Laser Laser та QCW лазер у зварюванні

Характеристики розподілу енергії

Помітним атрибутом лазерів CW є їх розподіл енергії Гаусса, де розподіл енергії поперечного перерізу лазерного променя зменшується від центру назовні у гауссовому (нормальному розподілі). Ця характеристика розподілу дозволяє лазерам CW досягти надзвичайно високої точності фокусування та ефективності обробки, особливо в додатках, що потребують концентрованого розгортання енергії.

Діаграма розподілу лазерної енергії CW

Переваги лазерного зварювання безперервної хвилі (CW)

Мікроструктурна перспектива

Вивчення мікроструктури металів виявляє чіткі переваги лазерного зварювання безперервної хвилі (CW) через зварювання імпульсного зварювання квазі-безперервного хвилі (QCW). Пульсне зварювання QCW, обмежене його обмеженням частоти, як правило, близько 500 Гц, стикається з компромісом між швидкістю перекриття та глибиною проникнення. Низька швидкість перекриття призводить до недостатньої глибини, тоді як висока швидкість перекриття обмежує швидкість зварювання, знижуючи ефективність. Навпаки, лазерне зварювання CW за допомогою вибору відповідних діаметрів лазерного ядра та зварювальних голів досягає ефективного та безперервного зварювання. Цей метод виявляється особливо надійним у програмах, що вимагають високої цілісності ущільнення.

Тепловий вплив

З точки зору теплового впливу, лазерне зварювання QCW страждає від проблеми перекриття, що призводить до повторного нагрівання шва зварного шва. Це може ввести невідповідності між мікроструктурою металу та материнським матеріалом, включаючи зміни розмірів дислокації та швидкості охолодження, тим самим збільшуючи ризик розтріскування. З іншого боку, лазерне зварювання CW уникає цієї проблеми, забезпечуючи більш рівномірний та безперервний процес нагріву.

Простота коригування

Що стосується роботи та коригування, лазерне зварювання QCW вимагає ретельної настройки декількох параметрів, включаючи частоту повторення імпульсу, пікову потужність, ширину імпульсу, робочий цикл тощо. Лазерне зварювання CW спрощує процес коригування, зосереджуючись головним чином на формі хвилі, швидкості, потужності та кількості дефокусу, значно зменшуючи операційні складність.

Технологічний прогрес у лазерному зварюванні CW

Незважаючи на те, що лазерне зварювання QCW відоме своєю високою піковою потужністю та низьким тепловим входом, корисним для зварювання тепло-чутливих компонентів та надзвичайно тонкостінних матеріалів, прогресу в технології лазерного зварювання CW, особливо для застосувань з високою потужністю (як правило, вище 500 Вт) та глибокого зварювання проникнення на основі ефекту Keyhole, значно показали його застосування та ефективність. Цей тип лазера особливо підходить для матеріалів товщі 1 мм, досягаючи високих співвідношень сторін (понад 8: 1), незважаючи на відносно високий тепловий вхід.

Квазі-безперервна хвиля (QCW) Лазерне зварювання

Цілеспрямоване розподіл енергії

QCW, що стоїть на "квазі-безперервній хвилі", являє собою лазерну технологію, де лазер викидає світло в розривному способі, як зображено на малюнку a. На відміну від рівномірного розподілу енергії одномодового безперервного лазери, QCW лазери більш щільно концентрують свою енергію. Ця характеристика надає QCW лазерам чудову щільність енергії, перетворюючись на більш сильні можливості проникнення. Отриманий металургійний ефект схожий на форму "нігтів" зі значним співвідношенням глибини до ширини, що дозволяє QCW лазерам успішно досягти успіхів у застосуванні сплавів з високою відбиттям, теплотензійними матеріалами та точного мікропідсилювача.

Підвищена стабільність та зменшення перешкод для шлейфу

Однією з виражених переваг лазерного зварювання QCW є його здатність пом'якшити вплив металевого шлейфу на швидкість поглинання матеріалу, що призводить до більш стабільного процесу. Під час лазерно-матеріальної взаємодії інтенсивне випаровування може створити суміш металевої пари та плазми над басейном розплаву, яку зазвичай називають металевим шлейфом. Цей шлейф може захистити поверхню матеріалу від лазера, викликаючи нестабільну доставку електроенергії та такі дефекти, як бризок, точки вибуху та ями. Однак переривчаста випромінювання лазерів QCW (наприклад, вибух на 5 мс з подальшою паузою 10 мс) гарантує, що кожен лазерний імпульс досягає поверхні матеріалу, що не впливає металевим шлейфом, що призводить до помітного стабільного процесу зварювання, особливо вигідного для зварювання тонкого листа.

Стабільна динаміка басейну розплаву

Динаміка басейну розплаву, особливо з точки зору сил, що діють на замок, мають вирішальне значення для визначення якості зварювання. Безперервні лазери, завдяки їх тривалому опроміненні та більшими зонами, що постраждали від тепла, як правило, створюють більші басейни розплаву, наповнені рідким металом. Це може призвести до дефектів, пов’язаних з великими басейнами розплаву, такими як згортання замкової щілини. На відміну від цього, цілеспрямована енергія та коротший час взаємодії лазерного зварювання QCW концентрують басейн розплаву навколо замкової щілини, що призводить до більш рівномірного розподілу сили та меншої частоти пористості, розтріскування та розбризкування.