Kata pengantar
Dengan peningkatan penggunaan laser gentian, kebolehpercayaan laser gentian telah menarik lebih banyak perhatian, termasuk kebolehpercayaan prestasi output laser, kebolehpercayaan komponen elektronik, kebolehpercayaan peranti optik, kebolehpercayaan sistem, dan lain-lain. Tunggu.Kebanyakannya berkait rapat dengan sifat terma laser itu sendiri.Di samping itu, suhu mempunyai pengaruh yang besar terhadap prestasi laser, terutamanya kuasa output dan kestabilan output laser.
Haba laser gentian terutamanya berasal dari sumber pam dan rongga keuntungan.Untuk sumber pam, kecekapan penukarannya adalah kira-kira 50%, yang juga bermakna tenaga yang setara dengan kuasa optik output dijana dalam bentuk haba.Jika haba tidak dapat dilesapkan dalam masa, suhu cip dalaman akan meningkat dengan cepat, dan panjang gelombang tengah laser akan hanyut apabila suhu meningkat.Untuk rongga keuntungan, selepas cahaya pam memasuki gentian keuntungan aktif, hanya sebahagian daripadanya ditukar menjadi output laser, dan tenaga selebihnya ditukar menjadi tenaga haba.Tenaga terma akan meningkatkan suhu medium perolehan, mengakibatkan meluasnya spektrum pendarfluor dan jangka hayat pelepasan spontan yang singkat, dengan itu mengurangkan kecekapan penukaran tenaga.Oleh itu, pengurusan haba mempunyai kepentingan yang tidak boleh diabaikan untuk laser gentian.Pada masa ini, teknologi pengurusan haba yang biasa digunakan adalah terutamanya penyejukan udara dan penyejukan air.Antaranya, teknologi pelesapan haba yang disejukkan udara digunakan terutamanya dalam laser berdenyut kuasa rendah dan laser berterusan kuasa rendah.Kebanyakan laser gentian sederhana dan berkuasa tinggi menggunakan pelesapan haba yang disejukkan dengan air sebagai pelesapan haba utama.
Dua cara untuk menghilangkan haba
1. Penyejukan air
Seperti namanya, penyejukan air ialah penggunaan air untuk menghilangkan haba melalui penukar haba (seperti plat penyejuk air).Prinsip kerjanya juga sangat mudah, iaitu, air sejuk dalam penyejuk mengalir ke dalam penukar haba melalui paip air, dan kemudian keluar dari pelabuhan penukar haba yang lain, dan kemudian mengalir kembali ke penyejuk melalui paip air. .Haba dibawa pergi dari bahagian dalam laser.
Kaedah pelesapan haba yang disejukkan dengan air mempunyai struktur yang ringkas dan mudah diselenggara;kapasiti pelesapan haba adalah kuat dan keseragaman suhu adalah baik.Prestasi penyejukan laser boleh dipertingkatkan dengan menggunakan penyejuk dengan kapasiti penyejukan yang lebih besar.Pada masa ini, terdapat lebih daripada 500 pengeluar mengintegrasikan dan menjual mesin kimpalan laser pegang tangan di pasaran, dan mereka biasanya menggunakan penyejukan air.Walau bagaimanapun, sebagai tambahan kepada laser itu sendiri, mesin kimpalan laser pegang tangan dengan penyejukan air juga memerlukan penyejuk dan air tambahan, yang mengakibatkan peningkatan ketara dalam jumlah keseluruhan dan berat peralatan, dan persekitaran penggunaan yang terhad.
