مین اسٹریم ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ مشینوں کی گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی کا ایک مختصر تجزیہ

پیش لفظ

فائبر لیزرز کے بڑھتے ہوئے استعمال کے ساتھ، فائبر لیزرز کی وشوسنییتا نے زیادہ سے زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے، جس میں لیزر آؤٹ پٹ کی کارکردگی کی وشوسنییتا، الیکٹرانک اجزاء کی وشوسنییتا، آپٹیکل آلات کی وشوسنییتا، سسٹمز کی وشوسنییتا وغیرہ شامل ہیں۔ان میں سے زیادہ تر کا تعلق خود لیزر کی تھرمل خصوصیات سے ہے۔اس کے علاوہ، درجہ حرارت لیزر کی کارکردگی، خاص طور پر آؤٹ پٹ پاور اور لیزر کی آؤٹ پٹ استحکام پر بہت اثر انداز ہوتا ہے۔

فائبر لیزر کی حرارت بنیادی طور پر پمپ کے ذریعہ اور حاصل کرنے والے گہا سے آتی ہے۔پمپ سورس کے لیے، اس کی تبدیلی کی کارکردگی تقریباً 50% ہے، جس کا مطلب یہ بھی ہے کہ آؤٹ پٹ آپٹیکل پاور کے مساوی توانائی حرارت کی صورت میں پیدا ہوتی ہے۔اگر گرمی کو وقت پر ختم نہیں کیا جاسکتا ہے تو، اندرونی چپ کا درجہ حرارت تیزی سے بڑھے گا، اور درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی لیزر کی مرکزی طول موج بڑھے گی۔گین کیویٹی کے لیے، پمپ لائٹ کے فعال گین فائبر میں داخل ہونے کے بعد، اس کا صرف ایک حصہ لیزر آؤٹ پٹ میں تبدیل ہوتا ہے، اور باقی توانائی گرمی کی توانائی میں بدل جاتی ہے۔تھرمل انرجی گین میڈیم کے درجہ حرارت میں اضافہ کرے گی، جس کے نتیجے میں فلوروسینس سپیکٹرم کو وسعت ملے گی اور بے ساختہ اخراج کی مختصر زندگی، اس طرح توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی میں کمی آئے گی۔لہذا، فائبر لیزرز کے لیے تھرمل مینجمنٹ کی غیر معمولی اہمیت ہے۔اس وقت عام طور پر استعمال ہونے والی تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجیز بنیادی طور پر ایئر کولڈ اور واٹر کولڈ ہیں۔ان میں سے، ایئر ٹھنڈا گرمی کی کھپت ٹیکنالوجی بنیادی طور پر کم پاور پلس لیزرز اور کم طاقت مسلسل لیزرز میں استعمال کیا جاتا ہے.زیادہ تر درمیانے اور اعلیٰ طاقت والے فائبر لیزر پانی سے ٹھنڈا ہونے والی گرمی کی کھپت کو مرکزی حرارت کی کھپت کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔

گرمی کو ختم کرنے کے دو طریقے

1. پانی کو ٹھنڈا کرنا

جیسا کہ نام سے ظاہر ہوتا ہے، واٹر کولنگ ہیٹ ایکسچینجر (جیسے واٹر کولنگ پلیٹ) کے ذریعے گرمی کو دور کرنے کے لیے پانی کا استعمال ہے۔اس کا کام کرنے کا اصول بھی بہت آسان ہے، یعنی چلر میں ٹھنڈا پانی پانی کے پائپ کے ذریعے ہیٹ ایکسچینجر میں بہتا ہے، اور پھر ہیٹ ایکسچینجر کی دوسری بندرگاہ سے باہر آتا ہے، اور پھر پانی کے پائپ کے ذریعے واپس چلر کی طرف بہتا ہے۔ .لیزر کے اندر سے حرارت کو دور کیا جاتا ہے۔

پانی سے ٹھنڈا گرمی کی کھپت کا طریقہ ایک سادہ ڈھانچہ ہے اور اسے برقرار رکھنا آسان ہے۔گرمی کی کھپت کی صلاحیت مضبوط ہے اور درجہ حرارت کی یکسانیت اچھی ہے۔لیزر کی ٹھنڈک کارکردگی کو زیادہ ٹھنڈک کرنے کی صلاحیت کے ساتھ چلر کا استعمال کرکے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔اس وقت مارکیٹ میں ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ مشینوں کو ضم کرنے اور فروخت کرنے والے 500 سے زیادہ مینوفیکچررز ہیں، اور وہ عام طور پر واٹر کولنگ کا استعمال کرتے ہیں۔تاہم، خود لیزر کے علاوہ، پانی کو ٹھنڈا کرنے والی ہاتھ سے پکڑی لیزر ویلڈنگ مشین کو اضافی چلرز اور پانی کی بھی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں آلات کے مجموعی حجم اور وزن میں خاطر خواہ اضافہ ہوتا ہے، اور استعمال کے محدود ماحول ہوتے ہیں۔

