راهنمای انتخاب چیلر لیزر فیبر برای سطوح توان مختلف

سرمازد لیزر فیبر : تطبیق ظرفیت خنک‌کنندگی با توان – واقعیت‌های حرارتی

چرا بار حرارتی از توان نامی بیشتر است: در نظر گرفتن کارایی دیود، تلفات اتصال و گرمای کابینت

سیستم‌های بیشتر فیبر لیزری توانایی دارند تا حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد از برق ورودی خود را به نور واقعی و قابل استفاده تبدیل کنند، در نتیجه بخش باقی‌مانده به صورت گرما تلف می‌شود، بر اساس گزارش سیستم‌های لیزری از سال ۲۰۲۳. این موضوع در عمل به این معناست که بار حرارتی اغلب به میزان ۱٫۲ تا ۱٫۵ برابر آنچه که لیزر به عنوان خروجی رتب‌بندی شده است، می‌رسد. چرا؟ خُب، اساساً سه عامل اصلی در پشت این وضعیت وجود دارند. اول از همه، دیود‌های خودشان اصلاً کارآمد نیستند و بین ۴۰ تا ۵۰ درصد از انرژی دریافتی را هدر می‌دهند. سپس اتصالات نوری وجود دارند که هر بار که قطعات را به هم متصل می‌کنند، ۳ تا ۵ درصد دیگر از انرژی را از دست می‌دهند. و در نهایت، نباید از قطعات کمکی مانند منابع تغذیه و واحدهای کنترلی نیز غافل شد که نیز بخشی از گرمای تولیدی را ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال، سیستم لیزری استاندارد ۱٫۵ کیلووات را در نظر بگیرید. چنین تجهیزاتی واقعاً می‌توانند تا ۲٫۲۵ کیلووات گرما تولید کنند، که توضیح می‌دهد چرا راه‌حل‌های مناسب خنک‌کننده کاملاً ضروری می‌شوند. بدون مدیریت کافی گرما، مشکلاتی مانند تغییر طول موج رخ می‌دهد یا بدتر از آن، دیود‌ها ممکن است قبل از رسیدن به عمر مورد انتظارشان خرابی زودرس داشته باشند.

تضمین کیفیت پرتو از طریق کنترل دقیق دما

چگونه ثبات ±0.3°C از تشکیل عدسی گرمایی و تخریب محصول پارامتر پرتو (BPP) جلوگیری می‌کند

ثبات دمایی در محدوده ±0.3°C زمانی که به حفظ کیفیت مناسب پرتو در لیزرهای فیبری با توان بالا – مانند آن‌هایی که ما روزانه با آن‌ها کار می‌کنیم – بسیار مهم است. هنگامی که دما از این محدوده خارج می‌شود، گرادیان‌های حرارتی در سطح قطعات نوری شروع به تشکیل می‌شوند. این گرادیان‌ها باعث ایجاد اثرات عدسی می‌شوند که مسیر پرتو را مختل کرده و می‌توانند محصول پارامتر پرتو (BPP) را تا حد 30 درصد افزایش دهند. همان‌طور که هر کسی که با برش لیزری سروکار داشته است می‌داند، BPP بالاتر به معنای اندازه نقطه‌های بزرگ‌تر و غلظت انرژی کمتر در نقطه برش است که به طور طبیعی بر دقت برش‌های ما تأثیر می‌گذارد. به ماشین‌کاری هوافضا به طور خاص توجه کنید — آن‌ها به طور معمول به عرض‌های برش (kerf) کمتر از 20 میکرون نیاز دارند. هرگونه نوسان دمایی در این کاربردها منجر به هدررفت مواد و توقف‌های غیرمنتظره تولید می‌شود. به همین دلیل سیستم‌های خنک‌کنندگی فعال اهمیت بالایی دارند. این سیستم‌ها به مقابله با گرمای تولیدشده توسط ناکارآمدی دیودها و تلفات اتصال‌های فیبری (splice losses) کمک می‌کنند که هر دو نقش قابل توجهی در مشکلات ناپایداری حرارتی دارند.

