CW -laser ja QCW -laser hitsauksessa

Energian jakautumisominaisuudet

CW-laserien huomattava ominaisuus on heidän Gaussin energian jakautumisensa, jossa lasersäteen poikkileikkauksen energianjakauma vähenee keskustasta ulospäin Gaussin (normaalijakauma) -kuviossa. Tämä jakaumaominaisuus antaa CW -lasereille mahdollisuuden saavuttaa erittäin korkean tarkkuuden tarkkuuden ja prosessoinnin tehokkuuden, etenkin sovelluksissa, jotka vaativat keskittynyttä energian käyttöönottoa.

CW -laserenergian jakelukaavio

Jatkuvan aallon (CW) laserhitsauksen edut

Mikrorakenteinen näkökulma

Metallien mikrorakenteen tutkiminen paljastaa jatkuvan aallon (CW) laserhitsauksen selkeät edut kvasi-jatkuvan aallon (QCW) pulssihitsauksen yli. QCW-pulssihitsaus, jota rajoittaa sen taajuusraja, tyypillisesti noin 500 Hz, on päällekkäisyyden ja tunkeutumissyvyyden välinen kompromissi. Matala päällekkäisyyden määrä johtaa riittämättömään syvyyteen, kun taas korkea päällekkäisyydenopeus rajoittaa hitsausnopeutta vähentäen tehokkuutta. Sitä vastoin CW -laserhitsaus valinnassa sopivat laser -ytimen halkaisijat ja hitsauspäät saavuttavat tehokkaan ja jatkuvan hitsauksen. Tämä menetelmä osoittautuu erityisen luotettavaksi sovelluksissa, jotka vaativat tiivisteen eheyttä.

Lämpövaikutusten huomio

Lämpövaikutusten näkökulmasta QCW -pulssilaserhitsaus kärsii päällekkäisyyksistä, mikä johtaa hitsaumaman toistuvaan lämmitykseen. Tämä voi aiheuttaa epäjohdonmukaisuuksia metallin mikrorakenteen ja emämateriaalin välillä, mukaan lukien dislokaatiokokojen ja jäähdytysnopeuden vaihtelut, mikä lisää halkeilun riskiä. CW -laserhitsaus puolestaan ​​välttää tämän ongelman tarjoamalla yhtenäisemmän ja jatkuvamman lämmitysprosessin.

Säädön helppous

Toiminnan ja säätämisen kannalta QCW -laserhitsaus vaatii useiden parametrien huolellista virittämistä, mukaan lukien pulssin toistotaajuus, huipputeho, pulssin leveys, käyttöjakso ja paljon muuta. CW -laserhitsaus yksinkertaistaa säätöprosessia, keskittyen pääasiassa aaltomuotoon, nopeuteen, tehon ja defocus -määrään, lieventäen merkittävästi toimintavaikeuksia.

Teknologinen kehitys CW -laserhitsauksessa

Vaikka QCW-laserhitsaus tunnetaan suuresta huipputehosta ja alhaisesta lämpötuloksestaan, joka on hyödyllinen hitsauslämpöherkkien komponenttien ja erittäin ohuiden seinäisten materiaalien hitsaamiseen, kehitys CW-laserhitsaustekniikassa, etenkin suuritehoisissa sovelluksissa (tyypillisesti yli 500 wattia) ja syvän tunkeutumissuhdistuksen avainreiän vaikutuksen perusteella, ovat laajentaneet merkittävästi sen käyttöaluetta ja tehokkuutta. Tämäntyyppinen laser sopii erityisesti kuin 1 mm: n paksummille materiaaleille, saavuttaen korkeat kuvasuhteet (yli 8: 1) huolimatta suhteellisen korkeasta lämmön syöttöstä.

Kvasi-jatkuvaa aalto (QCW) laserhitsaus

Keskittynyt energianjakauma

QCW, joka seisoo "kvasi-jatkuvaa aaltoa", edustaa lasertekniikkaa, jossa laser säteilee valoa epäjatkuvalla tavalla, kuten kuvassa a on kuvattu. Toisin kuin yksimuodon jatkuvien laserien tasainen energiajakauma, QCW-laserit keskittävät energiansa tiheämmin. Tämä ominaisuus antaa QCW -laserille ylivoimaisen energiatiheyden, mikä muuttuu voimakkaampiin tunkeutumisominaisuuksiin. Tuloksena oleva metallurginen vaikutus on samanlainen kuin "kynsien" muoto, jolla on merkittävä syvyys-leveyssuhde, jolloin QCW-laserit voivat menestyä sovelluksissa, joihin liittyy korkean reflektanssiseoksia, lämpöherkkiä materiaaleja ja tarkkuusmikrohyödyksiä.

Parantunut stabiilisuus ja vähentynyt putken häiriö

Yksi QCW -laserhitsauksen voimakkaista eduista on sen kyky lieventää metallin putken vaikutuksia materiaalin imeytymisnopeuteen, mikä johtaa vakaampaan prosessiin. Laser-materiaalien vuorovaikutuksen aikana voimakas haihtuminen voi luoda metallihöyryn ja plasman sekoituksen sulapoolin yläpuolelle, jota kutsutaan yleisesti metallisiksi. Tämä putki voi suojata materiaalin pinnan laserilta, aiheuttaen epävakaan tehonjakelua ja vikoja, kuten roiske, räjähdyspisteet ja kaivot. QCW-laserien ajoittainen päästö (esim. 5 ms: n purske, jota seuraa 10 ms: n tauko) varmistaa, että jokainen laserpulssi saavuttaa materiaalin pinnan, jota metallihullu ei vaikuta, mikä johtaa erityisesti vakaan hitsausprosessiin, joka on erityisen edullinen ohutesteen hitsaamiseen.

Vakaa sulamaltaan dynamiikka

Sula -altaan dynamiikka, etenkin avaimenreiän toimivissa voimissa, ovat ratkaisevan tärkeitä hitsin laadun määrittämisessä. Jatkuvat laserit, niiden pitkittyneen altistumisen ja suurempien lämpövaikutteisten vyöhykkeiden vuoksi, yleensä luomaan suurempia sulaalastat, jotka on täytetty nestemäisellä metallilla. Tämä voi johtaa suuriin sulapooliin liittyviin virheisiin, kuten avaimenreiän romahtamiseen. Sitä vastoin QCW -laserhitsauksen keskittynyt energia ja lyhyempi vuorovaikutusaika keskittyvät sulamaltaan avaimenreiän ympärille, mikä johtaa yhtenäisempaan voimajakaumaan ja huokoisuuden, halkeilun ja roiskumisen alhaisempaan esiintyvyyteen.