ლაზერული დამუშავების ხუთი უახლესი თერმული მართვის ტექნოლოგია

ლაზერული დამუშავების სფეროში, მაღალი სიმძლავრის, მაღალი გამეორების სიხშირის ლაზერები სამრეწველო ზუსტი წარმოების ძირითად აღჭურვილობად იქცევა. თუმცა, სიმძლავრის სიმკვრივის ზრდასთან ერთად, თერმული მართვა მთავარ შემაფერხებელ ფაქტორად იქცა, რომელიც ზღუდავს სისტემის მუშაობას, სიცოცხლის ხანგრძლივობას და დამუშავების სიზუსტეს. ტრადიციული ჰაერით ან მარტივი თხევადი გაგრილების გადაწყვეტილებები აღარ არის საკმარისი. ინოვაციური გაგრილების ტექნოლოგიები ახლა ინდუსტრიაში წინსვლისკენ მიისწრაფვის. ეს სტატია წარმოგიდგენთ ხუთ მოწინავე თერმული მართვის გადაწყვეტას, რომელიც დაგეხმარებათ ეფექტური და სტაბილური ლაზერული დამუშავების სისტემების მიღწევაში.

1. მიკროარხული სითხით გაგრილება: „სისხლძარღვოვანი ქსელი“ ტემპერატურის ზუსტი კონტროლისთვის

① ტექნოლოგიის პრინციპი:

მიკრონის მასშტაბის არხები (50–200 მკმ) ჩაშენებულია ლაზერული გამაძლიერებლის მოდულში ან ბოჭკოვან შემაერთებელში. მაღალსიჩქარიანი ცირკულირებადი გამაგრილებელი (მაგალითად, წყალ-გლიკოლის ნარევი) პირდაპირ სითბოს წყაროსთან კონტაქტში მიედინება, რაც უკიდურესად ეფექტურ სითბოს გაფრქვევას აღწევს 1000 ვტ/სმ²-ზე მეტი სითბოს ნაკადის სიმკვრივით.

② ძირითადი უპირატესობები:

სითბოს გაფრქვევის ეფექტურობის 5–10-ჯერ გაუმჯობესება ტრადიციულ სპილენძის ბლოკურ გაგრილებასთან შედარებით.

უზრუნველყოფს სტაბილურ უწყვეტ ლაზერულ მუშაობას 10 კვტ-ზე მეტი სიმძლავრით.

კომპაქტური ზომა საშუალებას იძლევა ინტეგრირდეს მინიატურულ ლაზერულ თავებში, რაც იდეალურია შეზღუდული სივრცის მქონე საწარმოო ხაზებისთვის.

③ გამოყენება:

ნახევარგამტარული გვერდითი ტუმბოს მოდულები, ბოჭკოვანი ლაზერული კომბინატორები, ულტრასწრაფი ლაზერული გამაძლიერებლები.

2. ფაზური ცვლილების მასალის (PCM) გაგრილება: „თერმული რეზერვუარი“ სითბოს ბუფერიზაციისთვის

① ტექნოლოგიის პრინციპი:

იყენებს ფაზის შეცვლის მასალებს (PCMs), როგორიცაა პარაფინი ან ლითონის შენადნობები, რომლებიც შთანთქავენ დიდი რაოდენობით ლატენტურ სითბოს მყარი-სითხე გადასვლის დროს, რითაც პერიოდულად ახდენენ პიკური თერმული დატვირთვების ბუფერიზაციას.

② ძირითადი უპირატესობები:

იმპულსური ლაზერული დამუშავების დროს შთანთქავს გარდამავალ პიკურ სითბოს, რაც ამცირებს გაგრილების სისტემაზე მყისიერ დატვირთვას.

თხევადი გაგრილების სისტემების ენერგომოხმარებას 40%-მდე ამცირებს.

③ გამოყენება:

მაღალი ენერგიის პულსირებული ლაზერები (მაგ., QCW ლაზერები), 3D ბეჭდვის სისტემები ხშირი გარდამავალი თერმული შოკებით.

