Paunang salita
Sa pagtaas ng aplikasyon ng mga fiber laser, ang pagiging maaasahan ng mga fiber laser ay nakakaakit ng higit at higit na pansin, kabilang ang pagiging maaasahan ng pagganap ng laser output, ang pagiging maaasahan ng mga elektronikong bahagi, ang pagiging maaasahan ng mga optical device, ang pagiging maaasahan ng mga system, atbp. Maghintay.Karamihan sa mga ito ay malapit na nauugnay sa mga thermal properties ng laser mismo.Bilang karagdagan, ang temperatura ay may malaking impluwensya sa pagganap ng laser, lalo na ang output power at output stability ng laser.
Ang init ng fiber laser higit sa lahat ay nagmumula sa pinagmumulan ng bomba at ang nakuha na lukab.Para sa pinagmumulan ng bomba, ang kahusayan ng conversion nito ay halos 50%, na nangangahulugan din na ang isang enerhiya na katumbas ng output optical power ay nabuo sa anyo ng init.Kung ang init ay hindi mapawi sa oras, ang temperatura ng panloob na chip ay tataas nang mabilis, at ang gitnang wavelength ng laser ay maaanod habang tumataas ang temperatura.Para sa gain cavity, pagkatapos na pumasok ang pump light sa active gain fiber, bahagi lamang nito ang na-convert sa laser output, at ang natitirang enerhiya ay na-convert sa heat energy.Ang thermal energy ay magpapataas ng temperatura ng gain medium, na nagreresulta sa pagpapalawak ng fluorescence spectrum at isang maikling buhay ng spontaneous emission, at sa gayon ay binabawasan ang kahusayan sa conversion ng enerhiya.Samakatuwid, ang thermal management ay may di-napapabayaang kahalagahan para sa fiber lasers.Sa kasalukuyan, ang karaniwang ginagamit na mga teknolohiya sa pamamahala ng thermal ay higit sa lahat ay pinalamig ng hangin at pinalamig ng tubig.Kabilang sa mga ito, ang air-cooled heat dissipation technology ay pangunahing ginagamit sa low-power pulsed lasers at low-power continuous lasers.Karamihan sa mga medium at high-power fiber lasers ay gumagamit ng water-cooled heat dissipation bilang pangunahing heat dissipation.
Dalawang paraan upang mawala ang init
1. Paglamig ng tubig
Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang water cooling ay ang paggamit ng tubig upang alisin ang init sa pamamagitan ng heat exchanger (tulad ng water cooling plate).Ang prinsipyo ng pagtatrabaho nito ay napaka-simple, iyon ay, ang malamig na tubig sa chiller ay dumadaloy sa heat exchanger sa pamamagitan ng pipe ng tubig, at pagkatapos ay lalabas mula sa isa pang port ng heat exchanger, at pagkatapos ay dumadaloy pabalik sa chiller sa pamamagitan ng pipe ng tubig .Dinadala ang init mula sa loob ng laser.
Ang water-cooled heat dissipation method ay may simpleng istraktura at madaling mapanatili;ang kapasidad ng pagwawaldas ng init ay malakas at ang pagkakapareho ng temperatura ay mabuti.Ang pagpapalamig ng pagganap ng laser ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng isang chiller na may mas malaking kapasidad ng paglamig.Sa kasalukuyan, mayroong higit sa 500 mga tagagawa na nagsasama at nagbebenta ng mga handheld laser welding machine sa merkado, at sa pangkalahatan ay gumagamit sila ng water cooling.Gayunpaman, bilang karagdagan sa laser mismo, ang hand-held laser welding machine na may water cooling ay nangangailangan din ng mga karagdagang chiller at tubig, na nagreresulta sa isang malaking pagtaas sa kabuuang volume at bigat ng kagamitan, at limitadong paggamit ng mga kapaligiran.
2. Paglamig ng hangin
Sa isang malawak na kahulugan, ang air-cooled heat dissipation ay tumutukoy sa paggamit ng mga bentilador upang mapahusay ang air convection at kumpletong pagpapalitan ng init sa loob ng makina.Sa pagpapabuti ng teknolohiya, ang mga pangunahing tagagawa ng laser ay nagsimulang tumuntong sa larangan ng air cooling at heat dissipation.Noong Hunyo ng nakaraang taon, inilunsad ng pandaigdigang fiber laser giant I kumpanya ang air-cooled LightWELD 1500W handheld laser welding product;noong Agosto, inilunsad ng GW ang air-cooled A1500W intelligent laser welding machine sa China;noong Oktubre, inilabas din ng kumpanya ng Reci ang FCA1500 air-cooled laser welding machine.laser.
