Тогтвортой усанд хөргөгч лазер ашиглан зузаан хавтгайнуудыг нийлүүлэх

Яагаад? Усээр хөргөсөн лазер Итгэл үндэслэн зузаан хавтгайг нугалж холбохын тулд шаардлагатай

Дулааны удирдлагын хязгаар: Яагаад агаароор хөргөгдөх лазерууд 20 мм-ээс илүү зузаан хавтгайд муу ажилладаг вэ

Ойролцоогоор 20 мм-с илүү зузаан хавтгай ажиллах үед агаарaar хөргөдөг лазерын системүүд дулааны хязгаарт хурдан хүрчихдэг. Гүн нэвтрэх баглах үед үүсэх их хэмжээний дулааныг пассив хөргөлтөөр зохицуулах боломжгүй. Дараа нь юу болох вэ? Цацрагийн хэлбэр алдагдах, цахилгааны тогтворшил алдагдах, өндөр өртөгтэй оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүд хурдан элэгдэх болно. Жишээ нь, стандарт 1500 Ваттын агаарaar хөргөдөг лазер нэг удаагийн баглахад ойролцоогоор 1.5-2 мм баглах гүнтэй боловч илүү их халалтаас болж цацрагийн чанар ажиллах түвшинд хүрэхгүй буурна. Харин 20 мм-с давах үед температурын хэлбэлзэл бүрэн удирдлагаас гарч, үр дүнгийн тогтворгүй байдлыг үүсгэх бөгөөд ажиллагч материал болон тоног төхөөрөмжид хортой нөлөө үзүүлнэ.

• Цацрагийг фокусоос гаргаж буй дулааны линзийн нөлөө
• Хурдан элэгдэж, түгээмэл солилт шаарддаг оптик бүрэлдэхүүн хэсэг
• Тасралтгүй ажиллаж байх үеийн цахилгааны гарцын бууралт 15%-с илүү

Эдгээр асуудлууд нь циклийн хугацааг 70%-иар нэмэгдүүлж, нийлэгдээгүй байдал, цорго, деформац зэргийн эрсдэлийг нэмэгдүүлэх олон удаагийн горимд шаардлагатай болгодог. Усанд хөргөгч лазер нь компонентын температурыг ±0.5°C дотор хадгалж, зэс талбайд тогтвортой, өндөр чадалтай цорын ганц удаагийн боолтыг боломжжуулдаг.

Үйлдвэрийн баталгаажуулалт: Q690 Гангийн 12 кВт-ын усанд хөргөгч лазерын үзүүлэлт

Уул уурхайн тоног төхөөрөмж, бүтцийн инфраструктурын ердийн 30 мм Q690 өндөр бат бөх гангуудад 12 кВт-ын усанд хөргөгч лазерын систем нь бүрэн нэвтрэх боолтыг хийж чадав. Энэ нь илүү сайн үзүүлэлт гаргасныг харуулсан. Туршилтууд нь дараах зүйлийг баталсан:

• 2.4 м/мин хурдтай үед тогтвортой түлхүүрийн нүхний хэлбэржилт
• Таамаглалын импульсыг зохицуулснаар цоргын хувь 0.2%-иас бага байх боломжтой
• ангилах нумын боолттой харьцуулахад халуунд өртсөн бүсийн (HAZ) өргөн 38%-иар багассан

Систем нь урт хугацааны ажиллалтын туршид ойролцоогоор 98% цахилгааны тогтвортой байдлыг хадгалж чадсан бөгөөд энэ нь агаарaar хөргөдөг системүүдийн үед гардаг саатал, цахилгааны хүчний уналтыг арилгаж өгдөг. Q690 шиг температур хэлбэлзэлд муу урвал үзүүлдэг зүйлсийн хувьд ийм тогтвортой ажиллагаа нь маш чухал учраас жигд бус халалт нь трещин үүсгэх боломжтой. Шалгах үеийн дараа гарсан бултуудыг судалбал бүхэлдээ бараг ижилхэн бүтэцтэй байсан бөгөөд тэдгээрийн руунах бат бөхийн хэмжээ 540 МПа байв. Энэ нь ASME Section IX болон EN 15614-1 стандартын хүнд даац даах хэсгүүдэд тавигдах шаардлагыг давамгайлж байна.

