У галіне лазернай апрацоўкі магутныя лазеры з высокай частатой паўтарэння становяцца асноўным абсталяваннем у прамысловай дакладнай вытворчасці. Аднак, паколькі шчыльнасць магутнасці працягвае расці, кіраванне тэмпературай стала ключавым вузкім месцам, якое абмяжоўвае прадукцыйнасць сістэмы, тэрмін службы і дакладнасць апрацоўкі. Традыцыйных рашэнняў для паветранага або простага вадкаснага астуджэння больш недастаткова. Інавацыйныя тэхналогіі астуджэння цяпер робяць значны крок наперад у галіне. У гэтым артыкуле прадстаўлены пяць перадавых рашэнняў для кіравання тэмпературай, якія дапамогуць вам дасягнуць эфектыўных і стабільных сістэм лазернай апрацоўкі.
1. Мікраканальнае вадкаснае астуджэнне: «сасудзістая сетка» для дакладнага кантролю тэмпературы
① Прынцып тэхналогіі:
Мікронныя каналы (50–200 мкм) убудаваныя ў модуль узмацнення лазера або аб'яднальнік валакон. Высокахуткасны цыркулюючы астуджальны агент (напрыклад, сумесі вады і гліколю) цячэ непасрэдна ў кантакце з крыніцай цяпла, дасягаючы надзвычай эфектыўнага рассейвання цяпла са шчыльнасцю цеплавога патоку, якая перавышае 1000 Вт/см².
② Асноўныя перавагі:
Паляпшэнне эфектыўнасці рассейвання цяпла ў 5–10 разоў у параўнанні з традыцыйным астуджэннем меднымі блокамі.
Падтрымлівае стабільную бесперапынную працу лазера магутнасцю больш за 10 кВт.
Кампактны памер дазваляе інтэграцыю ў мініяцюрныя лазерныя галоўкі, што ідэальна падыходзіць для вытворчых ліній з абмежаванай прасторай.
③ Прымяненне:
Паўправадніковыя модулі з бакавой накачкай, аб'яднальнікі валаконных лазераў, звышхуткія лазерныя ўзмацняльнікі.
2. Астуджэнне з дапамогай матэрыялу з фазавым пераходам (PCM): «цеплавы рэзервуар» для буферызацыі цяпла
① Прынцып тэхналогіі:
Выкарыстоўвае матэрыялы з фазавым пераходам (ФПМ), такія як парафін або металічныя сплавы, якія паглынаюць вялікую колькасць схаванага цяпла падчас пераходаў з цвёрдага ў вадкае стан, тым самым перыядычна буферуючы пікавыя цеплавыя нагрузкі.
② Асноўныя перавагі:
Паглынае кароткачасовае пікавае цяпло пры імпульснай лазернай апрацоўцы, зніжаючы імгненную нагрузку на сістэму астуджэння.
Зніжае спажыванне энергіі сістэмамі вадкаснага астуджэння да 40%.
③ Прымяненне:
Высокаэнергетычныя імпульсныя лазеры (напрыклад, квантава-чырвоныя лазеры), сістэмы 3D-друку з частымі пераходнымі цеплавымі ўдарамі.
3. Распаўсюджванне цяпла па цеплавых трубках: пасіўная «цеплавая магістраль»
① Прынцып тэхналогіі:
Выкарыстоўвае герметычныя вакуумныя трубкі, запоўненыя рабочай вадкасцю (напрыклад, вадкім металам), дзе цыклы выпарэння-кандэнсацыі хутка перадаюць лакалізаванае цяпло па ўсёй цеплавой падложцы.
② Асноўныя перавагі:
Цеплаправоднасць да 100 разоў вышэйшая за цеплаправоднасць медзі (>50 000 Вт/м·К), што дазваляе выраўноўваць тэмпературу пры нулявой энергіі.
Няма рухомых частак, не патрабуе абслугоўвання, тэрмін службы да 100 000 гадзін.
③ Прымяненне:
Лазерныя дыёдныя масівы высокай магутнасці, дакладныя аптычныя кампаненты (напрыклад, гальванометры, факусуючыя лінзы).
4. Астуджэнне струменевым ударам: «цеплагаснік» высокага ціску
① Прынцып тэхналогіі:
Масіў мікрафорсунак распыляе астуджальную вадкасць з высокай хуткасцю (>10 м/с) непасрэдна на паверхню крыніцы цяпла, парушаючы цеплавы памежны пласт і забяспечваючы надзвычайную канвектыўную цеплаперадачу.
② Асноўныя перавагі:
Лакальная магутнасць астуджэння да 2000 Вт/см², падыходзіць для аднакалавых валаконных лазераў магутнасцю ў адзін кілават.
Мэтанакіраванае астуджэнне высокатэмпературных зон (напрыклад, тарцоў лазерных крышталяў).
③ Прымяненне:
Аднамадальныя валаконныя лазеры высокай яркасці, нелінейнае астуджэнне крышталяў у звышхуткіх лазерах.
5. Інтэлектуальныя алгарытмы кіравання тэмпературай: «Астуджальны мозг» на базе штучнага інтэлекту
① Прынцып тэхналогіі:
Спалучае датчыкі тэмпературы, расходомеры і мадэлі штучнага інтэлекту для прагназавання цеплавых нагрузак у рэжыме рэальнага часу і дынамічнай карэкціроўкі параметраў астуджэння (напрыклад, хуткасці патоку, тэмпературы).
② Асноўныя перавагі:
Адаптыўная аптымізацыя энергіі павышае агульную эфектыўнасць больш чым на 25%.
Прагназуемае абслугоўванне: аналіз цеплавой карціны дазваляе загадзя папярэджваць аб старэнні крыніцы помпы, закаркаванні канала і г.д.
③ Прымяненне:
Інтэлектуальныя лазерныя рабочыя станцыі Industry 4.0, шматмодульныя паралельныя лазерныя сістэмы.
Па меры таго, як лазерная апрацоўка развіваецца ў напрамку павышэння магутнасці і дакладнасці, кіраванне тэмпературай ператварылася з «дапаможнай тэхналогіі» ў «асноўную адметную перавагу». Выбар інавацыйных рашэнняў для астуджэння не толькі падаўжае тэрмін службы абсталявання і паляпшае якасць апрацоўкі, але і значна зніжае агульныя эксплуатацыйныя выдаткі.
Час публікацыі: 16 красавіка 2025 г.