Предговор
Са све већом применом фибер ласера, поузданост ласера са влакнима привлачи све више пажње, укључујући поузданост излазних перформанси ласера, поузданост електронских компоненти, поузданост оптичких уређаја, поузданост система, итд.Већина њих је уско повезана са термичким својствима самог ласера.Поред тога, температура има велики утицај на перформансе ласера, посебно на излазну снагу и излазну стабилност ласера.
Топлота ласера са влакнима углавном долази од извора пумпе и шупљине појачања.За извор пумпе, његова ефикасност конверзије је око 50%, што такође значи да се енергија еквивалентна излазној оптичкој снази генерише у облику топлоте.Ако се топлота не може распршити на време, температура унутрашњег чипа ће брзо расти, а централна таласна дужина ласера ће се померати како температура расте.За шупљину појачања, након што светлост пумпе уђе у активно влакно појачања, само део се претвара у ласерски излаз, а остатак енергије се претвара у топлотну енергију.Топлотна енергија ће повећати температуру медијума за појачавање, што ће резултирати проширењем спектра флуоресценције и кратким животним веком спонтане емисије, чиме се смањује ефикасност конверзије енергије.Стога, управљање топлотом има незанемарљив значај за ласере са влакнима.Тренутно, најчешће коришћене технологије управљања топлотом су углавном ваздушно хлађене и водено хлађене.Међу њима, технологија одвођења топлоте са ваздушним хлађењем се углавном користи у импулсним ласерима мале снаге и континуираним ласерима мале снаге.Већина ласера са влакнима средње и велике снаге користи одвођење топлоте хлађено водом као главно расипање топлоте.
Два начина за одвођење топлоте
1. Водено хлађење
Као што назив имплицира, водено хлађење је употреба воде за одвођење топлоте кроз измењивач топлоте (као што је плоча за хлађење воде).Његов принцип рада је такође веома једноставан, то јест, хладна вода у чилеру тече у измењивач топлоте кроз цев за воду, а затим излази из другог порта измењивача топлоте, а затим се враћа у расхладни уређај кроз цев за воду .Топлота се одводи из унутрашњости ласера.
Метода одвођења топлоте хлађена водом има једноставну структуру и лако се одржава;капацитет дисипације топлоте је јак и уједначеност температуре је добра.Перформансе хлађења ласера могу се побољшати коришћењем чилера са већим капацитетом хлађења.Тренутно на тржишту постоји више од 500 произвођача који интегришу и продају ручне машине за ласерско заваривање и углавном користе водено хлађење.Међутим, поред самог ласера, ручни апарат за ласерско заваривање са воденим хлађењем такође захтева додатне расхладне уређаје и воду, што доводи до значајног повећања укупне запремине и тежине опреме и ограниченог окружења за коришћење.
2. Ваздушно хлађење
У ширем смислу, ваздушно хлађено расипање топлоте се односи на употребу вентилатора за побољшање конвекције ваздуха и потпуне размене топлоте унутар машине.Са унапређењем технологије, велики произвођачи ласера почели су да ступају у област ваздушног хлађења и одвођења топлоте.У јуну прошле године, глобални фибер ласер гигант И компанија је лансирала ваздушно хлађени ЛигхтВЕЛД 1500В ручни производ за ласерско заваривање;у августу, ГВ је лансирао ваздушно хлађену А1500В интелигентну ласерску машину за заваривање у Кини;у октобру је компанија Реци такође објавила ФЦА1500 ваздушно хлађену ласерску машину за заваривање.ласер.
