Тұрақты сумен салқындайтын лазерлерді пайдаланып қалың пластиналарды пісіру

Неліктен? Сумен салқындайтын лазерлер Қалың пластиналарды сенімді пісіру үшін міндетті түрде қажет

Жылулық басқарудың шектеулері: Неліктен ауамен салқындайтын лазерлер 20 мм-ден қалыңдау пластиналарды пісіруде сәтсіз аяқталады

20 мм-ден қалыңдау пластиналармен жұмыс істегенде, ауамен салқындатылатын лазерлік жүйелер жылулық шектеріне өте тез жетеді. Терең проникновениели электр дәнекерлеу кезінде пайда болатын жылудың мол болуына пассивті салқындату жеткіліксіз. Кейін не болады? Сәуле бұрмалану пайда болады, қуат тұрақсызданады және бағалы оптикалық компоненттер күтілгенінен әлдеқайда тез тоза бастайды. Мысалы, 1500 ватт қуатты ауамен салқындатылатын стандартты лазерді алайық, ол сәулелік сапаның қатты төмендеуіне дейін әрбір өтпеде шамамен 1,5 немесе 2 мм дәнекер тереңдігін ғана ұстай алады. Біз 20 мм астынан өткеннен кейін температураның тербелістері толық бақылаусыз болып, нәтижесінде жұмыс беттері мен жабдықтардың өзіне де біркелкі емес нәтижелер мен потенциалды зақым келтіреді.

• Сәулелерді фокустың жоғалуына әкелетін жылулық линзалау
• Жиі ауыстыру қажет болатын оптиканың тез тозуы
• Үздіксіз жұмыс режимі кезінде 15%-дан астам төмендейтін шығыс қуаты

Бұл мәселелер цикл уақытын 70%-ға дейін арттырып, біріктіру жетіспеушілігі, қуыс және деформация қаупін арттыратын көп өтулі стратегияларды қолдануды мәжбүр етеді. Сумен салқындатылатын лазерлерге қарсы, компоненттердің температурасын ±0,5°C-де ұстайтын белсенді суытуды қолданады, қалың бөлшектерде тұрақты, үлкен қуатты бір өтуден пайдаланып пісіруді мүмкінді етеді.

Өнеркәсіптік растау: 12 кВт сумен салқындатылатын лазердің Q690 болатындағы өнімділігі

Қазбалық жабдық пен құрылымдық инфрақұрылымдарда кеңінен қолданылатын 30 мм Q690 өте берік болатта 12 кВт сумен салқындатылатын лазерлік жүйе толық тесілетін пісіруді орындады және анық өнімділік артықшылықтарын көрсетті. Сынақтар мынаны растады:

• 2,4 м/мин жылдамдықпен жүру кезінде тұрақты кілттік тесіктің пайда болуы
• Синхрондалған импульс модуляциясы арқасында 0,2%-ден төменгі қуыстылық деңгейі
• дәстүрлі доғалық пісіруге қарағанда жылу әсер ететін аймақ (ЖӘА) енінің 38%-ға азаюы

Ұзақ жұмыс істеу кезінде жүйе шамамен 98% қуат тұрақтылығын сақтады, бұл ауамен салқындайтын орнатқыларда кездесетін қажымалы шығыс төмендеулерін болдырмақа мүмкіндік береді. Температураның тербелісіне жаман реакция беретін Q690 болаты сияқты материалдар үшін бұл тұрақты орындалу өте маңызды, себебі біркелкі емес жылу трещинаның пайда болуына әкеледі. Тестілеуден кейінгі пісіру үлгілерін қарағанда дән құрылымы бүкіл бойынша шамамен бірдей болды және олардың созылу беріктігі шамамен 540 МПа құрады. Бұл нақтылы АҚШ-тың ASME Section IX және EN 15614-1 стандарттарының ауыр жүктемеге түсетін бөлшектерге қоятын талаптарынан да жоғары.

