CW lézer és QCW lézer a hegesztésben

Energiaelosztási jellemzők

A CW lézerek egyik figyelemre méltó tulajdonsága a Gauss-féle energiaeloszlás, ahol a lézersugár keresztmetszetének energiaeloszlása ​​a középponttól kifelé, Gauss (normál eloszlású) mintázatban csökken.Ez az eloszlási jellemző lehetővé teszi a CW lézerek számára, hogy rendkívül nagy fókuszpontosságot és feldolgozási hatékonyságot érjenek el, különösen azokban az alkalmazásokban, ahol koncentrált energiafelhasználás szükséges.

CW lézeres energiaelosztási diagram

A folyamatos hullámú (CW) lézeres hegesztés előnyei

Mikrostrukturális perspektíva

A fémek mikroszerkezetének vizsgálata feltárja a folyamatos hullámú (CW) lézerhegesztés határozott előnyeit a kvázi-folytonos hullámú (QCW) impulzushegesztéssel szemben.A QCW impulzushegesztés, amelyet frekvenciakorlátja korlátoz, jellemzően 500 Hz körül, kompromisszumot jelent az átfedési sebesség és a behatolási mélység között.Az alacsony átfedési arány nem elegendő mélységet eredményez, míg a nagy átfedés korlátozza a hegesztési sebességet, csökkentve a hatékonyságot.Ezzel szemben a CW lézerhegesztés a megfelelő lézermag átmérők és hegesztőfejek kiválasztásával hatékony és folyamatos hegesztést tesz lehetővé.Ez a módszer különösen megbízhatónak bizonyul a magas tömítési integritást igénylő alkalmazásokban.

Hőhatás figyelembevétele

A hőhatás szempontjából a QCW impulzuslézeres hegesztésnél az átfedés problémája van, ami a hegesztési varrat ismételt felmelegedéséhez vezet.Ez inkonzisztenciákat okozhat a fém mikroszerkezete és az alapanyag között, beleértve a diszlokáció méretének és a hűtési sebességének eltéréseit, ami növeli a repedés kockázatát.A CW lézerhegesztés ezzel szemben elkerüli ezt a problémát azáltal, hogy egyenletesebb és folyamatosabb fűtési folyamatot biztosít.

Könnyű beállítás

A működés és beállítás tekintetében a QCW lézerhegesztés számos paraméter aprólékos beállítását igényli, beleértve az impulzusismétlési frekvenciát, a csúcsteljesítményt, az impulzusszélességet, a munkaciklust és még sok mást.A CW lézeres hegesztés leegyszerűsíti a beállítási folyamatot, elsősorban a hullámformára, a sebességre, a teljesítményre és a defókusz mértékére összpontosítva, jelentősen megkönnyítve a működési nehézségeket.

Technológiai fejlődés a CW lézeres hegesztésben

Míg a QCW lézerhegesztés nagy csúcsteljesítményéről és alacsony hőbeviteléről ismert, jótékony hatású hőérzékeny alkatrészek és rendkívül vékony falú anyagok hegesztéséhez, a CW lézeres hegesztési technológia fejlődése, különösen a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz (általában 500 watt felett) és A kulcslyukhatáson alapuló mélybehatoló hegesztés jelentősen kibővítette alkalmazási körét és hatékonyságát.Ez a lézertípus különösen alkalmas 1 mm-nél vastagabb anyagokhoz, és a viszonylag nagy hőbevitel ellenére magas képarányt (8:1 felett) ér el.

Kvázi-folyamatos hullámú (QCW) lézeres hegesztés

Fókuszált energiaelosztás

A QCW, amely a „quasi-Continuous Wave” rövidítése, egy olyan lézertechnológiát jelent, amelyben a lézer nem folytonos módon bocsát ki fényt, amint az az a. ábrán látható.Az egymódusú folyamatos lézerek egyenletes energiaeloszlásával ellentétben a QCW lézerek sűrűbben koncentrálják energiájukat.Ez a jellemző kiváló energiasűrűséget biztosít a QCW lézereknek, ami erősebb behatolási képességet eredményez.Az így létrejövő kohászati ​​hatás a jelentős mélység-szélesség arányú "szeg" alakhoz hasonlít, ami lehetővé teszi, hogy a QCW lézerek kiválóan teljesítsenek a nagy fényvisszaverő képességű ötvözetek, hőérzékeny anyagok és precíziós mikrohegesztési alkalmazásokban.

Fokozott stabilitás és csökkentett csapásinterferencia

A QCW lézerhegesztés egyik kiemelkedő előnye, hogy csökkenti a fémcsóva hatását az anyag abszorpciós sebességére, ami stabilabb folyamatot eredményez.A lézer-anyag kölcsönhatás során az intenzív párolgás fémgőz és plazma keverékét hozhatja létre az olvadékmedence felett, amelyet általában fémcsóvnak neveznek.Ez a csóva megvédheti az anyag felületét a lézertől, instabil energiaellátást és olyan hibákat okozva, mint a fröcskölés, robbanáspontok és gödrök.Azonban a QCW lézerek szakaszos emissziója (pl. egy 5 ms-os robbanás, majd egy 10 ms-os szünet) biztosítja, hogy minden lézerimpulzus érje el az anyag felületét anélkül, hogy fémcsóvát érintene, ami egy figyelemreméltóan stabil hegesztési folyamatot eredményez, ami különösen előnyös vékonylemez-hegesztésnél.

Stabil olvadó medence dinamika

Az olvadékmedence dinamikája, különösen a kulcslyukra ható erők tekintetében döntő jelentőségű a varrat minőségének meghatározásában.A folyamatos lézerek hosszan tartó expozíciójuk és nagyobb hőhatászónáik miatt hajlamosak nagyobb, folyékony fémmel töltött olvadékmedencéket létrehozni.Ez a nagy olvadékmedencékkel kapcsolatos hibákhoz, például kulcslyuk beomlásához vezethet.Ezzel szemben a QCW lézerhegesztés fókuszált energiája és rövidebb interakciós ideje az olvadékmedencét a kulcslyuk körül koncentrálja, ami egyenletesebb erőeloszlást és kisebb porozitást, repedést és fröcskölést eredményez.