CW lāzers un QCW lāzers metināšanā

Enerģijas sadales raksturojums

Ievērojams CW lāzeru atribūts ir to Gausa enerģijas sadalījums, kur lāzera stara šķērsgriezuma enerģijas sadalījums samazinās no centra uz āru Gausa (normālā sadalījuma) shēmā. Šis sadalījuma raksturlielums ļauj CW lāzeriem sasniegt ārkārtīgi augstu fokusēšanas precizitāti un apstrādes efektivitāti, īpaši lietojumprogrammās, kurās nepieciešama koncentrēta enerģijas izmantošana.

CW lāzera enerģijas sadales diagramma

Nepārtrauktā viļņa (CW) lāzermetināšanas priekšrocības

Mikrostrukturālā perspektīva

Pārbaudot metālu mikrostruktūru, tiek atklātas nepārtrauktas viļņa (CW) lāzermetināšanas priekšrocības salīdzinājumā ar kvazi-nepārtraukto viļņu (QCW) impulsu metināšanu. QCW impulsu metināšana, ko ierobežo tās frekvences ierobežojums, parasti aptuveni 500 Hz, saskaras ar kompromisu starp pārklāšanās ātrumu un iespiešanās dziļumu. Zems pārklāšanās līmenis rada nepietiekamu dziļumu, savukārt liels pārklāšanās ātrums ierobežo metināšanas ātrumu, samazinot efektivitāti. Turpretim CW lāzermetināšana, izvēloties atbilstošus lāzera serdes diametrus un metināšanas galviņas, nodrošina efektīvu un nepārtrauktu metināšanu. Šī metode izrādās īpaši uzticama lietojumos, kuriem nepieciešama augsta blīvējuma integritāte.

Siltuma ietekmes apsvēršana

No termiskās ietekmes viedokļa QCW impulsu lāzermetināšana cieš no pārklāšanās, kas izraisa atkārtotu metināšanas šuves uzsildīšanu. Tas var radīt neatbilstības starp metāla mikrostruktūru un pamatmateriālu, tostarp dislokācijas izmēru un dzesēšanas ātruma atšķirības, tādējādi palielinot plaisāšanas risku. No otras puses, CW lāzermetināšana novērš šo problēmu, nodrošinot vienmērīgāku un nepārtrauktāku sildīšanas procesu.

Regulēšanas vieglums

Darbības un regulēšanas ziņā QCW lāzermetināšanai ir nepieciešama rūpīga vairāku parametru regulēšana, tostarp impulsa atkārtošanās frekvence, maksimālā jauda, ​​impulsa platums, darba cikls un citi. CW lāzermetināšana vienkāršo regulēšanas procesu, koncentrējoties galvenokārt uz viļņu formu, ātrumu, jaudu un defokusa apjomu, ievērojami atvieglojot darbības grūtības.

Tehnoloģiskais progress CW lāzermetināšanā

Lai gan QCW lāzermetināšana ir pazīstama ar savu lielo maksimālo jaudu un zemo siltuma jaudu, kas ir izdevīga karstumjutīgu komponentu un īpaši plānu sienu materiālu metināšanai, CW lāzermetināšanas tehnoloģiju attīstība, īpaši lielas jaudas lietojumiem (parasti virs 500 vatiem) un dziļa iespiešanās metināšana, kuras pamatā ir atslēgas cauruma efekts, ir ievērojami paplašinājusi tās pielietojuma diapazonu un efektivitāti. Šis lāzera veids ir īpaši piemērots materiāliem, kas biezāki par 1 mm, nodrošinot augstu malu attiecību (vairāk nekā 8:1), neskatoties uz salīdzinoši lielu siltuma padevi.

Kvazi-nepārtraukta viļņa (QCW) lāzermetināšana

Mērķtiecīga enerģijas sadale

QCW, kas apzīmē "quasi-Continuous Wave", apzīmē lāzertehnoloģiju, kurā lāzers izstaro gaismu pārtrauktā veidā, kā parādīts a attēlā. Atšķirībā no vienmoda nepārtraukto lāzeru vienmērīgā enerģijas sadalījuma, QCW lāzeri savu enerģiju koncentrē blīvāk. Šis raksturlielums nodrošina QCW lāzeriem izcilu enerģijas blīvumu, kas nozīmē spēcīgāku iespiešanās spēju. Rezultātā iegūtais metalurģiskais efekts ir līdzīgs "naglas" formai ar ievērojamu dziļuma un platuma attiecību, ļaujot QCW lāzeriem izcelties lietojumos, kas saistīti ar augstas atstarošanas sakausējumiem, siltumjutīgiem materiāliem un precīzu mikrometināšanu.

Uzlabota stabilitāte un samazināti strūklu traucējumi

Viena no QCW lāzermetināšanas priekšrocībām ir tās spēja mazināt metāla strūklas ietekmi uz materiāla absorbcijas ātrumu, tādējādi nodrošinot stabilāku procesu. Lāzera un materiāla mijiedarbības laikā intensīva iztvaikošana var radīt metāla tvaiku un plazmas maisījumu virs kausējuma baseina, ko parasti dēvē par metāla strūklu. Šis pūslis var pasargāt materiāla virsmu no lāzera, izraisot nestabilu strāvas padevi un defektus, piemēram, šļakatas, sprādziena punktus un bedres. Tomēr QCW lāzeru periodiskā emisija (piemēram, 5 ms uzliesmojums, kam seko 10 ms pauze) nodrošina, ka katrs lāzera impulss sasniedz materiāla virsmu, ko neietekmē metāla strūklas, tādējādi nodrošinot īpaši stabilu metināšanas procesu, kas ir īpaši izdevīgs plānu lokšņu metināšanai.

Stabila kausējuma baseina dinamika

Izkausētā baseina dinamika, īpaši attiecībā uz spēkiem, kas iedarbojas uz atslēgas caurumu, ir izšķiroša nozīme metinājuma kvalitātes noteikšanā. Nepārtraukti lāzeri, pateicoties to ilgstošai iedarbībai un lielākām siltuma ietekmētajām zonām, mēdz radīt lielākus kausējuma baseinus, kas piepildīti ar šķidru metālu. Tas var izraisīt defektus, kas saistīti ar lieliem kausējuma baseiniem, piemēram, atslēgas cauruma sabrukumu. Turpretim QCW lāzermetināšanas fokusētā enerģija un īsākais mijiedarbības laiks koncentrē kausējuma baseinu ap atslēgas caurumu, kā rezultātā tiek panākts vienmērīgāks spēka sadalījums un mazāka porainība, plaisāšana un šļakatas.