▲ Air cooled laser welder：reci,IPG,GW
(Ang larawan ay nagmula sa Internet, kung mayroong anumang paglabag, mangyaring makipag-ugnay sa amin upang tanggalin ito)
Ang tatlong laser na ito ay pangunahing naglalayong sa market segment ng handheld laser welding.Ang mga laser na pinalamig ng hangin ay maaaring gawing mas flexible at portable ang trabaho.Ang lahat ng tatlong laser ay gumagamit ng air-cooled heat dissipation nang walang karagdagang water-cooling equipment, na nagpapababa ng mga gastos.Kasabay nito, ang laki at bigat ng kagamitan ay lubhang nabawasan.Bagama't pareho silang tinatawag na air-cooled laser, ang mga air-cooled na heat dissipation scheme na ginamit ay iba, kabilang ang fan cooling, heat pipe radiator cooling, at compressor cooling at cooling.(1) Pagwawaldas ng init ng fan Sa laser, ang init na nabuo sa loob ng pinagmumulan ng pump at makakuha ng cavity ay nawawala gamit ang isang substrate na may mahusay na thermal conductivity (tulad ng tanso, aluminum nitride, atbp.), at pagkatapos ay ang init ay mawawala sa pamamagitan ng convection.Ang pamamaraang ito ay tinatawag na convection cooling.Ang convective heat transfer ay maaaring nahahati sa natural na convection at forced convection heat dissipation ayon sa driving force ng fluid flow.Sa kawalan ng panlabas na puwersa, tanging ang pagkakaiba sa temperatura ng likido ang maaaring gumawa ng tuluy-tuloy na daloy ng kusang upang magsagawa ng paglipat ng init, na tinatawag nating natural na kombeksyon;kapag mayroong isang panlabas na puwersa sa pagmamaneho, iyon ay, ang likido ay hinihimok ng mga tagahanga, tagahanga at iba pang mga bahagi.daloy, sa gayon ay inaalis ang init, tinatawag namin itong sapilitang kombeksyon.Dahil sa napakabagal na pagwawaldas ng init at mahinang epekto ng natural na kombeksyon, hindi nito ganap na matutugunan ang mga kinakailangan sa pagwawaldas ng init ng mga laser.Samakatuwid, kinakailangang magdagdag ng fan sa buong sistema ng paglamig upang mapabilis ang daloy ng hangin at gawing forced convection ang natural na convection.
▲ Prinsipyo ng paglamig ng fan
(2) Heat pipe radiator para mawala ang init
Ang heat dissipation ng heat pipe radiator ay nangangahulugan na ang heat pipe ay umaasa sa phase change ng working liquid sa loob mismo upang makamit ang heat transfer.Ang likidong ito ay may mababang boiling point at madaling mag-volatilize.Ang isang dulo ng heat pipe ay ang evaporation end, na konektado sa heat sink sa loob ng laser;ang kabilang dulo ay ang condensation end, na konektado sa external heat sink at fan.Ang dingding ng tubo ay may likidong sumisipsip na mitsa, na binubuo ng mga maliliit na butas na materyales.Kapag ang laser ay pinainit, ang evaporating dulo ay pinainit, ang gumaganang likido ay mabilis na sumingaw, ang singaw ay dumadaloy sa condensing na dulo sa ilalim ng pagkakaiba ng presyon, at ang init ay inilabas, na pinalabas sa pamamagitan ng fan;sa parehong oras, ang singaw ay muling namumuo sa likido, at ang likido ay dumadaloy pabalik sa seksyon ng pagsingaw sa pamamagitan ng mitsa.(Kung ito ay isang gravity heat pipe, walang mitsa, at ang likido ay dumidikit sa tube wall at dumadaloy pabalik sa ilalim na seksyon ng evaporation sa pamamagitan ng gravity).Ang siklo na ito ay hindi tumitigil, at ang init ay inililipat mula sa loob ng laser patungo sa labas.