Сумен салқындайтын лазерлерді қолданып, тұрақты кілттік тесік пісіру арқылы толық проникновениені қол жеткізу

30–50 мм болатта ақаусыз кілттік тесіктер үшін қуат тығыздығының шектік мәндері мен сәулеге қойылатын тұрақтылық талаптары

Жуан болатта дұрыс түйіс тесік алу үшін кем дегенде 1,5 МВт/см² қуат тығыздығы қажет. Бірақ 3,0 МВт/см²-ден жоғары болса, бәрі тез арада тұрақсыздана бастайды. Дәл осындай жағдайларда сумен салқындайтын лазерлер қолайлы болады. Олар 0,1–0,3 мм аралығындағы өте кішкентай фокустық дақты сақтай алады, бұл біздің 30–50 мм қалыңдықтағы бөліктер арқылы тұрақты будандыру каналдарын сақтауымыз үшін қажет. Сондай-ақ, сәуле қуатының көп тербелмеуі де маңызды. Зерттеулер Q690 болат бөлшектерінде 2%-дан асқан кезде қуыстар мәселесі шамамен 40%-ға өсетінін көрсетті. 40 мм тереңдіктегі кесуді орындағанда, төмен жиілікті сәуле тербелістерін қолдану нәтижеге үлкен әсер етеді. Қозғалыс 1 мм-ден аспайтын, 50 Гц немесе одан төменгі жиілік жиналған металдың жақсырақ ағуына және шашырау мәселелерінің азаюына көмектеседі. Ең жақсысы — бұл процесте түйіс тесіктің құрылымы бұзылмайды.

Қуыстар мен шашырауды жою үшін импульсті модуляциялау және салқындатумен синхрондалған сәуле беру

Импульстік толқынды формалар салқындату сұйығының айналымымен синхрондалған кезде жылулық соққыны едәуір төмендетуге көмектеседі. Зертханалық жағдайларда осы әдіс қуыстылықты шамамен 60% дейін азайтуға мүмкіндік беретіні дәлелденді. 100-ден 500 Гц-ке дейінгі импульстерді модуляциялау кілттік беттердің тұрақтылығын сақтауға және будың қуыстарының ұсталып қалуын болдырмауға маңызды рөл атқарады. Салқындату сұйығының ағыны ең жоғары деңгейге жеткен кезде лазер сәулесін беруді уақытпен баптау өңделетін беттің барлық аймағында қуаттың тұрақты болуын қамтамасыз етеді. Бұл үйлестірілген әрекеттер брызгының деңгейін шаршы сантиметрге бес бөлшектен аспайтындай етіп төмендетеді, бұл өте қатты әсер қалдырады. Сонымен қатар, жылу әсерінен зардап шеккен аймақ синхрондалмаған жүйелермен салыстырғанда шамамен 22% кішірейеді. Бұл 30 мм-ден астам қалыңдықтағы жоғары беріктіктегі қорытпалармен жұмыс істейтіндер үшін, әсіресе дәлдік маңызды болған жағдайларда үлкен маңызға ие.

Дәл сумен салқындатылатын лазерлік басқару арқылы жылу әсерінен зардап шеккен аймақ пен деформацияны азайту

Жылу әсер ететін аймақты азайту көрсеткіштері: 8 кВт сумен салқындатылатын лазерді 25 мм қалыңдықта қолданғанда 38% азаюға жетті

Жақсырақ температураны басқару сумен салқындатылатын лазерлердің пайдаланылатын материалдарда жылу әсер ететін аймақты (ЖӘЕА) тарылту және пісіру кезінде материалдардың бүлінуін азайту мүмкіндігін айтарлықтай арттырады, бұл қалың материалдармен жұмыс істегенде маңызды механикалық қасиеттерді сақтауға көмектеседі. 25 мм қалыңдықтағы тақталарда осындай жүйелер көне әдістермен салыстырғанда ЖӘЕА енін шамамен 38% азайтты. Бұл нақты қолданбалы жағдайларда не нәрсені білдіреді? Материал өзінің беріктігін қажетті жерінде сақтайды. Тексерулер көрсеткеніндей, пісірілген сызықтан 1,5 мм қашықтықта қаттылық деңгейі бастапқы мәннің шамамен 95% құрады, демек бұйымның бүтіндігі дәстүрлі әдістерге қарағанда көп бұзылмайды.

Бұл дәлдіктің үш өзара байланысты факторы бар:

• Термик регулировка : Тұйық циркуляциялы салқындату жүйесі лазерлі диодтардың температурасын ±0,5°C ішінде ұстайды
• Энергия тығыздығын оптимизациялау : Тарылтылған сәуле фокусы жылудың енгізілуін шектейді және жанама таралуын азайтады
• Процестің тұрақтылығы 2%-дан төмен қуат тербелісі жергілікті қыздырудың алдын алады және біркелкі емес кеңеюге жол бермейді

Нәтижесінде соғаудан кейінгі түзету операцияларының саны 60% дейін азаяды, сондықтан сумен салқындайтын лазерлер ASME BPVC және DNV-OS-F101 стандарттарымен реттелетін қысымды ыдыстар, теңіз платформалары және басқа да жоғары беріктіктегі қолданыстар үшін қажетті болып табылады.

