Muqaddima
Tolali lazerlarning ortib borayotgan qo'llanilishi bilan, tolali lazerlarning ishonchliligi tobora ko'proq e'tiborni tortdi, jumladan, lazer chiqishining ishonchliligi, elektron komponentlarning ishonchliligi, optik qurilmalarning ishonchliligi, tizimlarning ishonchliligi va boshqalar. Kuting.Ularning aksariyati lazerning termal xususiyatlari bilan chambarchas bog'liq.Bundan tashqari, harorat lazerning ishlashiga, ayniqsa, lazerning chiqish quvvati va chiqish barqarorligiga katta ta'sir ko'rsatadi.
Elyaf lazerining issiqligi asosan nasos manbasidan va daromad bo'shlig'idan keladi.Nasos manbai uchun uning konversiya samaradorligi taxminan 50% ni tashkil qiladi, bu shuningdek, issiqlik shaklida chiqish optik quvvatiga teng energiya hosil bo'lishini anglatadi.Agar issiqlik o'z vaqtida tarqalmasa, ichki chipning harorati tez ko'tariladi va harorat ko'tarilganda lazerning markaziy to'lqin uzunligi siljiydi.Daromad bo'shlig'i uchun nasos nuri faol daromad tolasiga kirgandan so'ng, uning faqat bir qismi lazer chiqishiga aylanadi, qolgan energiya esa issiqlik energiyasiga aylanadi.Issiqlik energiyasi daromad muhitining haroratini oshiradi, natijada flüoresans spektrining kengayishi va o'z-o'zidan emissiyaning qisqa umri bo'ladi va shu bilan energiya konversiya samaradorligini pasaytiradi.Shuning uchun termal boshqaruv tolali lazerlar uchun ahamiyatsiz ahamiyatga ega.Hozirgi vaqtda tez-tez ishlatiladigan issiqlik boshqaruvi texnologiyalari asosan havo bilan sovutilgan va suv bilan sovutilgan.Ular orasida havo sovutgichli issiqlik tarqalish texnologiyasi asosan past quvvatli impulsli lazerlarda va past quvvatli uzluksiz lazerlarda qo'llaniladi.O'rta va yuqori quvvatli tolali lazerlarning aksariyati asosiy issiqlik tarqalishi sifatida suv bilan sovutilgan issiqlik tarqalishidan foydalanadi.
Issiqlikni yo'qotishning ikki yo'li
1. Suvni sovutish
Nomidan ko'rinib turibdiki, suvni sovutish - bu issiqlik almashinuvchisi (masalan, suv sovutish plitasi) orqali issiqlikni olish uchun suvdan foydalanish.Uning ishlash printsipi ham juda oddiy, ya'ni chillerdagi sovuq suv suv quvuri orqali issiqlik almashtirgichga oqadi va keyin issiqlik almashtirgichning boshqa portidan chiqadi va keyin suv quvuri orqali sovutgichga qaytib keladi. .Issiqlik lazerning ichki qismidan olib tashlanadi.
Suv bilan sovutilgan issiqlik tarqalish usuli oddiy tuzilishga ega va uni saqlash oson;issiqlik tarqalish qobiliyati kuchli va haroratning bir xilligi yaxshi.Lazerning sovutish ishlashi kattaroq sovutish quvvatiga ega chiller yordamida yaxshilanishi mumkin.Hozirgi vaqtda bozorda qo'lda lazerli payvandlash mashinalarini birlashtirgan va sotadigan 500 dan ortiq ishlab chiqaruvchilar mavjud va ular odatda suvni sovutishdan foydalanadilar.Biroq, lazerning o'ziga qo'shimcha ravishda, suvni sovutadigan qo'lda ishlaydigan lazerli payvandlash mashinasi ham qo'shimcha sovutgichlar va suvni talab qiladi, bu esa uskunaning umumiy hajmi va og'irligining sezilarli darajada oshishiga va cheklangan foydalanish muhitiga olib keladi.
2. Havoni sovutish
Keng ma'noda, havo sovutgichli issiqlik tarqalishi, havo konvektsiyasini va mashina ichidagi to'liq issiqlik almashinuvini kuchaytirish uchun fanatlardan foydalanishni anglatadi.Texnologiyani takomillashtirish bilan yirik lazer ishlab chiqaruvchilari havoni sovutish va issiqlik tarqalishiga qadam qo'yishni boshladilar.O'tgan yilning iyun oyida global tolali lazer giganti I kompaniyasi havo sovutgichli LightWELD 1500W qo'lda lazerli payvandlash mahsulotini ishga tushirdi;avgust oyida GW Xitoyda havo sovutgichli A1500W aqlli lazerli payvandlash mashinasini ishga tushirdi;oktyabr oyida Reci kompaniyasi FCA1500 havo sovutgichli lazerli payvandlash mashinasini ham chiqardi.lazer.