▲ Prinsipyo ng heat dissipation ng heat pipe radiator
Ang LightWELD 1500 handheld laser welding system ng IPG ay gumagamit ng heat pipe radiator cooling solution.Ang disenyo at paggawa ng LightWELD ay nailalarawan sa pamamagitan ng maliit na sukat at magaan na timbang, na humahantong sa isang bagong henerasyon ng mga pagbabago sa kasalukuyang handheld laser welding machine.Bilang karagdagan sa hinang, napagtanto din nito ang mga function ng handheld laser welding at paglilinis.Gumagamit ang LightWELD hand-held laser welding machine ng air-cooling method, nang walang pagkonsumo ng kuryente na kinakailangan ng karagdagang chiller equipment, inaalis ang chiller piping, mga bahagi, control at maintenance link, binabawasan ang mga gastos habang pinapataas ang portability at pinapabuti ang pangkalahatang pagiging maaasahan ng system.
▲ LightWELD 1500 Handheld Laser Welding System
(Ang larawan ay nagmula sa Internet, kung mayroong anumang paglabag, mangyaring makipag-ugnay sa amin upang tanggalin ito)
(3) Paglamig at paglamig ng compressor
Prinsipyo ng pagpapalamig ng compressor at pagwawaldas ng init: Pinipilit ng compressor ang nagpapalamig, ginagawang mataas ang temperatura at mataas na presyon ng gas, at dumadaloy sa panlabas na pampalapot.Ang mataas na temperatura at mataas na presyon ng gas ay na-condensed sa isang mababang temperatura at mataas na presyon ng likido, at ang init na nabuo sa pamamagitan ng liquefaction ay pinalabas sa makina gamit ang bentilador.Ang mababang temperatura at mataas na presyon na likidong nagpapalamig ay depressurize sa pamamagitan ng balbula ng pagpapalawak at nagiging isang mababang temperatura, mababang presyon, madaling sumingaw na estado, at dumadaloy sa panloob na evaporator.Ang evaporator ay sumisipsip ng init upang bawasan ang panloob na temperatura ng laser upang makamit ang epekto ng paglamig, at pagkatapos ay ang nagpapalamig ay umuusok sa isang mataas na temperatura at mababang presyon ng gas.Ang gas refrigerant na na-evaporate ng evaporator ay muling pinipiga ng compressor at umiikot pabalik-balik, na napagtanto ang pagwawaldas ng init sa loob ng makina.
▲ Ang prinsipyo ng pagpapalamig ng compressor at pag-aalis ng init
Ang A1500W smart air-cooled handheld welding machine na inilunsad ng GW Laser ay gumagamit ng compressor cooling at heat dissipation scheme.Nakatuon ang GW Laser sa patuloy na paggalugad at pagbabago ng 976nm na teknolohiya
Kasama ng mataas na photoelectric conversion efficiency na 976nm, malikhaing nilutas nito ang problema ng air-cooled cooling capacity, at inilunsad ang unang air-cooled na 976nm na teknolohiya sa industriya, na lumutas sa mga problema sa paggamit ng kuryente at portability, at muling pinangunahan ang direksyon ng teknolohikal na pag-unlad ng fiber lasers.Napagtanto ng modelong ito ang three-in-one na function ng welding, cutting at paglilinis.
▲ GW Laser A1500W Smart Air-cooled Handheld Welder
Paghahambing ng ilang mga paraan ng paglamig
Ang istraktura ng fan cooling ay medyo simple.Ito ay kumakalat lamang ng init sa heat sink sa heat sink, at pagkatapos ay ginagamit ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng heat sink at ng nakapaligid na hangin upang mawala ang init sa pamamagitan ng sapilitang convection ng fan.Kapag ang temperatura ng kapaligiran ay masyadong mataas sa tag-araw, ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng heat sink at hangin ay masyadong maliit, at ang kapasidad ng pagwawaldas ng init ay lubos na mababawasan.Maaari lamang itong mapawi ang init, lubhang apektado ng kapaligiran, at hindi tumpak na makontrol ang temperatura.Ang kalamangan ay ang pangkalahatang kagamitan at sistema ng kontrol ay simple.
