CW ласер и QCW ласер во заварување

Карактеристики на дистрибуција на енергија

Значаен атрибут на CW ласерите е нивната Гаусова распределба на енергијата, каде што распределбата на енергијата на пресекот на ласерскиот зрак се намалува од центарот кон надвор во Гаусова (нормална распределба) шема. Оваа карактеристика на распределба им овозможува на CW ласерите да постигнат екстремно висока прецизност на фокусирање и ефикасност на обработка, особено во апликации кои бараат концентрирано распоредување на енергија.

Дијаграм за распределба на енергијата на CW ласер

Предности на континуирано браново (CW) ласерско заварување

Микроструктурна перспектива

Испитувањето на микроструктурата на металите открива јасни предности на ласерското заварување со континуиран бран (CW) во однос на пулсното заварување со квази-континуиран бран (QCW). QCW пулсното заварување, ограничено од неговата фреквентна граница, обично околу 500Hz, се соочува со компромис помеѓу стапката на преклопување и длабочината на пенетрација. Ниската стапка на преклопување резултира со недоволна длабочина, додека високата стапка на преклопување ја ограничува брзината на заварување, намалувајќи ја ефикасноста. Спротивно на тоа, CW ласерското заварување, преку избор на соодветни дијаметри на ласерското јадро и глави за заварување, постигнува ефикасно и континуирано заварување. Овој метод се покажува како особено сигурен во апликации кои бараат висок интегритет на запечатување.

Разгледување на термичкото влијание

Од гледна точка на термичко влијание, QCW пулсното ласерско заварување страда од проблемот на преклопување, што доведува до постојано загревање на заварскиот шев. Ова може да внесе недоследности помеѓу микроструктурата на металот и основниот материјал, вклучувајќи варијации во големините на дислокациите и стапките на ладење, со што се зголемува ризикот од пукање. CW ласерското заварување, од друга страна, го избегнува овој проблем со тоа што обезбедува порамномерен и континуиран процес на загревање.

Леснотија на прилагодување

Во однос на работата и прилагодувањето, QCW ласерското заварување бара прецизно подесување на неколку параметри, вклучувајќи фреквенција на повторување на импулсите, врвна моќност, ширина на импулсите, работен циклус и друго. CW ласерското заварување го поедноставува процесот на прилагодување, фокусирајќи се главно на брановата форма, брзината, моќноста и количината на дефокусирање, значително намалувајќи ја оперативната тешкотија.

Технолошки напредок во CW ласерското заварување

Иако QCW ласерското заварување е познато по својата висока врвна моќност и низок топлински влез, што е корисно за заварување на компоненти чувствителни на топлина и материјали со екстремно тенки ѕидови, напредокот во технологијата за CW ласерско заварување, особено за апликации со голема моќност (обично над 500 вати) и заварувањето со длабока пенетрација базирано на ефектот на клучалка, значително го проширија неговиот опсег на примена и ефикасност. Овој тип на ласер е особено погоден за материјали подебели од 1 mm, постигнувајќи високи соодноси на ширина и должина (над 8:1) и покрај релативно високиот топлински влез.

Ласерско заварување со квази-континуиран бран (QCW)

Фокусирана дистрибуција на енергија

QCW, што е кратенка за „Квази-континуиран бран“, претставува ласерска технологија каде што ласерот емитира светлина на дисконтинуиран начин, како што е прикажано на слика а. За разлика од униформната распределба на енергијата на едномодните континуирани ласери, QCW ласерите ја концентрираат својата енергија погусто. Оваа карактеристика им дава на QCW ласерите супериорна густина на енергија, што се претвора во посилни можности за пенетрација. Резултантниот металуршки ефект е сличен на форма на „шајка“ со значителен однос длабочина-ширина, што им овозможува на QCW ласерите да се истакнат во апликации што вклучуваат легури со висока рефлектација, материјали чувствителни на топлина и прецизно микрозаварување.

Зголемена стабилност и намалено мешање на облакот

Една од изразените предности на QCW ласерското заварување е неговата способност да ги ублажи ефектите од металниот пердув врз стапката на апсорпција на материјалот, што доведува до постабилен процес. За време на интеракцијата ласер-материјал, интензивното испарување може да создаде мешавина од метална пареа и плазма над базенот на топење, вообичаено наречен метален пердув. Овој пердув може да ја заштити површината на материјалот од ласерот, предизвикувајќи нестабилно снабдување со енергија и дефекти како што се прскање, точки на експлозија и јами. Сепак, повремената емисија на QCW ласери (на пр., рафал од 5ms проследен со пауза од 10ms) осигурува дека секој ласерски импулс ќе ја достигне површината на материјалот без да биде засегнат од металниот пердув, што резултира со значително стабилен процес на заварување, особено поволен за заварување со тенки листови.

Стабилна динамика на базенот на топење

Динамиката на базенот на топење, особено во однос на силите што дејствуваат на клучалката, е клучна за одредување на квалитетот на заварувањето. Континуираните ласери, поради нивната продолжена изложеност и поголемите зони погодени од топлина, имаат тенденција да создаваат поголеми базени на топење исполнети со течен метал. Ова може да доведе до дефекти поврзани со големи базени на топење, како што е колапс на клучалката. Спротивно на тоа, фокусираната енергија и пократкото време на интеракција на QCW ласерското заварување го концентрираат базенот на топење околу клучалката, што резултира со порамномерна распределба на силата и помала инциденца на порозност, пукање и прскање.