میزان جریان، فشار و سازگاری با مایع خنک‌کننده: همگام‌سازی خروجی چیلر لیزر فیبری با الزامات سر OEM

انتخاب چیلر مناسب برای یک سیستم لیزری به معنی تطبیق دقیق آن با مشخصات ارائه‌شده توسط سازندهٔ اصلی (OEM) در زمینهٔ هیدرولیک است. هنگام کار با لیزرهای 6 کیلوواتی به طور خاص، هر جریانی کمتر از 8 تا 10 لیتر در دقیقه تمایل به ایجاد نقاط داغ در الیاف حساس تقویت‌کننده دارد. از سوی دیگر، اگر فشار بیش از 6 بار شود، احتمال نشتی آب‌بندی‌های سر لیزر به‌مراتب بیشتر می‌شود. خود مایع خنک‌کننده چطور؟ این هم مهم است. بیشتر کاربران دریافته‌اند که ترکیب اتیلن گلیکول در حدود 30٪ بهترین عملکرد را دارد، چرا که رشد میکروب‌ها را متوقف می‌کند بدون اینکه ویسکوزیتهٔ مایع خیلی بالا برود. حفظ pH در محدودهٔ 7.0 تا 8.5 نیز به جلوگیری از مشکلات خوردگی در آینده کمک می‌کند. تولیدکنندگان بزرگ معمولاً قبل از عرضه، چیلرهای خود را تحت تست شتاب‌دار به مدت 2000 ساعت قرار می‌دهند. به عنوان مثال، مدل‌های سری M ZIBO LIZHIYUAN ثابت شده است که با سرلیزرهای دارای رتبه IP54 کار می‌کنند. همچنین نمودار عملکرد چیلر را با مشخصات واقعی لیزر مقایسه کنید. حتی تفاوت‌های جزئی در نرخ جریان، گاهی تنها 3٪، در عمل می‌تواند کیفیت پرتو را تا 15٪ کاهش دهد.

چیلرهای فیبر لیزر خنک‌شونده با هوا در مقابل آب: معیارهای انتخاب مبتنی بر توان

زمانی که چیلرهای فیبر لیزر خنک‌شونده با هوا مقرون‌به‌صرفه هستند (<3 کیلووات) و زمانی که خطر ناپایداری یا خرابی زودرس را ایجاد می‌کنند

چیلرهای فیبر لیزر خنک‌شونده با هوا راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و کم‌نیاز به نگهداری را برای سیستم‌های تا 3 کیلووات فراهم می‌کنند. این چیلرها با استفاده از کندانسورهای محرک با فن، مصرف آب را حذف کرده و نصب را ساده‌تر می‌کنند و ایده‌آل هستند برای تنظیم‌ها با فضای محدود یا قابل حمل. مزایا شامل:

• ۴۰ تا ۵۰ درصد کاهش هزینه اولیه نسبت به واحدهای خنک‌شونده با آب
• عدم نیاز به لوله‌کشی یا مصرف آب
• نصب آسان در چندین دستگاه

با این حال، توانایی آنها در دفع گرما در توان بالای 3 کیلووات ضعیف می‌شود، جایی که بار حرارتی با در نظر گرفتن ناکارآمدی‌ها از 4.5 کیلووات فراتر می‌رود. این محدودیت منجر به نوسان دمای بیش از ±0.8 درجه سانتی‌گراد می‌شود و خطراتی از جمله:

1. تخریب شتاب‌دار دیود در اثر گرمای طولانی
2. حرارت شکل‌دهی پرتو به دلیل لنزینگ حرارتی کنترل‌نشده
3. بیش‌باره شدن کمپرسور در محیط‌های با دمای بالا

برای لیزرها por بالای 3 کیلووات، دستگاه‌های خنک‌کننده آبی 30 تا 50 درصد پایداری حرارتی بهتری ارائه می‌دهند (Rigid HVAC، 2024). این سیستم‌ها دمای خنک‌کننده را در طول کارکرد طولانی‌مدت ثابت نگه می‌دارند، اپتیک‌ها را محافظت کرده و پایداری BPP را تضمین می‌کنند و هزینه سرمایه‌گذاری بالاتر آن‌ها را در کاربردهای صنعتی توجیه می‌کنند.