Kung ikukumpara sa simpleng paraan ng paglamig ng fan, ang heat pipe radiator ay may mas maraming heat pipe, kaya medyo kumplikado ang istraktura nito.Ito ay umaasa sa evaporation at condensation ng gumaganang materyal upang mabilis na ilipat ang init mula sa heat sink patungo sa heat sink at pagkatapos ay iwaksi ang init sa hangin sa pamamagitan ng fan.Nabibilang din ito sa passive heat dissipation, na hindi tumpak na makontrol ang temperatura at lubhang naaabala ng nakapalibot na temperatura.
Ang compressor cooling at heat dissipation scheme ay kabilang sa aktibong heat dissipation.Dahil sa pagkakaroon ng compressor at expansion valve, ang temperatura ay maaaring tumpak na kontrolin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng daloy at presyon ng nagpapalamig.Kasabay nito, ang temperatura ng nagpapalamig sa condenser ay mas mataas kaysa sa heat sink, na nakakatulong sa mabilis na pagbuo ng init.ipinadala sa hangin.Ang sistema ng kontrol nito ay mas kumplikado;sa parehong oras, dahil ang istraktura nito ay mas kumplikado kaysa sa dalawang mga scheme sa itaas, ang dami at bigat ng kagamitan ay tumaas din nang naaayon.
Karamihan sa mga tradisyonal na fiber laser ay gumagamit ng water cooling upang mawala ang init.Una, ang tubig ay pinalamig ng compressor refrigeration, at pagkatapos ay ang laser ay pinalamig ng tubig.Ang air-cooled heat dissipation scheme ng Guanghui Laser ay direktang gumagamit ng compressor cooling upang palamig ang laser, iniiwan ang pagkakaroon ng tubig at inaalis ang intermediate heat transfer link, kaya mas mataas ang heat dissipation efficiency, at ang volume at timbang ay maaaring gawing mas maliit.
Sa laboratoryo, gumagamit kami ng pare-parehong temperatura at halumigmig na kahon ng pagsubok upang itakda ang 35°C upang gayahin ang mataas na temperatura na kapaligiran sa paggamit sa tag-araw, at subukan ang pagbabago ng temperatura ng panloob na gain fiber ng laser na may iba't ibang mga air-cooling scheme sa ilalim ng kundisyon. ng buong 1500W na kapangyarihan..Mula sa pang-eksperimentong data, malinaw na makikita na ang temperatura ng hibla ay tumataas nang husto sa mga unang ilang minuto at nagpapatatag sa paligid ng 10 minuto.Dahil sa epekto ng paglamig ng compressor, ang laser ay maaaring aktibong palamig, kaya ang temperatura ay maaaring kontrolin sa ibaba 60 °C, at ang pagbabago ng temperatura ay medyo matatag;habang ang iba pang dalawa ay maaari lamang umasa sa passive heat dissipation, kaya ang panloob na temperatura ay bahagyang mas mataas kaysa sa compressor cooling scheme;, Dahil sa mataas na kahusayan sa paglipat ng init ng heat pipe, ang init ay maaaring mai-export nang maayos mula sa loob ng laser, kaya ang panloob na temperatura nito ay mas mababa kaysa sa purong fan, at ang pagtaas ng temperatura ay mas banayad.
▲ Ang pagbabago ng temperatura sa oras kapag ang laser ay naglalabas ng 1.5kW laser na may iba't ibang air-cooling scheme
(data sa laboratoryo, maaaring may mga paglihis mula sa aktwal na paggamit ng field)
Epilogue
Sa larangan ng fiber lasers, ang GW Laser ay palaging naglalayon sa pandaigdigang laser giant na IPG.Ito ang natatanging bentahe ng tatak ng Guanghui upang lumikha ng mga produkto na may kalidad ng militar.Maraming taon na ang nakalilipas, nagsimula ang GW Laser na ayusin ang mga pwersang siyentipikong pananaliksik upang magsagawa ng tuluy-tuloy na paggalugad sa paglamig ng hangin at pagkawala ng init.Sa hinaharap, patuloy naming pagbubutihin ang aspetong ito, patuloy na pagbutihin ang katatagan ng mga produkto, isasakatuparan ang umuulit na pag-upgrade ng mga produkto at teknolohiya, at matugunan ang mga pangangailangan ng mas maraming industriya.mga pangangailangan sa pagproseso
Oras ng post: Mar-10-2022