Lasertöötluse valdkonnas on suure võimsusega ja suure kordumissagedusega laserid muutumas tööstusliku täppistöötluse põhiseadmeteks. Kuid kuna võimsustihedus jätkuvalt kasvab, on termohaldus muutunud peamiseks kitsaskohaks, mis piirab süsteemi jõudlust, eluiga ja töötlemise täpsust. Traditsioonilised õhk- või lihtsad vedelikjahutuslahendused ei ole enam piisavad. Uuenduslikud jahutustehnoloogiad on nüüd tööstuses edasiviivad. See artikkel tutvustab viit täiustatud termohalduslahendust, mis aitavad teil saavutada tõhusaid ja stabiilseid lasertöötlussüsteeme.
1. Mikrokanaliline vedelikjahutus: täpse temperatuuri reguleerimise „vaskulaarne võrgustik”
① Tehnoloogia põhimõte:
Laseri võimendusmoodulisse või kiudude kombineerijasse on sisse ehitatud mikronisuurused kanalid (50–200 μm). Kiirelt ringlev jahutusvedelik (näiteks vee-glükooli segu) voolab otse soojusallikaga kokku, saavutades äärmiselt tõhusa soojuse hajumise soojusvoo tihedusega üle 1000 W/cm².
② Peamised eelised:
5–10 korda parem soojuseralduse efektiivsus võrreldes traditsioonilise vaskplokkjahutusega.
Toetab stabiilset pidevat laserit võimsusega üle 10 kW.
Kompaktne suurus võimaldab integreerimist miniatuursetesse laserpeadesse, mis sobib ideaalselt ruumipiirangutega tootmisliinidele.
③ Rakendused:
Pooljuhtide külgpumpamisega moodulid, kiudlaserite kombineerijad, ülikiired laservõimendid.
2. Faasimuutusmaterjali (PCM) jahutamine: soojuspuhverdamise „soojusreservuaar”
① Tehnoloogia põhimõte:
Kasutab faasimuutusmaterjale (PCM-e), näiteks parafiinvaha või metallisulameid, mis neelavad tahke-vedela ülemineku ajal suures koguses latentset soojust, puhverdades seeläbi perioodiliselt tippkoormusi.
② Peamised eelised:
Neelab impulsslaseriga töötlemisel mööduvat tippsoojust, vähendades jahutussüsteemi hetkelist koormust.
Vähendab vedelikjahutussüsteemide energiatarbimist kuni 40%.
③ Rakendused:
Suure energiaga impulsslaserid (nt QCW-laserid), 3D-printimissüsteemid sagedaste mööduvate termiliste löökidega.
3. Soojustorude termiline levik: passiivne „termiline maantee”
① Tehnoloogia põhimõte:
Kasutab töövedelikuga (näiteks vedela metalliga) täidetud suletud vaakumtorusid, kus aurustumise-kondenseerumise tsüklid kannavad lokaliseeritud soojuse kiiresti üle kogu termilise aluspinna.
② Peamised eelised:
Soojusjuhtivus kuni 100 korda vase omast (>50 000 W/m·K), mis võimaldab nullenergia soojusühtlust.
Liikuvate osadeta, hooldusvaba ja elueaga kuni 100 000 tundi.
③ Rakendused:
Suure võimsusega laserdioodide massiivid, täppisoptilised komponendid (nt galvanomeetrid, fokuseerivad läätsed).
4. Jet Impingement jahutus: kõrgsurve „soojuskustuti”
① Tehnoloogia põhimõte:
Mikrodüüside massiiv pihustab jahutusvedelikku suurel kiirusel (>10 m/s) otse soojusallika pinnale, lõhudes termilist piirkihti ja võimaldades äärmuslikku konvektiivset soojusülekannet.
② Peamised eelised:
Kohalik jahutusvõimsus kuni 2000 W/cm², sobib kilovatt-tasemel ühemoodilistele kiudlaseritele.
Kõrge temperatuuriga tsoonide (nt laserkristallide otspindade) sihipärane jahutamine.
③ Rakendused:
Ühemoodilised suure heledusega kiudlaserid, mittelineaarne kristallide jahutamine ülikiiretes laserites.
5. Intelligentsed termohalduse algoritmid: tehisintellektil põhinev „jahutav aju”
① Tehnoloogia põhimõte:
Kombineerib temperatuuriandureid, voolumõõtureid ja tehisintellekti mudeleid, et ennustada termilisi koormusi reaalajas ja reguleerida dünaamiliselt jahutusparameetreid (nt voolukiirus, temperatuur).
② Peamised eelised:
Adaptiivne energia optimeerimine parandab üldist efektiivsust enam kui 25%.
Ennustav hooldus: termilise mustri analüüs võimaldab varakult hoiatada pumbaallika vananemise, kanali ummistuse jms eest.
③ Rakendused:
Tööstus 4.0 intelligentsed lasertööjaamad, mitme mooduliga paralleelsed lasersüsteemid.
Lasertöötluse arenedes suurema võimsuse ja täpsuse suunas on soojusjuhtimine arenenud „toetavast tehnoloogiast“ „peamiseks eristavaks eeliseks“. Uuenduslike jahutuslahenduste valimine mitte ainult ei pikenda seadmete eluiga ja paranda töötlemise kvaliteeti, vaid vähendab oluliselt ka kogu tegevuskulusid.
Postituse aeg: 16. aprill 2025