2. Penyejukan udara
Dalam erti kata yang luas, pelesapan haba yang disejukkan udara merujuk kepada penggunaan kipas untuk meningkatkan perolakan udara dan pertukaran haba yang lengkap di dalam mesin.Dengan peningkatan teknologi, pengeluar laser utama telah mula menjejakkan kaki dalam bidang penyejukan udara dan pelesapan haba.Pada Jun tahun lepas, syarikat gergasi laser gentian global I melancarkan produk kimpalan laser pegang tangan LightWELD 1500W penyejuk udara;pada bulan Ogos, GW melancarkan mesin kimpalan laser pintar A1500W penyejuk udara di China;pada bulan Oktober, syarikat Reci juga mengeluarkan mesin kimpalan laser penyejuk udara FCA1500.laser.
▲ Pengimpal laser sejukan udara：reci,IPG,GW
(Gambar datang dari Internet, jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamnya)
Ketiga-tiga laser ini terutamanya ditujukan kepada segmen pasaran kimpalan laser pegang tangan.Laser yang disejukkan udara boleh menjadikan kerja lebih fleksibel dan mudah alih.Ketiga-tiga laser menggunakan pelesapan haba yang disejukkan udara tanpa peralatan penyejukan air tambahan, yang mengurangkan kos.Pada masa yang sama, saiz dan berat peralatan dikurangkan dengan banyak.Walaupun kedua-duanya dipanggil laser sejukan udara, skim pelesapan haba sejukan udara yang digunakan adalah berbeza, termasuk penyejukan kipas, penyejukan radiator paip haba dan penyejukan dan penyejukan pemampat.(1) Pelesapan haba kipas Dalam laser, haba yang dijana di dalam sumber pam dan rongga perolehan dilesapkan menggunakan substrat dengan kekonduksian terma yang baik (seperti tembaga, aluminium nitrida, dll.), dan kemudian haba itu dilesapkan oleh perolakan.Kaedah ini dipanggil penyejukan perolakan.Pemindahan haba perolakan boleh dibahagikan kepada perolakan semula jadi dan pelesapan haba perolakan paksa mengikut daya penggerak aliran bendalir.Dengan ketiadaan daya luaran, hanya perbezaan suhu bendalir boleh membuat bendalir mengalir secara spontan untuk menjalankan pemindahan haba, yang kita panggil perolakan semula jadi;apabila terdapat daya penggerak luaran, iaitu bendalir digerakkan oleh kipas, kipas dan komponen lain.mengalir, dengan itu mengeluarkan haba, kami memanggilnya perolakan paksa.Oleh kerana pelesapan haba yang sangat perlahan dan kesan perolakan semula jadi yang lemah, ia tidak dapat memenuhi sepenuhnya keperluan pelesapan haba laser.Oleh itu, adalah perlu untuk menambah kipas pada keseluruhan sistem penyejukan untuk mempercepatkan aliran udara dan mengubah perolakan semula jadi kepada perolakan paksa.
▲ Prinsip penyejukan kipas
(2) Panaskan radiator paip untuk menghilangkan haba
Pelesapan haba radiator paip haba bermakna paip haba bergantung pada perubahan fasa cecair kerja di dalam dirinya untuk mencapai pemindahan haba.Cecair ini mempunyai takat didih yang rendah dan mudah meruap.Satu hujung paip haba ialah hujung penyejatan, yang disambungkan ke sink haba di dalam laser;hujung yang lain ialah hujung pemeluwapan, yang disambungkan ke sink haba luaran dan kipas.Dinding tiub mempunyai sumbu penyerap cecair, yang terdiri daripada bahan berliang kapilari.Apabila laser dipanaskan, hujung penyejatan dipanaskan, cecair kerja menyejat dengan cepat, wap mengalir ke hujung pemeluwapan di bawah perbezaan tekanan, dan haba dilepaskan, yang dilepaskan melalui kipas;pada masa yang sama, wap terpeluwap menjadi cecair semula, dan cecair mengalir kembali ke bahagian penyejatan melalui sumbu.(Jika ia adalah paip haba graviti, tiada sumbu, dan cecair melekat pada dinding tiub dan mengalir kembali ke bahagian penyejatan bawah mengikut graviti).Kitaran ini tidak berhenti, dan haba dipindahkan dari dalam laser ke luar.
