CW лазер и QCW лазер при заваряване

Характеристики на разпределение на енергията

Забележителен атрибут на CW лазерите е тяхното гаусско разпределение на енергията, при което разпределението на енергията на напречното сечение на лазерния лъч намалява от центъра навън по гаусски (нормално разпределение) модел. Тази характеристика на разпределението позволява на CW лазерите да постигнат изключително висока точност на фокусиране и ефективност на обработка, особено в приложения, изискващи концентрирано разгръщане на енергия.

Диаграма за разпределение на енергията на CW

Предимства на лазерното заваряване на непрекъсната вълна (CW)

Микроструктурна перспектива

Изследването на микроструктурата на металите разкрива различни предимства на лазерното заваряване на непрекъсната вълна (CW) през квази-непрекъснато вълна (QCW) импулсно заваряване. QCW импулсно заваряване, ограничено от честотната му граница, обикновено около 500Hz, е изправено пред компромис между скоростта на припокриване и дълбочината на проникване. Ниската скорост на припокриване води до недостатъчна дълбочина, докато високата скорост на припокриване ограничава скоростта на заваряване, намаляваща ефективността. За разлика от тях, CW лазерно заваряване, чрез избора на подходящи диаметри на лазерната сърцевина и заваръчни глави, постига ефективно и непрекъснато заваряване. Този метод се оказва особено надежден в приложения, изискващи висока цялост на уплътнението.

Разглеждане на термично въздействие

От гледна точка на термичното въздействие, лазерното заваряване на QCW страда от въпроса за припокриването, което води до многократно нагряване на заваръчния шев. Това може да въведе несъответствия между микроструктурата на метала и родителския материал, включително вариации в размерите на дислокацията и скоростта на охлаждане, като по този начин ще увеличи риска от напукване. CW лазерно заваряване, от друга страна, избягва този проблем, като осигурява по -равномерен и непрекъснат процес на отопление.

Лесна настройка

По отношение на работата и регулирането, QCW лазерното заваряване изисква щателна настройка на няколко параметъра, включително честотата на повторение на импулса, пиковата мощност, ширината на импулса, работен цикъл и други. CW лазерното заваряване опростява процеса на регулиране, като се фокусира главно върху формата на вълната, скоростта, мощността и дефокуса, като значително облекчава оперативната трудност.

Технологичен прогрес в лазерното заваряване на CW

Докато QCW лазерното заваряване е известно с високата си пикова мощност и ниския термичен вход, полезен за заваряване на топлинни компоненти и изключително тънкостенни материали, напредък в технологията за лазерно заваряване на CW, особено за приложения с висока мощност (обикновено над 500 вата) и заваряване на дълбоко заваряване въз основа на ефекта на ключалката, които значително са разтегнали обхвата на приложението си и ефективността. Този тип лазер е особено подходящ за материали, по -дебели от 1 мм, постигайки високи съотношения (над 8: 1), въпреки сравнително високия вход на топлина.

Квази-непрекъснато вълново (QCW) лазерно заваряване

Фокусирано разпределение на енергията

QCW, стоящ за „квази-непрекъсната вълна“, представлява лазерна технология, при която лазерният излъчва светлина по прекъснат начин, както е показано на фигура a. За разлика от равномерното разпределение на енергията на едномодовите непрекъснати лазери, QCW лазерите концентрират енергията си по-гъсто. Това характерно предоставя QCW лазери превъзходна енергийна плътност, превръщайки се в по -силни възможности за проникване. Полученият металургичен ефект е подобен на "нокти" форма със значително съотношение дълбочина към ширина, което позволява на лазерите на QCW да се отличават в приложения, включващи сплави с високо отразяване, чувствителни към топлина материали и прецизно микро-замърсяване.

Повишена стабилност и намалена намеса на шлейфа

Едно от изразените предимства на лазерното заваряване на QCW е способността му да смекчава ефектите на металния шлейф върху скоростта на абсорбция на материала, което води до по -стабилен процес. По време на лазерно-материално взаимодействие интензивното изпаряване може да създаде смес от метални пари и плазма над басейна на стопилката, обикновено наричана метален шлейф. Този шлейф може да защити повърхността на материала от лазера, причинявайки нестабилно доставяне на мощност и дефекти като пръскане, точки на експлозия и ями. Въпреки това, периодичното излъчване на QCW лазери (напр. 5ms спукване, последвано от пауза от 10 ms), гарантира, че всеки лазерен импулс достига повърхността на материала, незасегнат от метален шлейф, което води до забележително стабилен процес на заваряване, особено изгоден за заваряване на тънко заваряване.

Динамика на стабилния басейн с стопилка

Динамиката на басейна на стопилката, особено по отношение на силите, действащи върху ключодържателя, са от решаващо значение за определяне на качеството на заваряването. Непрекъснатите лазери, поради продължителната им експозиция и по-големите зони, засегнати от топлината, са склонни да създават по-големи басейни за стопяване, пълни с течен метал. Това може да доведе до дефекти, свързани с големи басейни за стопяване, като срив на ключодържател. За разлика от тях, фокусираната енергия и по -краткото време на взаимодействие на лазерното заваряване на QCW концентрират басейна на стопилката около ключодържателя, което води до по -равномерно разпределение на силата и по -ниска честота на порьозност, напукване и пръскане.