2. ایئر کولنگ

وسیع معنوں میں، ایئر ٹھنڈا گرمی کی کھپت سے مراد ہوا کی نقل و حرکت کو بڑھانے اور مشین کے اندر ہیٹ ایکسچینج کو مکمل کرنے کے لیے پنکھوں کا استعمال ہے۔ٹیکنالوجی کی بہتری کے ساتھ، بڑے لیزر مینوفیکچررز نے ایئر کولنگ اور گرمی کی کھپت کے میدان میں قدم رکھنا شروع کر دیا ہے۔گزشتہ سال جون میں، عالمی فائبر لیزر کمپنی I کمپنی نے ایئر کولڈ LightWELD 1500W ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ پروڈکٹ کا آغاز کیا۔اگست میں، GW نے چین میں ایئر کولڈ A1500W ذہین لیزر ویلڈنگ مشین کا آغاز کیا۔اکتوبر میں، Reci کمپنی بھی FCA1500 ایئر ٹھنڈا لیزر ویلڈنگ مشین جاری.لیزر

▲ ایئر کولڈ لیزر ویلڈر: ریکی، آئی پی جی، جی ڈبلیو

(تصویر انٹرنیٹ سے آئی ہے، اگر کوئی خلاف ورزی ہو تو اسے ڈیلیٹ کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں)

یہ تینوں لیزرز بنیادی طور پر ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ کے مارکیٹ سیگمنٹ کا مقصد ہیں۔ایئر کولڈ لیزر کام کو زیادہ لچکدار اور پورٹیبل بنا سکتے ہیں۔تینوں لیزر پانی کو ٹھنڈا کرنے والے اضافی آلات کے بغیر ہوا سے ٹھنڈا گرمی کی کھپت کا استعمال کرتے ہیں، جس سے اخراجات کم ہوتے ہیں۔ایک ہی وقت میں، سامان کا سائز اور وزن بہت کم ہو جاتا ہے.اگرچہ ان دونوں کو ایئر کولڈ لیزرز کہا جاتا ہے، لیکن استعمال ہونے والی ایئر کولڈ ہیٹ ڈسپیشن اسکیمیں مختلف ہیں، جن میں پنکھے کی کولنگ، ہیٹ پائپ ریڈی ایٹر کولنگ، اور کمپریسر کولنگ اور کولنگ شامل ہیں۔(1) پنکھے کی حرارت کی کھپت لیزر میں، پمپ سورس اور گین کیویٹی کے اندر پیدا ہونے والی حرارت کو اچھی تھرمل چالکتا (جیسے کاپر، ایلومینیم نائٹرائڈ وغیرہ) کے ساتھ سبسٹریٹ کا استعمال کرتے ہوئے ختم کیا جاتا ہے، اور پھر حرارت کو کنویکشن کے ذریعے ختم کیا جاتا ہے۔یہ طریقہ کنویکشن کولنگ کہلاتا ہے۔سیال کے بہاؤ کی محرک قوت کے مطابق محرک حرارت کی منتقلی کو قدرتی نقل و حمل اور جبری کنویکشن حرارت کی کھپت میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔بیرونی قوت کی غیر موجودگی میں، صرف سیال کے درجہ حرارت کا فرق ہیٹ ٹرانسفر کرنے کے لیے سیال کو بے ساختہ بہا سکتا ہے، جسے ہم قدرتی کنویکشن کہتے ہیں۔جب کوئی بیرونی قوت محرک ہوتی ہے، یعنی سیال پنکھے، پنکھے اور دیگر اجزاء سے چلتے ہیں۔بہاؤ، اس طرح گرمی کو ہٹاتا ہے، ہم اسے جبری کنویکشن کہتے ہیں۔انتہائی سست گرمی کی کھپت اور قدرتی نقل و حمل کے خراب اثر کی وجہ سے، یہ لیزرز کی گرمی کی کھپت کی ضروریات کو پوری طرح سے پورا نہیں کر سکتا۔لہذا، ہوا کے بہاؤ کو تیز کرنے اور قدرتی کنویکشن کو جبری کنویکشن میں تبدیل کرنے کے لیے پورے کولنگ سسٹم میں ایک پنکھا شامل کرنا ضروری ہے۔