▲ Prinsip pelesapan haba radiator paip haba
Sistem kimpalan laser pegang tangan LightWELD 1500 IPG menggunakan penyelesaian penyejukan radiator paip haba.Reka bentuk dan pembuatan LightWELD dicirikan oleh saiz kecil dan berat ringan, yang membawa perubahan generasi baharu dalam mesin kimpalan laser pegang tangan semasa.Sebagai tambahan kepada kimpalan, ia juga menyedari fungsi kimpalan dan pembersihan laser pegang tangan.Mesin kimpalan laser pegang tangan LightWELD menggunakan kaedah penyejukan udara, tanpa penggunaan kuasa yang diperlukan oleh peralatan penyejuk tambahan, menghapuskan paip penyejuk, komponen, pautan kawalan dan penyelenggaraan, mengurangkan kos sambil meningkatkan kemudahalihan dan meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan sistem.
▲ Sistem Kimpalan Laser Pegang Tangan LightWELD 1500
(Gambar datang dari Internet, jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamnya)
(3) Penyejukan dan penyejukan pemampat
Prinsip penyejukan dan pelesapan haba pemampat: Pemampat memampatkan bahan pendingin, menukarkan bahan pendingin kepada suhu tinggi dan gas tekanan tinggi, dan mengalir ke pemeluwap luar.Gas suhu tinggi dan tekanan tinggi dipeluwap menjadi cecair suhu rendah dan tekanan tinggi, dan haba yang dihasilkan oleh pencairan dilepaskan keluar dari mesin dengan kipas.Bahan penyejuk cecair suhu rendah dan tekanan tinggi ditekan melalui injap pengembangan dan menjadi keadaan suhu rendah, tekanan rendah, mudah sejat, dan mengalir ke penyejat dalaman.Penyejat menyerap haba untuk mengurangkan suhu dalaman laser untuk mencapai kesan penyejukan, dan kemudian penyejuk mengewap ke dalam suhu tinggi dan gas tekanan rendah.Bahan penyejuk gas yang disejat oleh penyejat dimampatkan oleh pemampat sekali lagi dan beredar ke sana ke mari, yang menyedari pelesapan haba di dalam mesin.
▲ Prinsip penyejukan dan pelesapan haba pemampat
Mesin kimpalan pegang tangan sejukan udara pintar A1500W yang dilancarkan oleh GW Laser menggunakan skema penyejukan dan pelesapan haba pemampat.GW Laser memfokuskan pada penerokaan dan inovasi berterusan teknologi 976nm
Digabungkan dengan kecekapan penukaran fotoelektrik yang tinggi iaitu 976nm, ia secara kreatif menyelesaikan masalah kapasiti penyejukan penyejukan udara, dan melancarkan teknologi 976nm penyejuk udara pertama dalam industri, yang menyelesaikan masalah penggunaan kuasa dan mudah alih, dan sekali lagi mengetuai arah pembangunan teknologi laser gentian.Model ini telah merealisasikan fungsi tiga dalam satu kimpalan, pemotongan dan pembersihan.
▲ GW Laser A1500W Jurukimpal Pegang Tangan sejukan Udara Pintar
Perbandingan beberapa kaedah penyejukan
Struktur penyejukan kipas adalah agak mudah.Ia hanya menyebarkan haba dalam sink haba ke sink haba, dan kemudian menggunakan perbezaan suhu antara sink haba dan udara ambien untuk menghilangkan haba melalui perolakan paksa kipas.Apabila suhu ambien terlalu tinggi pada musim panas, perbezaan suhu antara sink haba dan udara adalah terlalu kecil, dan kapasiti pelesapan haba akan berkurangan.Ia hanya boleh menghilangkan haba secara pasif, sangat dipengaruhi oleh persekitaran, dan tidak dapat mengawal suhu dengan tepat.Kelebihannya ialah keseluruhan peralatan dan sistem kawalan adalah mudah.
