CW Laser и QCW -лазер в сварке

Характеристики распределения энергии

Примечательным атрибутом CW-лазеров является их гауссовое распределение энергии, где распределение энергии поперечного сечения лазерного луча уменьшается от центра по центру наружу в гауссовой (нормальном распределении). Эта характеристика распределения позволяет CW -лазерам достигать чрезвычайно высокой точности фокусировки и эффективности обработки, особенно в приложениях, требующих концентрированного развертывания энергии.

Схема распределения энергии CW лазер

Преимущества лазерной сварки непрерывной волны (CW)

Микроструктурная перспектива

Изучение микроструктуры металлов выявляет различные преимущества лазерной сварки непрерывной волны (CW) над импульсной сваркой квази-непрерывной волны (QCW). Импульсная сварка QCW, ограниченная пределом его частоты, обычно около 500 Гц, сталкивается с компромиссом между скоростью перекрытия и глубиной проникновения. Низкая скорость перекрытия приводит к недостаточной глубине, тогда как высокая скорость перекрытия ограничивает скорость сварки, снижая эффективность. Напротив, лазерная сварка CW, благодаря выбору соответствующих лазерных диаметров и сварки, достигает эффективной и непрерывной сварки. Этот метод оказывается особенно надежным в приложениях, требующих высокой целостности уплотнения.

Тепловое рассмотрение

С точки зрения теплового удара, пульсная лазерная сварка QCW страдает от проблемы перекрытия, что приводит к повторному нагреву шва сварного шва. Это может ввести несоответствия между микроструктурой металла и родительским материалом, включая изменения размеров дислокации и скорости охлаждения, тем самым увеличивая риск растрескивания. С другой стороны, лазерная сварка CW избегает этой проблемы, предоставляя более равномерный и непрерывный процесс нагрева.

Простота корректировки

С точки зрения работы и корректировки, лазерная сварка QCW требует тщательной настройки нескольких параметров, включая частоту повторения импульса, пиковую мощность, ширину импульса, рабочее цикл и многое другое. CW -лазерная сварка упрощает процесс регулировки, сосредотачиваясь главным образом на форме волны, скорости, мощности и сумме дефокусировки, значительно смягчая сложность работы.

Технологический прогресс в лазерной сварке CW

В то время как лазерная сварка QCW известна своей высокой пиковой мощностью и низким тепловым входом, полезным для чувствительных к сварке теплосочувствительных компонентов и чрезвычайно тонкостенных материалов, достижения в технологии сварки лазера CW, особенно для мощных применений (обычно выше 500 Вт) и глубокой сварки проникновения на основе эффекта замочной скважины, значительно расширили его диапазон и эффективность. Этот тип лазера особенно подходит для материалов, толще 1 мм, достигая высоких соотношений сторон (более 8: 1), несмотря на относительно высокий тепловой вход.

Квазиконечная волновая (QCW) лазерная сварка

Сфокусированное распределение энергии

QCW, стоящий за «квазикостной волной», представляет собой лазерную технологию, где лазер испускает свет в прерывистости, как показано на рисунке A. В отличие от равномерного распределения энергии одномодовых непрерывных лазеров, лазеры QCW более плотно концентрируют свою энергию. Эта характеристика предоставляет лазеры QCW превосходную плотность энергии, что приводит к более сильным возможностям проникновения. Результирующий металлургический эффект сродни форме «гвоздя» со значительным соотношением глубины к ширине, что позволяет лазерам QCW преуспеть в применениях, включающих сплавы с высокой отражением, чувствительные к тепло, материалы и точные микросхемы.

Повышенная стабильность и уменьшенное помехи

Одним из выраженных преимуществ лазерной сварки QCW является его способность смягчить влияние металлического шлейфа на скорость поглощения материала, что приводит к более стабильному процессу. Во время лазерного взаимодействия интенсивное испарение может создать смесь металлического пара и плазмы над бассейном расплава, обычно называемой металлическим шлейфом. Этот шлейф может защитить поверхность материала от лазера, вызывая нестабильную доставку мощности и дефекты, такие как Spatter, точки взрыва и ямы. Тем не менее, прерывистое излучение лазеров QCW (например, выброс 5 мс с последующей паузой на 10 м) гарантирует, что каждый лазерный импульс достигает поверхности материала, не затронутой металлическим шлейфом, что приводит к заметно стабильному процессу сварки, особенно выгодно для сварки тонкого листа.

Стабильная динамика бассейна расплава

Динамика пула расплава, особенно с точки зрения сил, действующих на замочную скважину, имеют решающее значение при определении качества сварного шва. Непрерывные лазеры, благодаря их длительному воздействию и более крупных зонах, подверженных воздействию тепла, имеют тенденцию создавать более крупные расплавные бассейны, заполненные жидким металлом. Это может привести к дефектам, связанным с большими бассейнами расплава, такими как коллапс замочной скважины. Напротив, сфокусированная энергия и более короткое время взаимодействия лазерной сварки QCW концентрируют бассейн расплава вокруг замочной скважины, что приводит к более равномерному распределению силы и снижению частоты пористости, растрескивания и разбрызгивания.