▲ Havo sovutgichli lazerli payvandchi: reci, IPG, GW
(Rasm Internetdan olingan, agar biron bir qoidabuzarlik bo'lsa, uni o'chirish uchun biz bilan bog'laning)
Ushbu uchta lazer asosan qo'lda lazerli payvandlash bozori segmentiga qaratilgan.Havo bilan sovutilgan lazerlar ishni yanada moslashuvchan va ko'chma qilishlari mumkin.Barcha uchta lazer qo'shimcha suv sovutish uskunalarisiz havo bilan sovutilgan issiqlik tarqalishidan foydalanadi, bu esa xarajatlarni kamaytiradi.Shu bilan birga, uskunaning hajmi va og'irligi sezilarli darajada kamayadi.Ularning ikkalasi ham havo bilan sovutilgan lazerlar deb ataladigan bo'lsa-da, ishlatiladigan havo bilan sovutilgan issiqlik tarqalish sxemalari, jumladan, fan sovutish, issiqlik quvurlari radiatorini sovutish va kompressorni sovutish va sovutish.(1) Fanning issiqlik tarqalishi Lazerda nasos manbai va qozon bo'shlig'ida hosil bo'lgan issiqlik yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi (mis, alyuminiy nitridi va boshqalar) bo'lgan substrat yordamida chiqariladi va keyin issiqlik konveksiya orqali tarqaladi.Bu usul konveksiya sovutish deb ataladi.Suyuqlik oqimining harakatlantiruvchi kuchiga ko'ra konvektiv issiqlik uzatishni tabiiy konvektsiya va majburiy konveksiya issiqlik tarqalishiga bo'lish mumkin.Tashqi kuch bo'lmasa, faqat suyuqlikning harorat farqi suyuqlikning o'z-o'zidan issiqlik o'tkazuvchanligini o'tkazishi mumkin, biz buni tabiiy konveksiya deb ataymiz;tashqi harakatlantiruvchi kuch mavjud bo'lganda, ya'ni suyuqlik fanatlar, fanatlar va boshqa komponentlar tomonidan boshqariladi.oqim, shu bilan issiqlikni olib tashlaydi, biz uni majburiy konvektsiya deb ataymiz.Juda sekin issiqlik tarqalishi va tabiiy konveksiyaning yomon ta'siri tufayli u lazerlarning issiqlik tarqalishi talablariga to'liq javob bera olmaydi.Shuning uchun havo oqimini tezlashtirish va tabiiy konvektsiyani majburiy konvektsiyaga aylantirish uchun butun sovutish tizimiga fan qo'shish kerak.
▲ Fanni sovutish printsipi
(2) Issiqlikni tarqatish uchun issiqlik trubkasi radiatori
Issiqlik trubkasi radiatorining issiqlik tarqalishi issiqlik trubkasi issiqlik uzatishga erishish uchun o'z ichidagi ishchi suyuqlikning faza o'zgarishiga tayanishini anglatadi.Bu suyuqlik past qaynash nuqtasiga ega va uchib ketishi oson.Issiqlik trubasining bir uchi bug'lanish uchi bo'lib, u lazer ichidagi issiqlik qabul qiluvchiga ulanadi;ikkinchi uchi - tashqi issiqlik qabul qiluvchi va fanga ulangan kondensatsiya uchi.Quvur devorida suyuqlikni yutuvchi tayoq bor, u kapillyar g'ovakli materiallardan iborat.Lazer qizdirilganda, bug'lanish uchi isitiladi, ishlaydigan suyuqlik tez bug'lanadi, bug 'bosim farqi ostida kondensatsiya uchiga oqib o'tadi va issiqlik chiqariladi, bu fan orqali chiqariladi;bir vaqtning o'zida bug' yana suyuqlikka kondensatsiyalanadi va suyuqlik tayoqcha orqali bug'lanish qismiga qaytib keladi.(Agar u tortishish issiqlik trubkasi bo'lsa, unda hech qanday tayoq yo'q va suyuqlik quvur devoriga yopishadi va tortishish kuchi bilan pastki bug'lanish qismiga qaytib ketadi).Bu tsikl to'xtamaydi va issiqlik lazerning ichki qismidan tashqi tomonga o'tkaziladi.