▲ پنکھے کو ٹھنڈا کرنے کا اصول

(2) گرمی کو ختم کرنے کے لیے ہیٹ پائپ ریڈی ایٹر

ہیٹ پائپ ریڈی ایٹر کی گرمی کی کھپت کا مطلب یہ ہے کہ ہیٹ پائپ گرمی کی منتقلی کو حاصل کرنے کے لیے اپنے اندر کام کرنے والے مائع کی فیز تبدیلی پر انحصار کرتا ہے۔اس مائع کا ابلتا نقطہ کم ہے اور اسے اتار چڑھاؤ کرنا آسان ہے۔ہیٹ پائپ کا ایک سرا بخارات کا اختتام ہوتا ہے، جو لیزر کے اندر ہیٹ سنک سے جڑا ہوتا ہے۔دوسرے سرے کو کنڈینسیشن اینڈ ہے، جو بیرونی ہیٹ سنک اور پنکھے سے جڑا ہوا ہے۔ٹیوب کی دیوار میں مائع جذب کرنے والی وِک ہوتی ہے، جو کیپلیری غیر محفوظ مواد پر مشتمل ہوتی ہے۔جب لیزر کو گرم کیا جاتا ہے، بخارات کا اختتام گرم ہوتا ہے، کام کرنے والا مائع تیزی سے بخارات بن جاتا ہے، دباؤ کے فرق کے تحت بھاپ کنڈینسنگ سرے پر بہتی ہے، اور حرارت جاری ہوتی ہے، جو پنکھے کے ذریعے خارج ہوتی ہے۔ایک ہی وقت میں، بھاپ دوبارہ مائع میں گاڑھا ہو جاتا ہے، اور مائع بتی کے ذریعے بخارات کے حصے میں واپس بہہ جاتا ہے۔(اگر یہ کشش ثقل کی گرمی کا پائپ ہے تو، کوئی وِک نہیں ہے، اور مائع ٹیوب کی دیوار سے لگا رہتا ہے اور کشش ثقل کے ذریعے نیچے کے بخارات کے حصے میں واپس چلا جاتا ہے)۔یہ چکر نہیں رکتا، اور حرارت لیزر کے اندر سے باہر کی طرف منتقل ہو جاتی ہے۔

▲ ہیٹ پائپ ریڈی ایٹر کے حرارت کی کھپت کا اصول

آئی پی جی کا لائٹ ویلڈ 1500 ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ سسٹم ہیٹ پائپ ریڈی ایٹر کولنگ سلوشن استعمال کرتا ہے۔LightWELD کے ڈیزائن اور تیاری میں چھوٹے سائز اور ہلکے وزن کی خصوصیت ہے، جو موجودہ ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ مشین میں تبدیلیوں کی ایک نئی نسل کی طرف لے جاتی ہے۔ویلڈنگ کے علاوہ، یہ ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ اور صفائی کے افعال کو بھی سمجھتا ہے۔لائٹ ویلڈ ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ مشین ایئر کولنگ کا طریقہ اپناتی ہے، اضافی چلر آلات کے لیے بجلی کی کھپت کے بغیر، چلر پائپنگ، اجزاء، کنٹرول اور دیکھ بھال کے لنکس کو ختم کرتی ہے، لاگت کو کم کرتی ہے جبکہ پورٹیبلٹی میں اضافہ کرتی ہے اور سسٹم کی مجموعی اعتبار کو بہتر بناتی ہے۔

▲ لائٹ ویلڈ 1500 ہینڈ ہیلڈ لیزر ویلڈنگ سسٹم

(تصویر انٹرنیٹ سے آئی ہے، اگر کوئی خلاف ورزی ہو تو اسے ڈیلیٹ کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں)