▲ Ваздушно хлађени ласерски заваривач: реци, ИПГ, ГВ
(Слика долази са интернета, ако постоји било какво кршење, контактирајте нас да је избришемо)
Ова три ласера су углавном намењена тржишном сегменту ручног ласерског заваривања.Ласери са ваздушним хлађењем могу учинити рад флексибилнијим и преносивијим.Сва три ласера користе ваздушно хлађено расипање топлоте без додатне опреме за хлађење водом, што смањује трошкове.Истовремено, величина и тежина опреме су знатно смањени.Иако се оба називају ласерима са ваздушним хлађењем, коришћене шеме одвођења топлоте са ваздушним хлађењем су различите, укључујући хлађење вентилатором, хлађење радијатора топлотних цеви и хлађење и хлађење компресора.(1) Расипање топлоте вентилатором У ласеру, топлота која се ствара унутар извора пумпе и шупљине појачања се расипа употребом подлоге са добром топлотном проводљивошћу (као што је бакар, алуминијум нитрид, итд.), а затим се топлота распршује конвекцијом.Ова метода се назива конвекцијско хлађење.Конвективни пренос топлоте се може поделити на природну конвекцију и принудну конвекцијску дисипацију топлоте према покретачкој сили протока флуида.У одсуству спољне силе, само температурна разлика флуида може учинити да течност спонтано тече како би спровела пренос топлоте, што називамо природном конвекцијом;када постоји спољна покретачка сила, односно течност покрећу вентилатори, вентилатори и друге компоненте.проток, чиме се уклања топлота, називамо принудном конвекцијом.Због изузетно спорог одвођења топлоте и лошег ефекта природне конвекције, не може у потпуности да испуни захтеве ласера за расипање топлоте.Због тога је неопходно додати вентилатор у цео систем хлађења како би се убрзао проток ваздуха и природна конвекција претворила у принудну.
▲ Принцип хлађења вентилатором
(2) Радијатор топлотне цеви за одвођење топлоте
Расипање топлоте радијатора топлотне цеви значи да се топлотна цев ослања на промену фазе радне течности унутар себе да би се постигао пренос топлоте.Ова течност има ниску тачку кључања и лако се испари.Један крај топлотне цеви је крај за испаравање, који је повезан са хладњаком унутар ласера;други крај је кондензациони крај, који је повезан са спољним хладњаком и вентилатором.Зид цеви има фитиљ који упија течност, који се састоји од капиларно порозних материјала.Када се ласер загреје, крај који испарава се загрева, радна течност брзо испарава, пара тече до краја кондензације под разликом притиска, а топлота се ослобађа, која се испушта кроз вентилатор;у исто време, пара се поново кондензује у течност, а течност се враћа назад у део за испаравање кроз фитиљ.(Ако се ради о гравитационој топлотној цеви, нема фитиља, а течност се лепи за зид цеви и гравитацијом тече назад у доњи део за испаравање).Овај циклус се не зауставља, а топлота се преноси из унутрашњости ласера на спољашњост.
▲ Принцип дисипације топлоте радијатора топлотне цеви
ИПГ-ов ЛигхтВЕЛД 1500 ручни систем за ласерско заваривање користи решење за хлађење радијатора са топлотним цевима.Дизајн и производњу ЛигхтВЕЛД-а карактерише мала величина и мала тежина, што доводи до нове генерације промена у тренутној ручној машини за ласерско заваривање.Поред заваривања, реализује и функције ручног ласерског заваривања и чишћења.ЛигхтВЕЛД ручна машина за ласерско заваривање усваја методу ваздушног хлађења, без потрошње енергије коју захтева додатна опрема за хлађење, елиминишући цевовод, компоненте, контроле и везе за одржавање, смањујући трошкове док повећавају преносивост и побољшавају укупну поузданост система.
▲ ЛигхтВЕЛД 1500 ручни систем за ласерско заваривање
(Слика долази са интернета, ако постоји било какво кршење, контактирајте нас да је избришемо)
(3) Хлађење и хлађење компресора
Принцип хлађења компресора и одвођења топлоте: Компресор компримира расхладно средство, претвара расхладно средство у гас високе температуре и високог притиска и тече у спољашњи кондензатор.Гас високе температуре и високог притиска се кондензује у течност ниске температуре и високог притиска, а топлота створена течењем се испушта из машине помоћу вентилатора.Течно расхладно средство ниске температуре и високог притиска се смањује кроз експанзиони вентил и постаје стање ниске температуре, ниског притиска и лако се испарава и тече у унутрашњи испаривач.Испаривач апсорбује топлоту како би смањио унутрашњу температуру ласера како би постигао ефекат хлађења, а затим расхладно средство испарава у гас високе температуре и ниског притиска.Гасни расхладни флуид који испари испаривач поново компресује компресор и циркулише напред-назад, чиме се остварује расипање топлоте унутар машине.
