CW Laser a QCW laser ve svařování

Charakteristiky distribuce energie

Pozoruhodným atributem laserů CW je jejich gaussovská energetická distribuce, kde se distribuce energie průřezu laserového paprsku zmenší ze středu ven v gaussovském (normálním rozdělení) vzoru. Tato distribuční charakteristika umožňuje CW laserům dosáhnout extrémně vysokého zaostřovacího přesnosti a účinnosti zpracování, zejména v aplikacích vyžadujících koncentrované nasazení energie.

Distribuční diagram laserové energie CW

Výhody svařování kontinuální vlny (CW) Laser

Mikrostrukturální perspektiva

Zkoumání mikrostruktury kovů odhaluje odlišné výhody laserového svařování laseru na kvazi-kontinuální vlny (QCW). Svařování pulzů QCW, omezené jeho frekvenčním limitem, obvykle kolem 500 Hz, čelí kompromisu mezi rychlostí překrývání a hloubkou penetrace. Nízká rychlost překrývání má za následek nedostatečnou hloubku, zatímco vysoká rychlost překrývání omezuje rychlost svařování a snižuje účinnost. Naproti tomu laserové svařování CW prostřednictvím výběru vhodných průměrů jádra laseru a svařovacích hlav dosahuje efektivního a kontinuálního svařování. Tato metoda se ukáže jako zvláště spolehlivá v aplikacích vyžadujících vysokou integritu těsnění.

Zvažování tepelného dopadu

Z hlediska tepelného dopadu trpí qcw pulzní laserové svařování problémem překrývání, což vede k opakovanému zahřívání svarového švu. To může zavádět nesrovnalosti mezi mikrostrukturou kovu a rodičovským materiálem, včetně změn velikosti dislokace a rychlosti chlazení, čímž se zvyšuje riziko praskání. Naproti tomu laserové svařování CW se tomuto problému vyhýbá poskytováním jednotného a kontinuálního procesu vytápění.

Snadnost nastavení

Pokud jde o provoz a nastavení, vyžaduje QCW laserové svařování pečlivé ladění několika parametrů, včetně frekvence opakování pulsu, špičkové síly, šířky pulsu, pracovního cyklu a dalších. Svařování CW Laser zjednodušuje proces nastavení a zaměřuje se hlavně na průběh, rychlost, výkon a množství rozostření a výrazně zmírňuje provozní obtíže.

Technologický pokrok ve svařování laseru CW

Zatímco laserové svařování QCW je známé svým vysokým maximálním výkonem a nízkým tepelným vstupem, prospěšné pro svařovací komponenty citlivé na teplo a extrémně tenkostěnné materiály, pokroky v technologii laserového svařování CW, zejména pro aplikace s vysokým výkonem (obvykle nad 500 watty) a na základě klíčového efektu, byly významně rozšířeny jeho rozsah a účinnost. Tento typ laseru je zvláště vhodný pro materiály silnější než 1 mm, což dosahuje vysokých poměrů stran (nad 8: 1) navzdory relativně vysokému vstupu tepla.

Kvazi-kontinuální vlna (QCW) laserové svařování

Zaměřená distribuce energie

QCW, stojící na „kvazi-kontinuální vlnu“, představuje laserovou technologii, kde laser emituje světlo diskontinuálním způsobem, jak je znázorněno na obrázku a. Na rozdíl od jednotného rozložení energie jednorázových kontinuálních laserů QCW lasery koncentrují svou energii hustěji. Tato charakteristika poskytuje lasery QCW vynikající hustotu energie a překládá se do silnějších penetračních schopností. Výsledný metalurgický účinek je podobný tvaru „hřebíku“ s významným poměrem hloubky k šířce, což umožňuje laserům QCW vyniknout v aplikacích zahrnujících slitiny s vysokou reflekcí, materiály citlivé na tepla a přesné mikromase.

Zvýšená stabilita a snížené rušení oblaku

Jednou z výrazných výhod laserového svařování QCW je jeho schopnost zmírnit účinky kovového oblaku na míru absorpce materiálu, což vede k stabilnějšímu procesu. Během interakce laserového materiálu může intenzivní odpařování vytvořit směs kovové páry a plazmy nad taveninou, běžně označovanou jako kovový oblak. Tento oblak může chránit povrch materiálu před laserem a způsobit nestabilní dodávání energie a defekty, jako je rozstřik, explozní body a jámy. Intermitentní emise QCW laserů (např. 5ms burst následovaný pauza 10ms) však zajišťuje, že každý laserový puls dosáhne povrchu materiálu, který není ovlivněn kovovým oblakem, což má za následek zejména stabilní proces svařování, zvláště výhodné pro svařování tenkého listu.

Dynamika stabilního bazénu

Při určování kvality svaru je zásadní dynamika taveniny, zejména z hlediska sil působících na klíčovou dírku. Kontinuální lasery, kvůli jejich dlouhodobé expozici a větším zónám zasaženým teplem, mají tendenci vytvářet větší bazény taveniny naplněné tekutým kovem. To může vést k vadám spojeným s velkými skupinami tavenin, jako je kolaps klíčové dírky. Naproti tomu zaostřená energie a kratší doba interakce laserového svařování QCW koncentruje bazén taveniny kolem klíčové dírky, což vede k rovnoměrnějšímu rozdělení síly a nižšího výskytu porozity, praskání a rozstřikování.