מנוע סיכת ראש הוא כיוון המחקר העיקרי של כלי רכב אנרגיה חדשים כיום. בגלל סיבולת העל שלה, זה הפך האהוב החדש של חברות מנוע מפורסמות. אילו יתרונות יש למנוע סיכת ראש עם מנוע מסורתי? מהן הטכנולוגיות המיושמות?
מנוע סיכת השיער יש שלושה יתרונות עיקריים על מנוע הקבוצה מתפתל חוט נחושת מסורתי. ראשית, החריץ שיעור מלא של מנוע סיכת ראש הוא גבוה. באותו שטח חריץ, האזור המלא בחוט נחושת הוא יותר מזה עם חוט נחושת, מה שהופך את החריץ מלא מוליכי נחושת יותר, ובכך לשפר את היעילות של המנוע. שנית, ניתן לקרר את מנוע סיכת השיער בצורה יעילה יותר בשל יחס החריץ המלא הגבוה יותר שלו ומגע מלא בין מוטות נחושת. עם זאת, בשל האוויר בין חוטי נחושת, יעילות הקירור של האוויר נמוכה יותר מזה של מגע ישיר, אשר אינו מועיל פיתול החום של המנוע. שלישית, מנוע סיכת השיער קטן יותר מנוע חוט נחושת בנפח וחסכוני, אשר הוא יותר מועיל לקל משקל של גוף המכונית. בשל היתרונות העצומים של סיכת ראש לעומת המנוע המסורתי, הייצור של מנוע סיכת ראש הפך לכיוון המחקר העיקרי של מפעלי אנרגיה חדשים רבים בבית ובחו"ל.
כיום, תהליכי ריתוך הזרם המרכזי של מפרק סיכת ראש הם ריתוך קשת ריתוך לייזר. כפי שניתן לראות בדמות, ריתוך לייזר יש יתרונות גדולים בהיבטים רבים: קודם כל, מבחינת גמישות, ריתוך קשת צריך לעצב ציוד ריתוך שונה כדי להסתגל גדלים מוטוריים שונים, בעוד ריתוך לייזר יכול להשתמש בשיטת זיהוי חזותי, רק צריך לשנות את תוכנית הזיהוי; שנית, ריתוך לייזר הוא יציב יותר מאשר ריתוך קשת, ותהליך הריתוך הוא יציב על 2 מ"מ עומק של חומר נחושת האיכות חזקה מאוד, אבל אחרי יותר מ 2 מ"מ, הריתוך אינו יציב קלט החום גדול, ריתוך לייזר יכול להיות עמוק יותר מאשר ריתוך קשת, וקלט החום הוא פחות; שלישית, החיבור בין שני התהליכים אינו שונה, אך פני השטח של ריתוך לייזר יהיו חלקים יותר; רביעית, קלט החום הגדול יותר של ריתוך קשת יוביל להתזה, וקל לגרום לפגמים ריתוך; חמישית, הגדרה במונחים של אובדן רזרבי, תהליך ריתוך הקשת צריך להתאים ציוד ריתוך שונה עבור גדלים מוטוריים שונים, בעוד ריתוך לייזר רק צריך להחליף את זכוכית המגן; חמישית, ההבדל בין שני התהליכים אינו גדול, אך זמן החלפת הציוד הוא יתרון רב יותר; שישית, מבחינת עלות, העלות של ציוד ריתוך קשת מהווה רק כחמישית מהעלות של ציוד לייזר, וזה תחנת עבודה אופטית מרגשת צריך הגנה מיוחדת לייזר, והכשרת בטיחות כוח אדם קשה יותר מאשר ריתוך קשת.
יישום ריתוך לייזר במנוע סיכת ראש
ריתוך לייזר ריתוך נחושת, השיקול הראשון הוא החומר לקצב ספיגת לייזר. ב 1060nm (לייזר CO2) אורך גל, קצב הספיגה של נחושת ללייזר הוא רק על 10%. בטווח של אורך גל לייזר ירוק של 500nm, קצב הספיגה של נחושת ללייזר הוא גבוה יותר, והטכנולוגיה הנוכחית לא יכולה להגיע חדירה עמוקה מאוד. עם זאת, כאשר נחושת נמצאת במצב התכה, קצב הספיגה של לייזר יכול להגיע לרמה גבוהה יותר, כך שהשימוש בלייזר במצב מוצק בהצלה גבוהה כדי להשיג אפקט שבירת חורים יכול להפוך את נחושת ריתוך לייזר אפשרית.
כיום, התוכנית הנפוצה של ריתוך לייזר היא להשתמש בראש הלייזר כדי להתאים את מערכת זיהוי חזותי המתאים. ראש הלייזר חייב להיות מערכת גלוונומטר עם שני ממדים של X ו- y, אשר יכול לממש את מסלול ריתוך של דמויות שונות על מישור ריתוך. בנוסף, זה גם צריך להיות פונקציית תנודות בתדר גבוה יחסית, אשר יכול לעורר את הבריכה המותכת בתהליך הריתוך, אשר תורם פריקת גז בבריכה המותכת ולייעל את איכות הריתוך. מערכת זיהוי הראייה צריכה להיות מסוגלת לזהות את הצורה של מפרקים שונים סיכת ראש, וגם צריך להיות טווח מסוים סובלנות שגיאה.
