық көруге болады.Компрессордың салқындату әсеріне байланысты лазерді белсенді түрде салқындатуға болады, сондықтан температураны 60 ° C-тан төмен бақылауға болады, ал температураның өзгеруі салыстырмалы түрде тұрақты;ал қалған екеуі тек пассивті жылу диссипациясына сене алады, сондықтан ішкі температура компрессорды салқындату схемасына қарағанда сәл жоғары;, Жылу құбырының жылу беру тиімділігі жоғары болғандықтан, жылуды лазердің ішінен жақсы экспорттауға болады, сондықтан оның ішкі температурасы таза желдеткішке қарағанда төмен, ал температураның көтерілуі жұмсақ болады.
▲ Әр түрлі ауаны салқындату схемалары бар 1,5 кВт лазер шығарған кезде температура уақыт бойынша өзгереді.
(зертханалық деректер, нақты өрісті пайдаланудан ауытқулар болуы мүмкін)
Эпилог
Талшықты лазерлер саласында GW Laser әрқашан жаһандық лазерлік алып IPG-ге бағытталған.Бұл Гуанхуэйдің бірегей бренд артықшылығы - әскери сапада өнімдер жасау.Көптеген жылдар бұрын GW Laser ауаны салқындату және жылуды таратуда үздіксіз барлау жүргізу үшін ғылыми-зерттеу күштерін ұйымдастыра бастады.Болашақта біз осы аспектіні жетілдіруді жалғастырамыз, өнімдердің тұрақтылығын үздіксіз жақсартамыз, өнімдер мен технологияларды қайталанатын жаңартуды жүзеге асырамыз және көптеген салалардың қажеттіліктерін қанағаттандырамыз.өңдеу қажеттіліктері
Жіберу уақыты: 10 наурыз 2022 ж