(3) کمپریسر کولنگ اور کولنگ

کمپریسر ریفریجریشن اور گرمی کی کھپت کا اصول: کمپریسر ریفریجرینٹ کو کمپریس کرتا ہے، ریفریجرینٹ کو اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر گیس میں بدل دیتا ہے، اور بیرونی کنڈینسر کی طرف بہتا ہے۔ہائی ٹمپریچر اور ہائی پریشر گیس کو کم درجہ حرارت اور ہائی پریشر مائع میں گاڑھا کر دیا جاتا ہے، اور مائع کی وجہ سے پیدا ہونے والی حرارت پنکھے کے ساتھ مشین سے خارج ہوتی ہے۔کم درجہ حرارت اور زیادہ دباؤ والے مائع ریفریجرینٹ کو توسیعی والو کے ذریعے دباؤ میں لایا جاتا ہے اور یہ کم درجہ حرارت، کم دباؤ، آسانی سے بخارات بننے والی حالت بن جاتا ہے اور اندرونی بخارات میں بہہ جاتا ہے۔بخارات ٹھنڈک کے اثر کو حاصل کرنے کے لیے لیزر کے اندرونی درجہ حرارت کو کم کرنے کے لیے گرمی کو جذب کرتا ہے، اور پھر ریفریجرینٹ اعلی درجہ حرارت اور کم دباؤ والی گیس میں بخارات بن جاتا ہے۔بخارات کے ذریعے بخارات میں بننے والی گیس ریفریجرینٹ کو کمپریسر کے ذریعے دوبارہ کمپریس کیا جاتا ہے اور آگے پیچھے گردش کرتا ہے، جس سے مشین کے اندر گرمی کی کھپت کا احساس ہوتا ہے۔

▲ کمپریسر ریفریجریشن اور گرمی کی کھپت کا اصول

GW لیزر کے ذریعے شروع کی گئی A1500W اسمارٹ ایئر کولڈ ہینڈ ہیلڈ ویلڈنگ مشین کمپریسر کولنگ اور ہیٹ ڈسپیپشن سکیم کا استعمال کرتی ہے۔GW لیزر 976nm ٹیکنالوجی کی مسلسل تلاش اور اختراع پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔

976nm کی اعلیٰ فوٹو الیکٹرک تبادلوں کی کارکردگی کے ساتھ مل کر، اس نے تخلیقی طور پر ایئر کولڈ کولنگ کی صلاحیت کے مسئلے کو حل کیا، اور انڈسٹری میں پہلی ایئر کولڈ 976nm ٹیکنالوجی کا آغاز کیا، جس نے بجلی کی کھپت اور پورٹیبلٹی کے مسائل کو حل کیا، اور ایک بار پھر اس کی قیادت کی۔ فائبر لیزرز کی تکنیکی ترقی کی سمت۔اس ماڈل نے ویلڈنگ، کاٹنے اور صفائی کے تھری ان ون فنکشن کو محسوس کیا ہے۔

▲ GW لیزر A1500W اسمارٹ ایئر کولڈ ہینڈ ہیلڈ ویلڈر

کولنگ کے کئی طریقوں کا موازنہ

پنکھے کی کولنگ کی ساخت نسبتاً آسان ہے۔یہ آسانی سے ہیٹ سنک میں گرمی کو ہیٹ سنک میں پھیلاتا ہے، اور پھر پنکھے کے زبردستی کنویکشن کے ذریعے گرمی کو ختم کرنے کے لیے ہیٹ سنک اور محیطی ہوا کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو استعمال کرتا ہے۔جب موسم گرما میں محیط درجہ حرارت بہت زیادہ ہوتا ہے، تو ہیٹ سنک اور ہوا کے درمیان درجہ حرارت کا فرق بہت چھوٹا ہوتا ہے، اور گرمی کی کھپت کی صلاحیت بہت کم ہو جاتی ہے۔یہ صرف غیر فعال طور پر گرمی کو ختم کر سکتا ہے، ماحول سے بہت متاثر ہوتا ہے، اور درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول نہیں کر سکتا۔فائدہ یہ ہے کہ مجموعی سامان اور کنٹرول سسٹم آسان ہے۔

سادہ پنکھے کو ٹھنڈا کرنے کے طریقے کے مقابلے میں، ہیٹ پائپ ریڈی ایٹر میں زیادہ ہیٹ پائپ ہوتے ہیں، اس لیے اس کی ساخت نسبتاً پیچیدہ ہے۔یہ کام کرنے والے مواد کے بخارات اور گاڑھا ہونے پر انحصار کرتا ہے تاکہ گرمی کو ہیٹ سنک سے ہیٹ سنک میں تیزی سے منتقل کیا جا سکے اور پھر پنکھے کے ذریعے گرمی کو ہوا میں پھیلایا جا سکے۔یہ غیر فعال حرارت کی کھپت سے بھی تعلق رکھتا ہے، جو درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول نہیں کر سکتا اور ارد گرد کے درجہ حرارت سے بہت زیادہ پریشان ہوتا ہے۔

