Laser CW i laser QCW w spawaniu

Charakterystyka rozkładu energii

Godnym uwagi atrybutem laserów CW jest ich rozkład energii Gaussa, w którym rozkład energii przekroju wiązki laserowej zmniejsza się od środka na zewnątrz w wzorze Gaussa (rozkład normalny). Ta charakterystyka rozkładu pozwala laserom CW na osiągnięcie wyjątkowo wysokiej precyzji i wydajności przetwarzania, szczególnie w aplikacjach wymagających skoncentrowanego wdrażania energii.

CW Laser Energy Schemat rozkładu energii

Zalety spawania laserowego fali ciągłej (CW)

Perspektywa mikrostrukturalna

Badanie mikrostruktury metali ujawnia wyraźne zalety spawania laserowego fali ciągłej (CW) w stosunku do spawania impulsowego fali quasi-ciągłej (QCW). Spawanie impulsowe QCW, ograniczone przez limit częstotliwości, zwykle około 500 Hz, stoi w obliczu kompromisu między szybkością nakładania się a głębokością penetracji. Niska szybkość nakładania się powoduje niewystarczającą głębokość, podczas gdy wysoka szybkość nakładania się ogranicza prędkość spawania, zmniejszając wydajność. Natomiast spawanie laserowe CW, poprzez wybór odpowiednich średnic lasera i głowic spawania, osiąga wydajne i ciągłe spawanie. Ta metoda okazuje się szczególnie wiarygodna w aplikacjach wymagających wysokiej integralności uszczelnienia.

Uwzględnienie wpływu termicznego

Z punktu widzenia uderzenia termicznego spawanie laserowe QCW pulsowe cierpi z powodu nakładania się, co prowadzi do powtarzającego się ogrzewania szwu spoiny. Może to wprowadzić niespójności między mikrostrukturą metalu a materiałem macierzystym, w tym różnice w rozmiarach zwichnięcia i szybkości chłodzenia, zwiększając w ten sposób ryzyko pękania. Z drugiej strony spawanie laserowe CW unika tego problemu, zapewniając bardziej jednolity i ciągły proces ogrzewania.

Łatwość dostosowania

Jeśli chodzi o działanie i regulację, spawanie laserowe QCW wymaga skrupulatnego strojenia kilku parametrów, w tym częstotliwości powtarzania impulsu, mocy szczytowej, szerokości impulsu, cyklu pracy i innych. Spawanie laserowe CW upraszcza proces regulacji, koncentrując się głównie na kształcie fali, prędkości, mocy i kwoty defocus, znacznie zmniejszając trudność operacyjną.

Postęp technologiczny w spawaniu laserowym CW

Podczas gdy spawanie laserowe QCW jest znane z wysokiej maksymalnej mocy i niskiego wejścia termicznego, korzystnego dla składników wrażliwych na ciepło i materiałów o wyjątkowo cienkowatości, postęp w technologii spawania laserowego CW, szczególnie w zastosowaniach o dużej mocy (zwykle powyżej 500 watów) oraz głębokiego spawania penetracji na podstawie efektu kluczy, znacznie zwiększyły jego zakres aplikacji i wydajność. Ten rodzaj lasera jest szczególnie odpowiedni dla materiałów grubszych niż 1 mm, osiągając wysokie współczynniki kształtu (ponad 8: 1) pomimo stosunkowo wysokiego wejścia ciepła.

Quasi-continous fala (QCW) spawanie laserowe

Skoncentrowany rozkład energii

QCW, stojąc do „fali quasi-contrive”, reprezentuje technologię laserową, w której laser emituje światło w nieciągły sposób, jak pokazano na rysunku a. W przeciwieństwie do jednolitego rozkładu energii w ciągłych laserach jednomodowych lasery QCW koncentrują swoją energię bardziej gęsto. Ta charakterystyczna przyznaje lasery QCW najwyższej gęstości energii, przekładając się na silniejsze możliwości penetracji. Powstały efekt metalurgiczny jest podobny do kształtu „paznokci” o znacznym stosunku głębokości do szerokości, umożliwiając wyróżnianie laserów QCW w zastosowaniach obejmujących stopy o wysokiej zawartości, materiały wrażliwe na ciepło i precyzyjne mikro wchody.

Zwiększona stabilność i zmniejszona interferencja pióropusza

Jedną z wyraźnych zalet spawania laserowego QCW jest jego zdolność do złagodzenia wpływu pióropuszu metalu na szybkość absorpcji materiału, co prowadzi do bardziej stabilnego procesu. Podczas interakcji laserowo-materialnej intensywne odparowanie może stworzyć mieszaninę metalowej pary i plazmy nad topnią, powszechnie określaną jako metalowy pióropusz. Ta pióropusz może chronić powierzchnię materiału przed laserem, powodując niestabilne dostarczanie mocy i wady, takie jak rozpryski, punkty wybuchowe i doły. Jednak przerywana emisja laserów QCW (np. Wybuch 5MS, a następnie pauza 10 mm) zapewnia, że ​​każdy impuls laserowy osiąga powierzchnię materiału nienaruszoną przez metalową pióropusz, co powoduje wyraźnie stabilny proces spawania, szczególnie korzystny dla spawania cienki.

Stabilna dynamika basenu stopu

Dynamika puli stopu, szczególnie pod względem sił działających na dziurkę od klucza, ma kluczowe znaczenie dla określania jakości spoiny. Ciągłe lasery, ze względu na ich przedłużoną ekspozycję i większe strefy dotknięte ciepłem, mają tendencję do tworzenia większych basenów stopowych wypełnionych ciekłym metalem. Może to prowadzić do wad związanych z dużymi basenami stopu, takimi jak zawalenie się dziurki od klucza. Natomiast skupiony energia i krótszy czas interakcji spawania laserowego QCW koncentrują pulę stopu wokół dziurki od klucza, co powoduje bardziej jednolity rozkład siły i niższą częstość występowania porowatości, pękania i rozprysków.