مدل‌های مورد اعتماد دستگاه خنک‌کننده لیزر فیبری بر اساس کلاس توان: از سیستم‌های جمع‌وجور M160 تا سیستم‌های صنعتی 6 کیلووات به بالا

سری‌های ZIBO LIZHIYUAN M160، M300 و M600: عملکرد تأییدشده، مقیاس‌پذیری و آمادگی یکپارچه‌سازی

سری ZIBO LIZHIYUAN به‌طور خاص برای سطوح مختلف توان طراحی شده و در محیط‌های صنعتی متنوع، عملکرد عالی در مدیریت دما را نشان داده است. بیاید به جزئیات نگاه کنیم: مدل M160 به‌خوبی با لیزر‌های 1 تا 3 کیلووات کار می‌کند و ظرفیت خنک‌کنندگی 3.9 کیلووات را ارائه می‌دهد. برای سیستم‌های بزرگ‌تر، M300 می‌تواند سیستم‌های 3 تا 6 کیلووات را با ظرفیت 7.8 کیلووات مدیریت کند. هنگامی که کار جدی می‌شود، M600 با بیش از 13 کیلووات خنک‌کنندگی برای عملیات بالای 6 کیلووات وارد صحنه می‌شود. آزمایش‌های واقعی نشان می‌دهند این واحدها حدود 30 درصد حاشیه ایمنی اضافی دارند که به کاهش مشکلات مربوط به گرما تا حدود 37 درصد کمک می‌کند. ثبات دما در تمام مدل‌ها در محدوده ±0.3 درجه سانتی‌گراد حفظ می‌شود که برای حفظ ت enfکوس دقیق پرتو لیزر بسیار حیاتی است. علاوه بر این، این واحدها با اتصالات استاندارد RS-485/Modbus تجهیز شده‌اند، بنابراین اتصال آنها به سیستم‌های موجود اصلاً دشوار نیست. و همچنین به دلیل ساختار ماژولار آنها، شرکت‌ها می‌توانند به‌راحتی قابلیت خنک‌کنندگی خود را هنگام افزایش نیاز لیزری‌شان گسترش دهند، بدون اینکه لازم باشد عملیات را به‌طور کامل در حین ارتقا متوقف کنند.

سوالات متداول

چرا بار حرارتی بیشتر از توان خروجی لیزر نامی است؟

بار حرارتی به دلیل ناکارآمدی دیود، تلفات اتصال نوری و گرمای اضافی تولید شده توسط قطعات پشتیبان، بیشتر از توان نامی است که در مجموع باعث افزایش بار حرارتی فراتر از توان خروجی می‌شود.

قانون توصیه‌شده برای اندازه‌گیری ظرفیت خنک‌کنندگی لیزرهای فیبری چیست؟

ضریب 1.2 تا 1.5 اطمینان حاکمیت خنک‌کاری قابل اعتماد را در طول کلاس‌های متداول توان لیزر فیبری فراهم می‌کند و به جلوگیری از خاموشی‌های حرارتی و حفظ ثبات دما کمک می‌کند.

در چه مواردی از چیلرهای خنک‌شونده با آب به جای چیلرهای خنک‌شونده با هوا استفاده شود؟

چیلرهای خنک‌شونده با آب باید برای سیستم‌های بالای 3 کیلووات ترجیح داده شوند، زیرا ثبات حرارتی بهتری ارائه می‌دهند و می‌توانند گرمای بیشتری را نسبت به چیلرهای خنک‌شونده با هوا دفع کنند.

ثبات دما چگونه بر کیفیت پرتو تأثیر می‌گذارد؟

حفظ ثبات دما در محدوده ±0.3 درجه سانتی‌گراد از تشکیل عدسی حرارتی و بدتر شدن BPP جلوگیری می‌کند و کیفیت بالای پرتو و دقت در عملیات لیزری را تضمین می‌کند.