کمپریسر کولنگ اور گرمی کی کھپت اسکیم فعال گرمی کی کھپت سے تعلق رکھتی ہے۔کمپریسر اور ایکسپینشن والو کی موجودگی کی وجہ سے ریفریجرینٹ کے بہاؤ اور دباؤ کو ایڈجسٹ کرکے درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ایک ہی وقت میں، کنڈینسر میں ریفریجرنٹ کا درجہ حرارت ہیٹ سنک کے درجہ حرارت سے زیادہ ہوتا ہے، جو کہ تیزی سے گرمی پیدا کرنے کے لیے موزوں ہے۔ہوا میں منتقل.اس کا کنٹرول سسٹم زیادہ پیچیدہ ہے۔ایک ہی وقت میں، کیونکہ اس کی ساخت مندرجہ بالا دو اسکیموں سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے، اس کے مطابق سامان کا حجم اور وزن بھی بڑھایا جاتا ہے۔

زیادہ تر روایتی فائبر لیزر گرمی کو ختم کرنے کے لیے پانی کی ٹھنڈک کا استعمال کرتے ہیں۔سب سے پہلے، پانی کو کمپریسر ریفریجریشن کے ذریعے ٹھنڈا کیا جاتا ہے، اور پھر لیزر کو پانی سے ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔Guanghui لیزر کی ایئر کولڈ گرمی کی کھپت کی اسکیم براہ راست لیزر کو ٹھنڈا کرنے کے لئے کمپریسر کولنگ کا استعمال کرتی ہے، پانی کے وجود کو چھوڑ کر اور درمیانی گرمی کی منتقلی کے لنک کو ختم کرتی ہے، لہذا گرمی کی کھپت کی کارکردگی زیادہ ہے، اور حجم اور وزن کو چھوٹا کیا جا سکتا ہے.

لیبارٹری میں، ہم موسم گرما میں اعلی درجہ حرارت کے استعمال کے ماحول کی تقلید کے لیے 35 ° C سیٹ کرنے کے لیے ایک مستقل درجہ حرارت اور نمی کے ٹیسٹ باکس کا استعمال کرتے ہیں، اور حالت کے تحت مختلف ایئر کولنگ اسکیموں کے ساتھ لیزر کے اندرونی گین فائبر کے درجہ حرارت میں تبدیلی کی جانچ کرتے ہیں۔ مکمل 1500W پاور۔.تجرباتی اعداد و شمار سے، یہ واضح طور پر دیکھا جا سکتا ہے کہ فائبر کا درجہ حرارت پہلے چند منٹوں میں تیزی سے بڑھتا ہے اور تقریباً 10 منٹ میں مستحکم ہو جاتا ہے۔کمپریسر کے کولنگ اثر کی وجہ سے، لیزر کو فعال طور پر ٹھنڈا کیا جا سکتا ہے، لہذا درجہ حرارت 60 ° C سے نیچے کنٹرول کیا جا سکتا ہے، اور درجہ حرارت کی تبدیلی نسبتا مستحکم ہے؛جبکہ دیگر دو صرف غیر فعال حرارت کی کھپت پر انحصار کر سکتے ہیں، لہذا اندرونی درجہ حرارت کمپریسر کولنگ سکیم سے تھوڑا زیادہ ہے؛، ہیٹ پائپ کی اعلی حرارت کی منتقلی کی کارکردگی کی وجہ سے، لیزر کے اندر سے گرمی کو اچھی طرح سے برآمد کیا جاسکتا ہے، لہذا اس کا اندرونی درجہ حرارت خالص پنکھے سے کم ہے، اور درجہ حرارت میں اضافہ زیادہ نرم ہے۔

▲ درجہ حرارت وقت کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے جب لیزر مختلف ایئر کولنگ اسکیموں کے ساتھ 1.5kW لیزر آؤٹ پٹ کرتا ہے۔

(لیبارٹری کے اعداد و شمار، اصل فیلڈ کے استعمال سے انحراف ہو سکتا ہے)

ایپیلاگ

فائبر لیزرز کے میدان میں، جی ڈبلیو لیزر کا مقصد ہمیشہ عالمی لیزر دیو آئی پی جی پر رہا ہے۔فوجی معیار کے ساتھ مصنوعات تیار کرنا گوانگھوئی کا منفرد برانڈ فائدہ ہے۔کئی سال پہلے، GW لیزر نے سائنسی تحقیقی قوتوں کو منظم کرنا شروع کیا تاکہ ہوا کی ٹھنڈک اور گرمی کی کھپت میں مسلسل تلاش کی جا سکے۔مستقبل میں، ہم اس پہلو کو بہتر بناتے رہیں گے، مصنوعات کے استحکام کو مسلسل بہتر بناتے رہیں گے، مصنوعات اور ٹیکنالوجیز کے بار بار اپ گریڈ کا احساس کریں گے، اور مزید صنعتوں کی ضروریات کو پورا کریں گے۔پروسیسنگ کی ضروریات