CW Laser in QCW laser pri varjenju

Značilnosti porazdelitve energije

Pomembni atribut CW laserjev je njihova Gaussova porazdelitev energije, kjer se porazdelitev energije laserskega prereza s sredino zmanjša navzven v Gaussovem (običajnem porazdelitvi) vzorcu. Ta značilnost porazdelitve omogoča, da CW laserji dosežejo izjemno visoko natančnost in učinkovitost obdelave, zlasti v aplikacijah, ki zahtevajo koncentrirano uvajanje energije.

Diagram porazdelitve laserske energije CW

Prednosti laserskega varjenja neprekinjenega vala (CW)

Mikrostrukturna perspektiva

Preučevanje mikrostrukture kovin razkriva različne prednosti laserskega varjenja neprekinjenega vala (CW) nad impulznim varjenjem kvazi kontinuiranega vala (QCW). QCW impulzno varjenje, omejeno z njegovo frekvenčno mejo, običajno okoli 500Hz, se sooča s kompromisom med hitrostjo prekrivanja in globino penetracije. Nizka hitrost prekrivanja povzroči nezadostno globino, medtem ko visoka hitrost prekrivanja omejuje hitrost varjenja in zmanjšuje učinkovitost. V nasprotju s tem CW lasersko varjenje z izbiro ustreznih laserskih premerov jedra in varilnih glav doseže učinkovito in neprekinjeno varjenje. Ta metoda se izkaže za še posebej zanesljivo pri aplikacijah, ki zahtevajo visoko celovitost tesnila.

Upoštevanje toplotnega vpliva

Z vidika toplotnega udarca QCW impulzno lasersko varjenje trpi zaradi vprašanja prekrivanja, kar vodi do večkratnega ogrevanja zvara. To lahko uvede neskladnosti med mikrostrukturo kovine in matičnim materialom, vključno z različicami velikosti dislokacije in hitrostjo hlajenja, s čimer se poveča tveganje za pokanje. CW lasersko varjenje se na drugi strani izogiba temu vprašanju z zagotavljanjem bolj enakomernega in neprekinjenega procesa ogrevanja.

Enostavnost prilagoditve

Glede na delovanje in prilagajanje lasersko varjenje QCW zahteva natančno nastavitev več parametrov, vključno s frekvenco ponavljanja impulza, največjo močjo, širino impulza, delovnim ciklom in še več. CW lasersko varjenje poenostavlja postopek nastavitve, ki se osredotoča predvsem na valovno obliko, hitrost, moč in količino defkusa, kar znatno olajša operativne težave.

Tehnološki napredek pri laserskem varjenju CW

Medtem ko je QCW lasersko varjenje znano po visoki največji moči in nizkem toplotnem vhodu, ki je koristno za varjenje toplotno občutljivih komponent in izjemno tankostenskih materialov, napredek v tehnologiji laserskega varjenja CW, zlasti za uporabo v visoki moči (običajno nad 500 vatov) in globoko penetracijsko varjenje, ki se na podlagi vpliva ključavnice znatno razširi. Ta vrsta laserja je še posebej primerna za materiale, debelejši od 1 mm, kar dosega visoka razmerja stranic (nad 8: 1) kljub razmeroma visokemu vnosu toplote.

Navidezno kontinuirano valovanje (QCW)

Osredotočena porazdelitev energije

QCW, ki stoji za "kvazi kontinuiran val", predstavlja lasersko tehnologijo, kjer laser na diskontinuiran način oddaja svetlobo, kot je prikazano na sliki a. Za razliko od enakomerne porazdelitve energije neprekinjenih laserjev, ki jih imajo enodelni laserji, laserji bolj gosto koncentrirajo svojo energijo. Ta značilnost daje QCW laserji vrhunsko gostoto energije, ki se prenaša v močnejše penetracijske zmogljivosti. Nastali metalurški učinek je podoben "nohti" obliki s pomembnim razmerjem od globine in širine, kar omogoča, da se QCW laserji odlikujejo v aplikacijah, ki vključujejo zlitine z visoko odpuščanjem, toplotno občutljivo materiale in natančno mikro-varovanje.

Izboljšana stabilnost in zmanjšana motnje v plumu

Ena od izrazitih prednosti laserskega varjenja QCW je njegova sposobnost ublažitve učinkov kovinskega pluma na hitrost absorpcije materiala, kar vodi v bolj stabilen postopek. Med interakcijo z lasersko-materialom lahko intenzivno izhlapevanje ustvari mešanico kovinskih hlapov in plazme nad bazenom taline, ki jo običajno imenujejo kovinski pluv. Ta pluv lahko zaščiti površino materiala z laserja, kar povzroči nestabilno dovajanje moči in napake, kot so škropljenje, eksplozijske točke in jame. Vendar pa vmesna emisija qcw laserjev (npr. 5ms razpok, ki ji sledi 10 ms pavza) zagotavlja, da vsak laserski impulz doseže površino materiala, na katerega ne vpliva kovinski Plume, kar povzroči bistveno stabilen postopek varjenja, še posebej ugodno za varjenje s tankim listom.

Stabilna dinamika bazena taline

Dinamika taline, zlasti glede sil, ki delujejo na ključ, je ključnega pomena pri določanju kakovosti zvara. Nenehni laserji zaradi dolgotrajne izpostavljenosti in večjih toplotnih con ponavadi ustvarjajo večje bazene taline, napolnjene s tekočo kovino. To lahko privede do napak, povezanih z velikimi bazeni taline, kot je propad ključavnice. Nasprotno pa osredotočena energija in krajši čas interakcije laserskega varjenja QCW koncentrirata bazen taline okoli ključavnice, kar ima za posledico bolj enakomerno porazdelitev sile in nižjo pojavnost poroznosti, razpokanja in škrob.