Лазерлік шығыстың тұрақтылығынан бастап пісіру беріктігіне дейінгі процестің тұрақтылығын қамтамасыз ету

Қалың пластиналарды пісіру кезінде сенімді нәтижелерге қол жеткізу тек лазердің өзімен ғана емес, сонымен қатар бүкіл үрдіспен байланысты барлық заттарда тұрақтылықты талап етеді. Сумен салқындату жылу мәселелерін шешуге әлбетте көмектеседі, бірақ шынайы тұрақтылық лазерлік шығысты тұрақтандыруды, пісіруді бастамас бұрын материалдарды дұрыс дайындауды және жұмыс орындалу кезінде икемделе алатын басқару жүйелерін қамтамасыз етуді қажет етеді. Біз 2023 жылғы Ponemon Institute хабарламасына сәйкес, күш көрсеткіштері шамамен 1,5%-дан аса тербелген кезде 25 мм-ден қалыңдау пластиналарда толық емес бітіктену пайда болу ықтималдығы бар екенін байқадық және бұл қате әдетте өндірістік желілер үшін жылына шамамен 740 000 доллар шығын тудырады. Соңғы уақыттағы икемді жүйелер енді температуралық реттелетін диодтар мен жіктерді жүріс барысында бақылайтын сенсорларды пайдаланады, бұл пісіру процесінің ортасында фокус пен қуатты автоматты түрде реттеуге мүмкіндік береді. Бұл қосылыстар мүлдем дәл келмесе немесе беттерінің сипаты сәл өзгессе де, балқыған ыдыстағы балқыманы тұрақты ұстайды. Тұйық циклді басқару жүйелері шынында да ескі қолмен әдістерге қарағанда газ қуыстарының пайда болуын шамамен 60% - ға дейін азайтады. Қосылыстардың қалай жиналғанына арналған стандартты процедураларға, қорғау газының дұрыс ағынына (аргон мен гелий қоспасын пайдаланып минутына 18-ден 22 литрге дейін) және әртүрлі жағдайлар үшін жазылған баптауларға қосқанда, өндірушілер көптеген жақсартылған нәтижелерге ие болады. Мұндай тәсілдерді қабылдаған компаниялар әдетте қалыпқа келтіру нәтижесінде туындайтын қалдықтарды шамамен 35% - ға дейін азайтады және бірнеше мың пісіру кезінде 0,2 мм-ге дейінгі дәлдікпен тереңдікті сақтайды, бұл өнеркәсіптік пісірудің тұрақтылығы бойынша жүргізілген әртүрлі зерттеулермен расталды.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Ауамен салқындатылатын лазерлер неге қалың пластиналарды пісіруге әлсіз жауап береді?

20 мм-ден қалыңдау пластиналарда ауамен салқындатылатын лазерлер жылулық шектеріне тез жетіп, сәуле бұрмаланады және қуат тұрақсыздығы пайда болады, осылайша пісіру нәтижелері біркелкі болмайды.

Сумен салқындатылатын лазерлер қалың пластиналарды пісіргенде қандай пайда әкеледі?

Сумен салқындатылатын лазерлер белсенді салқындату арқылы температураны және қуат шығысын тұрақты ұстайды, бұл қалың бөліктерде жоғары қуатты бір өтпелі пісіруді мүмкінді етеді.

Қалың пісірудегі сумен салқындатылатын лазерлердің негізгі өнімділік көрсеткіштері қандай?

Негізгі көрсеткіштерге тұрақты кілттік тесік пісіру, кеуектіліктің төмендеуі және жылу әсерінен айналатын аймақтың енінің азаюы жатады, бұл сапа мен құрылымдық беріктікті қамтамасыз етеді.

Синхрондалған салқындату сұйық ағыны мен импульс модуляциясы пісіруді қалай жақсартады?

Синхрондалған ағын жылулық соққы мен кеуектілікті азайтады, ал импульс модуляциясы кілттік тесіктің тұрақтылығын сақтайды, пісіру сапасы мен біркелкілігін арттырады.