Berbanding dengan kaedah penyejukan kipas yang mudah, radiator paip haba mempunyai lebih banyak paip haba, jadi strukturnya agak rumit.Ia bergantung pada penyejatan dan pemeluwapan bahan kerja untuk memindahkan haba dengan cepat dari sink haba ke sink haba dan kemudian menghilangkan haba ke udara melalui kipas.Ia juga tergolong dalam pelesapan haba pasif, yang tidak dapat mengawal suhu dengan tepat dan sangat terganggu oleh suhu sekeliling.
Skim penyejukan dan pelesapan haba pemampat tergolong dalam pelesapan haba aktif.Oleh kerana kewujudan pemampat dan injap pengembangan, suhu boleh dikawal dengan tepat dengan melaraskan aliran dan tekanan bahan pendingin.Pada masa yang sama, suhu penyejuk dalam pemeluwap lebih tinggi daripada suhu sink haba, yang kondusif untuk penjanaan haba yang cepat.dihantar ke udara.Sistem kawalannya lebih rumit;pada masa yang sama, kerana strukturnya jauh lebih rumit daripada dua skema di atas, volum dan berat peralatan juga meningkat dengan sewajarnya.
Kebanyakan laser gentian tradisional menggunakan penyejukan air untuk menghilangkan haba.Pertama, air disejukkan oleh penyejukan pemampat, dan kemudian laser disejukkan oleh air.Skim pelesapan haba penyejuk udara Guanghui Laser secara langsung menggunakan penyejukan pemampat untuk menyejukkan laser, meninggalkan kewujudan air dan menghapuskan pautan pemindahan haba perantaraan, jadi kecekapan pelesapan haba lebih tinggi, dan isipadu dan berat boleh dibuat lebih kecil.
Di makmal, kami menggunakan kotak ujian suhu dan kelembapan malar untuk menetapkan 35°C untuk mensimulasikan persekitaran penggunaan suhu tinggi pada musim panas, dan menguji perubahan suhu gentian keuntungan dalaman laser dengan skema penyejukan udara yang berbeza di bawah keadaan kuasa penuh 1500W..Daripada data eksperimen, dapat dilihat dengan jelas bahawa suhu gentian meningkat secara eksponen dalam beberapa minit pertama dan stabil sekitar 10 minit.Oleh kerana kesan penyejukan pemampat, laser boleh disejukkan secara aktif, jadi suhu boleh dikawal di bawah 60 °C, dan perubahan suhu agak stabil;manakala dua yang lain hanya boleh bergantung pada pelesapan haba pasif, jadi suhu dalaman lebih tinggi sedikit daripada skema penyejukan pemampat;, Oleh kerana kecekapan pemindahan haba yang tinggi bagi paip haba, haba boleh dieksport dengan baik dari bahagian dalam laser, jadi suhu dalamannya lebih rendah daripada kipas tulen, dan kenaikan suhu lebih lembut.
▲ Suhu berubah mengikut masa apabila laser mengeluarkan laser 1.5kW dengan skema penyejukan udara yang berbeza
(data makmal, mungkin terdapat penyelewengan daripada penggunaan lapangan sebenar)
Epilog
Dalam bidang laser gentian, GW Laser sentiasa menyasarkan IPG gergasi laser global.Ia adalah kelebihan jenama unik Guanghui untuk mencipta produk dengan kualiti ketenteraan.Bertahun-tahun yang lalu, GW Laser mula mengatur pasukan penyelidikan saintifik untuk menjalankan penerokaan berterusan dalam penyejukan udara dan pelesapan haba.Pada masa hadapan, kami akan terus menambah baik aspek ini, meningkatkan kestabilan produk secara berterusan, merealisasikan peningkatan berulang produk dan teknologi, dan memenuhi keperluan lebih banyak industri.keperluan pemprosesan
Masa siaran: Mac-10-2022