激光穿孔
關(guān)注創(chuàng)建者：Comsol塵飛 創(chuàng)建時間：2020-10-08
激光穿孔的視頻教程
激光穿孔的實(shí)例教程
有興趣的可以加企鵝號+2640240887互相交流。
切割厚度>6mm的板材，光纖激光無優(yōu)勢。隨著厚度的增加，CO2激光漸顯優(yōu)勢，但并不明顯。圖3為不同材料的切割速度。
（a）中碳鋼 （b）不銹鋼
圖3 不同材料的切割速度
激光束在工件開始切割前，需要穿透工件。光纖激光的穿孔時間明顯要比CO2激光長。以3kW光纖激光和CO2激光為例，對于8mm的碳鋼，后者比前者少1s；10mm時，后者少2s；隨著厚度的增加，CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s計(jì)算，則每天穿孔時間差為6000s，約合1.7h。
斷面質(zhì)量通常指粗糙度、垂直度。切割3mm以下厚度的鋼板時，光纖激光切割的斷面質(zhì)量略差于CO2激光。隨著厚度的增加，斷面質(zhì)量的差異越加明顯。切割3mm及以上的不銹鋼時，光纖激光切割的斷面呈磨砂狀，而CO2激光呈光亮。切割16mm的碳鋼，光纖激光切割斷面垂直度遠(yuǎn)差于CO2激光，前者為0.4~0.5mm，后者為0.1mm。另外，由于光纖激光頻率低，能量密度大，在切割碳鋼小孔時，反而是個缺點(diǎn)，易產(chǎn)生過燒。CO2激光與光纖激光切割工藝比對如表1所示。
3. CO2激光切割與光纖激光切割成本分析
以切割5mm不銹鋼板為例，CO2激光與光纖激光切割工藝成本分析如表2所示。
根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)分析，按設(shè)備年時基數(shù)3860h計(jì)算，在切割5mm不銹鋼時，CO2激光切割機(jī)的運(yùn)行成本為每小時268.8元，光纖激光切割機(jī)運(yùn)行成本為每小時242.7元。CO2激光和光纖激光切割速度分別按每分鐘2.5m、8.2m計(jì)算，CO2激光切割成本為每米1.79元，光纖激光切割成本為每米0.48元。
4. 綜合比較及建議
CO2激光切割和光纖激光切割都有其適用的領(lǐng)域。
展開 可以用于激光打孔/光學(xué)穿孔，光學(xué)捕獲，光學(xué)相干斷層掃描(OCT)，角膜手術(shù)，望遠(yuǎn)鏡等。本文以Throlabs AX2520-UV型號為例，來模擬將平面波入射光束轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)形輪廓。
模型
光線追跡使用相干光線追跡，F(xiàn)RED的相干光技術(shù)高斯光束分解技術(shù)，為了使圓錐表面中心點(diǎn)光線錯誤最小，需要追跡大量的光線。本例中，我們使用201*201的格子光。
圖1. 平面波光源的設(shè)定
表1[1].幾何結(jié)構(gòu)規(guī)格設(shè)定
分析
環(huán)形輪廓圖我們選擇像平面處的照度圖、能量密度圖或標(biāo)量場查看，如下圖所示我們選擇FRED中的可視化視圖，具體操作可以參考[2]中的文章。
4.4.1 金屬支撐固態(tài)氧化物燃料電池
金屬支撐復(fù)合電解質(zhì)固態(tài)氧化物燃料電池如圖17a所示：電池單元的基板是不銹鋼，不銹鋼片通過激光穿孔以創(chuàng)建一個氣體滲透的中央?yún)^(qū)域和周圍有沒有穿孔的外部區(qū)域；陽極以鈰鎳金屬陶瓷為材料，沉積在基板的穿孔區(qū)域；電解質(zhì)沉積陽極之上，并重疊到周圍沒有穿孔的鋼片上，在陽極邊緣形成密封。電解質(zhì)采用復(fù)合電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，它由 3 層組成：第1 層CGO，確保氣密性；第2 層電子阻擋層；第3 層也使用氧化鈰在電子阻擋層和陰極之間。陰極也是雙層結(jié)構(gòu)：一層是傳統(tǒng)的鈣鈦礦陶瓷氧化物，對氧氣起催化作用；另一層是較厚的電流收集層，以優(yōu)化陰極性能。圖17b 是5 kW 電堆,由 250 個電池單元組裝而成， 體積在16 L 左右 。
