CW Laser og QCW Laser i svejsning

Energifordelingskarakteristika

En bemærkelsesværdig attribut for CW-lasere er deres Gaussiske energifordeling, hvor energifordelingen af ​​en laserstråles tværsnit mindskes fra midten udad i et Gaussisk (normal distribution) mønster. Denne distributionskarakteristik giver CW -lasere mulighed for at opnå ekstremt høj fokusering og behandlingseffektivitet, især i applikationer, der kræver koncentreret energiinstallation.

CW Laser Energy Distribution Diagram

Fordele ved kontinuerlig bølge (CW) laser svejsning

Mikrostrukturelt perspektiv

Undersøgelse af mikrostrukturen af ​​metaller afslører forskellige fordele ved kontinuerlig bølge (CW) laser svejsning over kvasi-kontinuerlig bølge (QCW) pulssvejsning. QCW-pulsvejsning, begrænset af sin frekvensgrænse, typisk omkring 500Hz, står over for en afvejning mellem overlapningshastighed og penetrationsdybde. En lav overlapningshastighed resulterer i utilstrækkelig dybde, hvorimod en høj overlapningshastighed begrænser svejsehastigheden, hvilket reducerer effektiviteten. I modsætning hertil opnår CW Laser -svejsning gennem valg af passende laserkerdiametre og svejsningshoveder effektiv og kontinuerlig svejsning. Denne metode viser sig at være særlig pålidelig i applikationer, der kræver høj sælintegritet.

Termisk påvirkning

Fra synspunktet om termisk påvirkning lider QCW -pulslasersvejsning af spørgsmålet om overlapning, hvilket fører til gentagen opvarmning af svejsesømmen. Dette kan introducere uoverensstemmelser mellem metalens mikrostruktur og overordnet materiale, herunder variationer i dislokationsstørrelser og kølehastigheder, hvilket øger risikoen for revner. CW Laser -svejsning undgår på den anden side dette problem ved at tilvejebringe en mere ensartet og kontinuerlig opvarmningsproces.

Let justering

Med hensyn til drift og justering kræver QCW -lasersvejsning omhyggelig tuning af flere parametre, herunder pulsrepetitionsfrekvens, spidsstyrke, pulsbredde, driftscyklus og mere. CW Laser -svejsning forenkler justeringsprocessen og fokuserer hovedsageligt på bølgeform, hastighed, strøm og defokusbeløb, hvilket letter den operationelle vanskelighed.

Teknologiske fremskridt inden for CW -lasersvejsning

Mens QCW-lasersvejsning er kendt for sin høje spidsstyrke og lave termiske input, er gavnlige til svejsningsvarme-følsomme komponenter og ekstremt tyndvæggede materialer, fremskridt inden for CW Laser-svejseteknologi, især til højeffektanvendelser (typisk over 500 watt) og dyb penetrationssvejsning baseret på Keyhole-effekten markant udvidet dens anvendelsesområde og effektivitet. Denne type laser er især velegnet til materialer, der er tykkere end 1 mm, hvilket opnår høje aspektforhold (over 8: 1) på trods af relativt høj varmeindgang.

Quasi-kontinuerlig bølge (QCW) laser svejsning

Fokuseret energifordeling

QCW, der står for "kvasi-kontinuerlig bølge", repræsenterer en laserteknologi, hvor laseren udsender lys på en diskontinuerlig måde, som afbildet i figur a. I modsætning til den ensartede energifordeling af kontinuerlige lasere med en enkelt tilstand, koncentrerer QCW-lasere deres energi tættere. Denne karakteristiske giver QCW -lasere en overlegen energitæthed, der oversætter til stærkere penetrationsfunktioner. Den resulterende metallurgiske effekt er beslægtet med en "negle" -form med et betydeligt dybde-til-bredde-forhold, hvilket gør det muligt for QCW-lasere at udmærke sig i applikationer, der involverer legeringer med høj reflektering, varmefølsomme materialer og præcisionsmikrovej.

Forbedret stabilitet og reduceret pluminterferens

En af de udtalt fordele ved QCW -lasersvejsning er dens evne til at afbøde virkningerne af metalplume på materialets absorptionshastighed, hvilket fører til en mere stabil proces. Under laser-materialet interaktion kan intens fordampning skabe en blanding af metaldamp og plasma over smeltepuljen, ofte benævnt en metalplume. Denne plume kan beskytte materialets overflade fra laseren, hvilket forårsager ustabil strømforsyning og defekter som sprøjt, eksplosionspunkter og grober. Imidlertid sikrer den intermitterende emission af QCW-lasere (f.eks. En 5ms burst efterfulgt af en pause på 10 mser), at hver laserpuls når materialets overflade, der ikke påvirkes af metalplume, hvilket resulterer i en især stabil svejseproces, især fordelagtig for tynd-arksvejsning.

Stabil Melt Pool Dynamics

Dynamikken i smeltepuljen, især med hensyn til de kræfter, der virker på nøglehullet, er afgørende for at bestemme svejsens kvalitet. Kontinuerlige lasere på grund af deres langvarige eksponering og større varmepåvirkede zoner har en tendens til at skabe større smeltebassiner fyldt med flydende metal. Dette kan føre til defekter, der er forbundet med store smeltebassiner, såsom nøglehulskollaps. I modsætning hertil koncentrerer den fokuserede energi og kortere interaktionstid for QCW -lasersvejsning smeltepuljen omkring nøglehullet, hvilket resulterer i en mere ensartet kraftfordeling og en lavere forekomst af porøsitet, revner og sprøjt.