▲ Issiqlik quvurlari radiatorining issiqlik tarqalishi printsipi
IPG ning LightWELD 1500 qo'lda lazerli payvandlash tizimi issiqlik quvurlari radiatorini sovutish eritmasidan foydalanadi.LightWELD dizayni va ishlab chiqarilishi kichik o'lchamlari va engilligi bilan ajralib turadi, bu esa joriy lazerli payvandlash mashinasida yangi avlod o'zgarishlariga olib keladi.Payvandlashdan tashqari, u qo'lda lazerli payvandlash va tozalash funktsiyalarini ham amalga oshiradi.LightWELD qo'lda ishlaydigan lazerli payvandlash mashinasi qo'shimcha chiller uskunalari tomonidan talab qilinadigan quvvat sarfisiz havo sovutish usulini qo'llaydi, chiller quvurlari, komponentlar, nazorat va texnik xizmat ko'rsatish aloqalarini yo'q qiladi, portativlikni oshiradi va tizimning umumiy ishonchliligini oshiradi.
▲ LightWELD 1500 qo'lda lazerli payvandlash tizimi
(Rasm Internetdan olingan, agar biron bir qoidabuzarlik bo'lsa, uni o'chirish uchun biz bilan bog'laning)
(3) Kompressorni sovutish va sovutish
Kompressorni sovutish va issiqlik tarqalishi printsipi: Kompressor sovutgichni siqadi, sovutgichni yuqori haroratli va yuqori bosimli gazga aylantiradi va tashqi kondensatorga oqadi.Yuqori harorat va yuqori bosimli gaz past haroratli va yuqori bosimli suyuqlikka kondensatsiyalanadi va suyultirish natijasida hosil bo'lgan issiqlik fan bilan birga mashinadan chiqariladi.Past haroratli va yuqori bosimli suyuq sovutgich kengaytirish valfi orqali bosimsizlanadi va past haroratli, past bosimli, oson bug'lanadigan holatga aylanadi va ichki evaporatatorga oqadi.Evaporatator sovutish effektiga erishish uchun lazerning ichki haroratini pasaytirish uchun issiqlikni yutadi, so'ngra sovutgich yuqori harorat va past bosimli gazga aylanadi.Evaporatator tomonidan bug'langan gaz sovutgichi kompressor tomonidan yana siqiladi va oldinga va orqaga aylanadi, bu esa mashina ichidagi issiqlik tarqalishini amalga oshiradi.
▲ Kompressorni sovutish va issiqlikni tarqatish printsipi
GW Laser tomonidan ishga tushirilgan A1500W aqlli havo sovutgichli qo'lda payvandlash mashinasi kompressorni sovutish va issiqlikni tarqatish sxemasidan foydalanadi.GW Laser 976nm texnologiyasini uzluksiz izlanish va innovatsiyalarga qaratadi
976 nm yuqori fotoelektrik konversiya samaradorligi bilan birgalikda u havo bilan sovutilgan sovutish quvvati muammosini ijodiy hal qildi va sanoatda birinchi havo sovutadigan 976 nm texnologiyasini ishga tushirdi, bu energiya iste'moli va portativlik muammolarini hal qildi va yana bir bor etakchilik qildi. tolali lazerlarning texnologik rivojlanish yo'nalishi.Ushbu model payvandlash, kesish va tozalashning uchta birida funktsiyasini amalga oshirdi.
▲ GW Laser A1500W Smart Havo sovutgichli qo'lda payvandlash apparati
Bir necha sovutish usullarini solishtirish
Fanni sovutishning tuzilishi nisbatan oddiy.U shunchaki issiqlik qabul qilgichdagi issiqlikni issiqlik qabul qiluvchiga tarqatadi va keyin fanning majburiy konvektsiyasi orqali issiqlikni tarqatish uchun issiqlik qabul qiluvchi va atrof-muhit havosi o'rtasidagi harorat farqidan foydalanadi.Yozda atrof-muhit harorati juda yuqori bo'lsa, issiqlik qabul qiluvchi va havo o'rtasidagi harorat farqi juda kichik va issiqlik tarqalish qobiliyati sezilarli darajada kamayadi.U faqat passiv issiqlikni tarqatishi mumkin, atrof-muhitga katta ta'sir ko'rsatadi va haroratni aniq nazorat qila olmaydi.Afzallik shundaki, umumiy jihozlar va boshqaruv tizimi oddiy.