▲ Принцип хлађења компресора и одвођења топлоте
Паметна ручна машина за заваривање А1500В са ваздушним хлађењем коју је лансирао ГВ Ласер користи шему хлађења компресора и одвођења топлоте.ГВ Ласер се фокусира на континуирано истраживање и иновације 976нм технологије
У комбинацији са високом ефикасношћу фотоелектричне конверзије од 976нм, креативно је решио проблем ваздушно хлађеног капацитета хлађења и покренуо прву ваздушно хлађену 976нм технологију у индустрији, која је решила проблеме потрошње енергије и преносивости, и још једном предводила технолошки развојни правац фибер ласера.Овај модел је реализовао три у једном функцију заваривања, сечења и чишћења.
▲ ГВ Ласер А1500В Паметни ручни заваривач са ваздушним хлађењем
Поређење неколико метода хлађења
Структура вентилаторског хлађења је релативно једноставна.Он једноставно шири топлоту у хладњаку до хладњака, а затим користи температурну разлику између хладњака и околног ваздуха за расипање топлоте кроз принудну конвекцију вентилатора.Када је температура околине превисока лети, температурна разлика између хладњака и ваздуха је премала, а капацитет дисипације топлоте ће бити знатно смањен.Може само пасивно да расипа топлоту, на њега у великој мери утиче околина и не може прецизно да контролише температуру.Предност је што су целокупна опрема и систем управљања једноставни.
У поређењу са једноставним методом хлађења вентилатором, радијатор топлотних цеви има више топлотних цеви, тако да је његова структура релативно компликована.Ослања се на испаравање и кондензацију радног материјала како би брзо пренела топлоту од хладњака до хладњака, а затим распршила топлоту у ваздух кроз вентилатор.Такође спада у пасивну дисипацију топлоте, која не може прецизно да контролише температуру и веома је ометана околном температуром.
Шема хлађења и одвођења топлоте компресора спада у активну дисипацију топлоте.Због постојања компресора и експанзионог вентила, температура се може прецизно контролисати подешавањем протока и притиска расхладног средства.Истовремено, температура расхладног средства у кондензатору је виша од температуре хладњака, што је погодно за брзо стварање топлоте.преноси у ваздух.Његов систем контроле је компликованији;у исто време, пошто је његова структура много компликованија од горње две шеме, запремина и тежина опреме се такође повећавају у складу са тим.
Већина традиционалних ласера са влакнима користи водено хлађење за одвођење топлоте.Прво се вода хлади компресорским хлађењем, а затим се ласер хлади водом.Шема расипање топлоте са ваздушним хлађењем Гуангхуи ласера директно користи хлађење компресора за хлађење ласера, напуштајући постојање воде и елиминишући међувезу за пренос топлоте, тако да је ефикасност дисипације топлоте већа, а запремина и тежина се могу смањити.
У лабораторији користимо кутију за тестирање константне температуре и влажности да поставимо 35°Ц да симулирамо окружење за коришћење високе температуре током лета и тестирамо температурну промену унутрашњег појачања влакна ласера са различитим шемама ваздушног хлађења под условом пуне снаге 1500В..Из експерименталних података се јасно види да температура влакана експоненцијално расте у првих неколико минута и да се стабилизује око 10 минута.Због ефекта хлађења компресора, ласер се може активно хладити, тако да се температура може контролисати испод 60 °Ц, а промена температуре је релативно стабилна;док се друга два могу ослонити само на пасивно одвођење топлоте, тако да је унутрашња температура нешто виша од оне код шеме хлађења компресора;, Због високе ефикасности преноса топлоте топлотне цеви, топлота се може добро извозити из унутрашњости ласера, тако да је његова унутрашња температура нижа од оне код чистог вентилатора, а пораст температуре је нежнији.
▲ Промена температуре са временом када ласер даје ласер од 1,5 кВ са различитим шемама ваздушног хлађења
(лабораторијски подаци, може постојати одступања од стварне употребе на терену)
Епилог
У области фибер ласера, ГВ Ласер је одувек циљао на глобалног ласерског гиганта ИПГ.Јединствена предност бренда Гуангхуи је стварање производа војног квалитета.Пре много година, ГВ Ласер је почео да организује научно-истраживачке снаге за континуирано истраживање ваздушног хлађења и дисипације топлоте.У будућности ћемо наставити да унапређујемо овај аспект, континуирано побољшавамо стабилност производа, реализујемо итеративну надоградњу производа и технологија и задовољавамо потребе већег броја индустрија.потребе обраде
Време поста: мар-10-2022