Усны хөргөлттэй лазер ашиглан тогтвортой түлхүүрийн нүхтэй бүтэн проникаци хийх

30–50 мм сталин төмөрлөгт доголдолгүй түлхүүрийн нүх үүсгэхэд шаардагдах чадлын нягт, цацрагийн тогтвортой байдал

Зузаан ган дээр зөв түлхүүрийн нүхийг эхлүүлэхийн тулд хүчний нягт нь квадрат сантиметр тутамд дор хаяж 1.5 МВ шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч 3.0 МВ/см²-ийг давахад байдлын тогтвортой байдал маш хурдан алдагдах болно. Ийм үед усанд хөргөгч лазер их ач холбогдолтой. Эдгээр нь 0.1-0.3 мм-ийн жижиг фокусын толботой байх буюу 30-50 мм зузаан хэсгүүдийг давж тогтвортой уурших замыг хадгалахад яг л тохиромжтой. Цацрагийн хүч ч маш их хэлбэлзэх ёсгүй. Судалгааны үр дүнгээр хүчний хэлбэлзэл 2%-оос давах үед Q690 гангийн хэсэгт цоорхойжилтын асуудал ойролцоогоор 40% өсдөг байна. 40 мм-ийн гүн огтлолыг хийх үед доод давтамжийн цацрагийн хэлбэлзэл маш их ялгааг гаргадаг. Ойролцоогоор 50 Гц ба 1 мм-ээс хэтрэхгүй хөдөлгөөн нь хайлсан металлын урсгалыг сайжруулах, цацрагдлыг багасгахад тусалдаг. Хамгийн сайн тал нь энэ нь түлхүүрийн нүхний бүтцийг процессийн явцад алдагдуулдаггүй.

Цоорхойжилт, цацрагдлыг арилгах зорилгоор импульсийн модульлаж, хөргөлттэй синхрончлогдсон цацрагийн нийлүүлэлт

Хөргөдөг шингэний урсгалын мөчлөгт цахилгаан соронзон дохионы долгионуудыг зэрэгцүүлэх нь дулааны гэнэт өөрчлөлтийг ихэд багасгадаг. Туршилтууд энэ арга нь лабораторийн нөхцөлд цоорхойжилтыг ойролцоогоор 60% хүртэл бууруулдагийг харуулсан. 100-500 Гц давтамжийн хязгаарт импульсыг зохицуулах нь гол түрхэвчийн ханыг тогтвортой байлгах, ууртсан болоруудыг баригдахаас сэргийлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хөргөдөг шингэний урсгал хамгийн өндөртэй байх үед лазерын цацрагийг илгээх цагийг зөв тохируулах нь боловсруулж буй гадаргуугийн дагуу энерги тогтвортой байхыг баталгаажуулдаг. Эдгээр зохиогдох хичээл нь цацрагдах жижиг хэсгийн хэмжээг квадрат сантиметрт тавнаас бага байх түвшинд бууруулдаг бөгөөд энэ нь маш сайн үзүүлэлт юм. Мөн дулааны нөлөөллийн бүс нь зохицуулалтгүй системүүдтэй харьцуулахад ойролцоогоор 22% багасдаг. Энэ нь нарийн нарийвчлал шаардлагатай 30 мм-ээс илүү зузаан өндөр бат бэхийн хайлш дээр ажилладаг хүсэн хэн бүрт маш чухал.

Нарийвчлалтай усанд хөргөгдөх лазерын удирдлагаар дулааны нөлөөллийн бүс болон деформацийг багасгах

HAZ багасгах үзүүлэлт: 8 кВт-ийн усанд хөргөгч лазер ашиглан 25 мм зузаан хальс дээр 38% багасгалт постой

Илүү сайн температурын удирдлага нь усанд хөргөгч лазерыг халуунд өртсөн бүс (HAZ) багасгах, материалд хугарал үүсгэхийг багасгахад илүү сайн ажиллуулах боломжийг олгоно. Энэ нь зузаан материал дээр ажиллах үед механик шинж чанарыг хадгалахад тусалдаг. 25 мм зузаан хальс дээр туршихад эдгээр системүүд хуучин арга замаас ойролцоогоор 38%-иар HAZ-ийн өргөнийг багасгасан. Энэ нь практик хэрэглээнд юу гэсэн үг вэ? Материал нь хамгийн чухал цэгтээ хүчтэй үлдсэн. Шалгалтаар харуулсаны байгаагаар баглах шугамаас зөвхөн 1.5 мм зайд хатуулагийн түвшин анхны утгын ойролцоогоор 95% байсан тул ажлын биеийн бүтэц хуучин арга замаас илүү ихээр гэмтэхгүй байна.

Энэ нарийн нарийвчлалыг гурван хоорондоо хамааралтай хүчин зүйл тодорхойлдог:

• Температур тохируулах : Хаалттай циклээр хөргөх шингэн лазерын диодын температурыг ±0.5°C дотор барьж байдаг
• Энергийн нягтралыг оновчтой болгох : Шүдэрхэг цацраг халууны оролтыг хязгаарлаж, хажуу тийш дамжуулах явцыг багасгадаг
• Боловсруулалтын стабильдүүд : 2%-аас бага нөхцөлт хүчдэлийн хэлбэлзэл нь орон нутгийн их халалт, тэнцэтгэлгүй өргөтгөлтийг саатуулдаг

Үр дүнд нь бороолгосны дараах засвар үйлчилгээний үйл ажиллагаа 60%-иар багасдаг бөгөөд усанд хөргөгч лазерыг ASME BPVC болон DNV-OS-F101 стандартын дагуу зохицуулагддаг цангийн сав, эрэгт платформ болон бусад өндөр нарийвчлал шаардсан хэрэглээнд түшигтэй болгодог.