圖17 金屬支撐復(fù)合電解質(zhì)固態(tài)氧化物燃料電池
4.4.2 金屬支撐固態(tài)氧化物燃料電池性能測試
金屬支撐固態(tài)氧化物燃料電池必須滿足熱循環(huán)次數(shù)和壽命的要求。圖18 所展示的是熱循環(huán)次數(shù)和壽命的測試結(jié)果，圖18a 是啟停次數(shù)超過3 000 次的測試結(jié)果， 熱循環(huán)的溫差是350 ℃，每天循環(huán) 10 次。圖18b 是性能衰減0.2% / （1 000 h） 的測試結(jié)果，滿足3萬 h 壽命要求。測試結(jié)果表明，固態(tài)氧化物燃料電池基本上可以滿足商用車8 a 的啟停和運(yùn)行壽命的要求。
圖18 金屬支撐固態(tài)氧化物燃料電池性能測試
圖19 是SOFC 系統(tǒng)效率測試結(jié)果。測試系統(tǒng)的輸出功率是10 kW。在輸出功率5 ～ 9 kW 之間，系統(tǒng)效率都超過60%。
圖 19 SOFC 系統(tǒng)效率
4.4.3 新一代超薄電解質(zhì)制備技術(shù)
進(jìn)一步降低電解質(zhì)的厚度是降低運(yùn)行溫度和提升效率的有效途徑之一。使用全新的超薄陶瓷制備技術(shù)，如磁控濺射等，將大幅降低電解質(zhì)厚度，減少比面積電阻，進(jìn)一步提升燃料電池功率密度。
展開 
激光穿孔的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
激光穿孔的最新內(nèi)容
可以用于激光打孔/光學(xué)穿孔，光學(xué)捕獲，光學(xué)相干斷層掃描(OCT)，角膜手術(shù)，望遠(yuǎn)鏡等。本文以Throlabs AX2520-UV型號為例，來模擬將平面波入射光束轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)形輪廓。
模型
光線追跡使用相干光線追跡，F(xiàn)RED的相干光技術(shù)高斯光束分解技術(shù)，為了使圓錐表面中心點(diǎn)光線錯誤最小，需要追跡大量的光線。本例中，我們使用201*201的格子光。
圖1.
4.4.1 金屬支撐固態(tài)氧化物燃料電池
金屬支撐復(fù)合電解質(zhì)固態(tài)氧化物燃料電池如圖17a所示：電池單元的基板是不銹鋼，不銹鋼片通過激光穿孔以創(chuàng)建一個氣體滲透的中央?yún)^(qū)域和周圍有沒有穿孔的外部區(qū)域；陽極以鈰鎳金屬陶瓷為材料，沉積在基板的穿孔區(qū)域；電解質(zhì)沉積陽極之上，并重疊到周圍沒有穿孔的鋼片上，在陽極邊緣形成密封。
有興趣的可以加企鵝號+2640240887互相交流。
光纖激光的穿孔時間明顯要比CO2激光長。以3kW光纖激光和CO2激光為例，對于8mm的碳鋼，后者比前者少1s；10mm時，后者少2s；隨著厚度的增加，CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s計(jì)算，則每天穿孔時間差為6000s，約合1.7h。
斷面質(zhì)量通常指粗糙度、垂直度。切割3mm以下厚度的鋼板時，光纖激光切割的斷面質(zhì)量略差于CO2激光。隨著厚度的增加，斷面質(zhì)量的差異越加明顯。