Oddiy fan sovutish usuli bilan solishtirganda, issiqlik trubkasi radiatorida ko'proq issiqlik quvurlari mavjud, shuning uchun uning tuzilishi nisbatan murakkab.Issiqlikni issiqlik qabul qiluvchidan issiqlik qabul qiluvchiga tezda o'tkazish va keyin issiqlikni fan orqali havoga tarqatish uchun ishchi materialning bug'lanishi va kondensatsiyasiga tayanadi.Bundan tashqari, u haroratni aniq nazorat qila olmaydigan va atrofdagi haroratdan juda bezovta bo'lgan passiv issiqlik tarqalishiga tegishli.
Kompressorni sovutish va issiqlikni tarqatish sxemasi faol issiqlik tarqalishiga tegishli.Kompressor va kengaytirish klapanining mavjudligi tufayli haroratni sovutgichning oqimi va bosimini sozlash orqali aniq nazorat qilish mumkin.Shu bilan birga, kondensatordagi sovutgichning harorati issiqlik qabul qiluvchidan yuqori bo'lib, bu tez issiqlik hosil bo'lishiga yordam beradi.havoga uzatiladi.Uning boshqaruv tizimi ancha murakkab;shu bilan birga, uning tuzilishi yuqoridagi ikkita sxemaga qaraganda ancha murakkab bo'lganligi sababli, uskunaning hajmi va og'irligi ham shunga mos ravishda oshiriladi.
An'anaviy tolali lazerlarning aksariyati issiqlikni yo'qotish uchun suvni sovutishdan foydalanadi.Birinchidan, suv kompressorli sovutgich bilan sovutiladi, so'ngra lazer suv bilan sovutiladi.Guanghui lazerining havo bilan sovutilgan issiqlik tarqalish sxemasi to'g'ridan-to'g'ri lazerni sovutish uchun kompressorli sovutishdan foydalanadi, suv mavjudligidan voz kechadi va oraliq issiqlik uzatish aloqasini yo'q qiladi, shuning uchun issiqlik tarqalish samaradorligi yuqori bo'ladi va hajm va og'irlik kichikroq bo'lishi mumkin.
Laboratoriyada biz yozda yuqori haroratli foydalanish muhitini simulyatsiya qilish uchun 35 ° C ni o'rnatish uchun doimiy harorat va namlik sinov qutisidan foydalanamiz va lazerning ichki daromadli tolasining harorat o'zgarishini turli xil havo sovutish sxemalari bilan sinovdan o'tkazamiz. to'liq 1500 Vt quvvatga ega..Eksperimental ma'lumotlardan aniq ko'rinib turibdiki, tolaning harorati dastlabki bir necha daqiqada eksponent ravishda oshadi va taxminan 10 daqiqada barqarorlashadi.Kompressorning sovutish effekti tufayli lazer faol ravishda sovutilishi mumkin, shuning uchun harorat 60 °C dan pastroqda nazorat qilinishi mumkin va harorat o'zgarishi nisbatan barqaror;qolgan ikkitasi faqat passiv issiqlik tarqalishiga tayanishi mumkin, shuning uchun ichki harorat kompressorni sovutish sxemasidan bir oz yuqoriroq;, Issiqlik trubasining yuqori issiqlik uzatish samaradorligi tufayli issiqlik lazerning ichki qismidan yaxshi eksport qilinishi mumkin, shuning uchun uning ichki harorati sof fandan past bo'ladi va harorat ko'tarilishi yumshoqroq.
▲ Lazer turli xil havo sovutish sxemalari bilan 1,5 kVt lazer chiqarganda harorat vaqt o'zgarishi bilan o'zgaradi.
(laboratoriya ma'lumotlari, daladan haqiqiy foydalanishdan og'ishlar bo'lishi mumkin)
Epilog
Elyaf lazerlari sohasida GW Laser har doim global lazer giganti IPGni maqsad qilib olgan.Harbiy sifatga ega mahsulotlarni yaratish Guanghui-ning noyob brend afzalligi.Ko'p yillar oldin GW Laser havoni sovutish va issiqlik tarqalishida uzluksiz qidiruv ishlarini olib borish uchun ilmiy tadqiqot kuchlarini tashkil qila boshladi.Kelajakda biz ushbu jihatni takomillashtirishni davom ettiramiz, mahsulotlarning barqarorligini doimiy ravishda yaxshilaymiz, mahsulot va texnologiyalarni takroriy yangilashni amalga oshiramiz va ko'proq sanoat ehtiyojlarini qondiramiz.qayta ishlash ehtiyojlari
Yuborilgan vaqt: 2022-yil 10-mart