Процессын тогтвортой байдлыг эхнээс нь төгсгөл хүртэл хангах: Лазерын гаралтын тогтвортой байдлаас эхлээд бороолгооны бүтэн байдлыг хүртэл

Зузаан хавтангийн багтаамжийн үед найдвартай үр дүн гаргахын тулд лазерын өөрөө биш, харин бүх процессыг тогтвортой байлгах шаардлагатай. Усны хөргөлт нь дулааны асуудлыг тодорхой хэмжээгээр зохицуулахад тусалдаг ч бодит тогтвортой байдал нь гурван үндсэн хүчин зүйл байнга хамтран ажиллахад оршино: лазерын гарцыг тогтмол байлгах, багтаамж эхлэхээс өмнө материалыг зөв бэлтгэх, мөн ажил явагдаж байх үед тохируулга хийж чадах удирдлагын системтэй байх. Бид 2023 оны Ponemon Institute-ийн тайлангийн дагуу чадлын түвшин ойролцоогоор 1.5%-иас илүү хэлбэлзэх үед 25 мм-ээс илүү зузаан хавтангуудад бүрэн багтахгүй байх магадлал өндөр байдаг, ингэснээр ихэнх үйлдвэрлэлийн шугамууд жилд дунджаар 740,000 долларын дахин боловсруулалтын зардал гаргадагийг харсан. Хамгийн сүүлийн үеийн уялдаа холбоог сайжруулах системүүд одоогоор температурыг хянах диод болон зүсмэл шугамыг хянах датчикуудыг ашиглан багтаамжийн явцад фокус болон чадалд автоматаар тохируулга хийх боломжийг олгодог. Энэ нь залгааснууд бүрэн нарийвчлан таарч байхгүй эсвэл гадаргуу жижигхэн ялгаатай байх үед ч боловч хайлсан бассейныг тогтвортой байлгана. Ийм цагирган хяналтын систем нь хуучин гар арга замаас ойролцоогоор 60% илүү цоорхой үүсэх асуудлыг бууруулдаг. Залгаасыг хооронд нь зохицуулах стандарт аргачлал, хамгаалах хийн урсгалын хурд (аргон ба гелийн хольцоор минутанд 18-22 литр) сайн ажилладаг), өөр өөр нөхцөл байдалд тохирсон хадгалагдсан тохиргоо зэрэгт нэмэгдүүлэн, үйлдвэрлэгчид маш сайн үр дүнг харж байна. Ийм арга барилд суралцсан компаниуд ихэвчлэн бутархай, муудахаас үүдэлтэй хаягдалыг ойролцоогоор 35% бууруулдаг бөгөөд мянга орчим багтаамжийн туршид нэвтрэх нарийвчлалыг плюс минус 0.2 мм дотор хадгалдаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн багтаамжийн тогтвортой байдлын талаарх олон судалгаагаар батлагдсан.

Түгээмэл асуулт

Яагаад агаар хөргөсөн лазер нь зузаан хавтгайг баглахад үр дүнтэй байдаггүй вэ?

Хийг хөргөсөн лазер нь 20 мм-ээс илүү зузаан хавтангийн хувьд дулааны хязгаарт хурдан хүрч, цацрагийн хэлбэр алдагдах, чадал тогтворгүй болох, ингэснээр баглах үр дүн тогтвортой бус байдаг.

Усанд хөргөгчтэй лазер нь зузаан хавтгай баглахад ямар давуу талтай вэ?

Усанд хөргөгчтэй лазерууд идэвхтэй хөргөлтийг ашиглан температурыг болон гаралтын чадлыг тогтвортой байлгаж, зузаан хэсгүүдэд чадал өндөртэй нэг удаагийн баглах боломжийг олгоно.

Зузаан баглах үед усанд хөргөгчтэй лазерын түлхүүрийн ажиллагааны хэмжигдэхүүнүүд юу вэ?

Гол хэмжигдэхүүнүүдэд тогтвортой голомт үүсэх, цоорхойн хувийн хэмжээ багасах, дулааны нөлөөллийн бүсний өргөн багасах ордог бөгөөд энэ нь илүү сайн чанартай, бүтцийн бат бөхийг хангана.

Зэрэгцсэн хөргөгчийн урсгал ба пульсын тохируулга баглахыг хэрхэн сайжруулах вэ?

Зэрэгцсэн урсгал нь дулааны гэнэт ачаалал, цоорхойг багасгаж, харин пульсын тохируулга нь голомтын тогтвортой байдлыг хадгалж, баглахын чанар болон тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.