3. თბომილზე თერმული გავრცელება: პასიური „თერმული მაგისტრალი“

① ტექნოლოგიის პრინციპი:

იყენებს დალუქულ ვაკუუმურ მილებს, რომლებიც სავსეა სამუშაო სითხით (მაგალითად, თხევადი ლითონით), სადაც აორთქლება-კონდენსაციის ციკლები სწრაფად გადასცემს ლოკალიზებულ სითბოს მთელ თერმულ სუბსტრატზე.

② ძირითადი უპირატესობები:

თბოგამტარობა სპილენძის თბოგამტარობაზე 100-ჯერ მეტია (>50,000 W/m·K), რაც ნულოვანი ენერგიის თერმული გათანაბრების საშუალებას იძლევა.

მოძრავი ნაწილების გარეშე, არ საჭიროებს მოვლას, აქვს 100 000 საათამდე მომსახურების ვადა.

③ გამოყენება:

მაღალი სიმძლავრის ლაზერული დიოდური მასივები, ზუსტი ოპტიკური კომპონენტები (მაგ., გალვანომეტრები, ფოკუსირების ლინზები).

4. ჭავლური დარტყმითი გაგრილება: მაღალი წნევის „თბომაქრი“

① ტექნოლოგიის პრინციპი:

მიკრო-საქშენების ნაკრები მაღალი სიჩქარით (>10 მ/წმ) აფრქვევს გამაგრილებელს პირდაპირ სითბოს წყაროს ზედაპირზე, არღვევს თერმულ სასაზღვრო ფენას და უზრუნველყოფს ექსტრემალურ კონვექციურ სითბოს გადაცემას.

② ძირითადი უპირატესობები:

ლოკალური გაგრილების სიმძლავრე 2000 ვტ/სმ²-მდე, შესაფერისია კილოვატიანი ერთრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ლაზერებისთვის.

მაღალი ტემპერატურის ზონების (მაგ., ლაზერული კრისტალური ბოლოების) მიზნობრივი გაგრილება.

③ გამოყენება:

ერთრეჟიმიანი მაღალი სიკაშკაშის ბოჭკოვანი ლაზერები, არაწრფივი კრისტალური გაგრილება ულტრასწრაფ ლაზერებში.

5. ინტელექტუალური თერმული მართვის ალგორითმები: ხელოვნური ინტელექტით მართული „გამაგრილებელი ტვინი“

① ტექნოლოგიის პრინციპი:

აერთიანებს ტემპერატურის სენსორებს, ნაკადის მრიცხველებს და ხელოვნური ინტელექტის მოდელებს თერმული დატვირთვის რეალურ დროში პროგნოზირებისა და გაგრილების პარამეტრების (მაგ., ნაკადის სიჩქარე, ტემპერატურა) დინამიურად რეგულირებისთვის.

② ძირითადი უპირატესობები:

ადაპტური ენერგიის ოპტიმიზაცია საერთო ეფექტურობას 25%-ზე მეტით აუმჯობესებს.

პროგნოზირებადი ტექნიკური მომსახურება: თერმული სტრუქტურის ანალიზი საშუალებას იძლევა ადრეული გაფრთხილების მიცემის ტუმბოს წყაროს დაბერების, არხის ბლოკირების და ა.შ. შესახებ.

③ გამოყენება:

ინდუსტრია 4.0 ინტელექტუალური ლაზერული სამუშაო სადგურები, მრავალმოდულიანი პარალელური ლაზერული სისტემები.

ლაზერული დამუშავების უფრო მაღალი სიმძლავრისა და სიზუსტისკენ განვითარებასთან ერთად, თერმული მართვა „დამხმარე ტექნოლოგიიდან“ „ძირითად განმასხვავებელ უპირატესობად“ განვითარდა. ინოვაციური გაგრილების გადაწყვეტილებების არჩევა არა მხოლოდ ახანგრძლივებს აღჭურვილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობას და აუმჯობესებს დამუშავების ხარისხს, არამედ მნიშვნელოვნად ამცირებს საერთო საოპერაციო ხარჯებს.