Přihlaste se k odběru našich sociálních sítí a získejte rychlý příspěvek
Kontinuální vlnový laser
CW, zkratka pro „Continuous Wave“, označuje laserové systémy schopné poskytovat nepřerušovaný laserový výstup během provozu. CW lasery, které se vyznačují schopností nepřetržitě emitovat laser až do ukončení činnosti, se vyznačují nižším špičkovým výkonem a vyšším průměrným výkonem ve srovnání s jinými typy laserů.
Široký rozsah aplikací
CW lasery naleznou díky svému kontinuálnímu výstupu široké využití v oblastech, jako je řezání kovů a svařování mědi a hliníku, což z nich dělá jeden z nejběžnějších a nejrozšířenějších typů laserů. Jejich schopnost dodávat stabilní a konzistentní energetický výstup je činí neocenitelnými jak ve scénářích přesného zpracování, tak ve scénářích hromadné výroby.
Parametry úpravy procesu
Nastavení CW laseru pro optimální výkon procesu zahrnuje zaměření na několik klíčových parametrů, včetně průběhu výkonu, množství rozostření, průměru bodu paprsku a rychlosti zpracování. Přesné vyladění těchto parametrů je rozhodující pro dosažení nejlepších výsledků zpracování, zajištění efektivity a kvality operací laserového obrábění.
Kontinuální diagram energie laseru
Charakteristiky distribuce energie
Pozoruhodným atributem CW laserů je jejich gaussovské rozložení energie, kde se rozložení energie průřezu laserového paprsku zmenšuje od středu ven v gaussovském (normálním rozložení) vzoru. Tato distribuční charakteristika umožňuje CW laserům dosahovat extrémně vysoké přesnosti zaostřování a účinnosti zpracování, zejména v aplikacích vyžadujících nasazení koncentrované energie.
Schéma distribuce energie CW laseru
Výhody laserového svařování s kontinuální vlnou (CW).
Mikrostrukturní perspektiva
Zkoumání mikrostruktury kovů odhaluje výrazné výhody laserového svařování s kontinuální vlnou (CW) oproti pulznímu svařování s kvazikontinuální vlnou (QCW). Pulzní svařování QCW, které je omezeno limitem frekvence, obvykle kolem 500 Hz, čelí kompromisu mezi rychlostí překrytí a hloubkou průniku. Nízká míra překrytí má za následek nedostatečnou hloubku, zatímco vysoká míra překrývání omezuje rychlost svařování a snižuje účinnost. Naproti tomu CW laserové svařování díky výběru vhodných průměrů laserového jádra a svařovacích hlav dosahuje efektivního a kontinuálního svařování. Tato metoda se ukazuje jako zvláště spolehlivá v aplikacích vyžadujících vysokou integritu těsnění.
Posouzení tepelného dopadu
Z hlediska tepelného dopadu trpí pulzní laserové svařování QCW problémem překrývání, což vede k opakovanému zahřívání svarového švu. To může způsobit nesrovnalosti mezi mikrostrukturou kovu a základním materiálem, včetně změn ve velikosti dislokací a rychlostí ochlazování, čímž se zvyšuje riziko praskání. CW laserové svařování se na druhé straně tomuto problému vyhýbá tím, že poskytuje rovnoměrnější a kontinuální proces ohřevu.
Snadné nastavení
Pokud jde o provoz a nastavení, laserové svařování QCW vyžaduje pečlivé vyladění několika parametrů, včetně frekvence opakování pulzů, špičkového výkonu, šířky pulzu, pracovního cyklu a dalších. CW laserové svařování zjednodušuje proces nastavení a zaměřuje se hlavně na tvar vlny, rychlost, výkon a velikost rozostření, což výrazně snižuje provozní potíže.
Technologický pokrok v CW laserovém svařování
Zatímco QCW laserové svařování je známé svým vysokým špičkovým výkonem a nízkým tepelným příkonem, což je výhodné pro svařování tepelně citlivých součástí a extrémně tenkostěnných materiálů, pokroky v technologii CW laserového svařování, zejména pro aplikace s vysokým výkonem (typicky nad 500 wattů) a svařování s hlubokým průvarem založené na efektu klíčové dírky výrazně rozšířilo rozsah použití a účinnost. Tento typ laseru je zvláště vhodný pro materiály o tloušťce než 1 mm a dosahuje vysokých poměrů stran (přes 8:1) i přes relativně vysoký tepelný příkon.
Kvazi-kontinuální vlnové (QCW) laserové svařování
Zaměřená distribuce energie
QCW, což je zkratka pro „Quasi-Continuous Wave“, představuje laserovou technologii, kde laser emituje světlo nespojitým způsobem, jak je znázorněno na obrázku a. Na rozdíl od rovnoměrného rozložení energie jednovidových kontinuálních laserů koncentrují QCW lasery svou energii hustěji. Tato charakteristika poskytuje laserům QCW vynikající hustotu energie, která se promítá do silnějších penetračních schopností. Výsledný metalurgický efekt je podobný tvaru "nehtu" s významným poměrem hloubek k šířce, což umožňuje laserům QCW vyniknout v aplikacích zahrnujících slitiny s vysokou odrazivostí, materiály citlivé na teplo a přesné mikrosvařování.
Vylepšená stabilita a snížené rušení vlečky
Jednou z výrazných výhod QCW laserového svařování je jeho schopnost zmírnit účinky kovového oblaku na míru absorpce materiálu, což vede ke stabilnějšímu procesu. Během interakce laser-materiál může intenzivní odpařování vytvořit směs kovových par a plazmy nad tavnou lázní, běžně označovanou jako kovový vlečka. Tento oblak může chránit povrch materiálu před laserem, což způsobuje nestabilní dodávku energie a defekty, jako je rozstřik, místa výbuchu a důlky. Přerušovaná emise QCW laserů (např. 5 ms dávka následovaná 10 ms pauzou) však zajišťuje, že každý laserový puls dosáhne povrchu materiálu neovlivněného kovovým oblakem, což má za následek pozoruhodně stabilní svařovací proces, zvláště výhodný pro svařování tenkých plechů.
Stabilní dynamika taveniny
Dynamika taveniny, zejména z hlediska sil působících na klíčovou dírku, je rozhodující pro určení kvality svaru. Nepřetržité lasery, kvůli jejich prodloužené expozici a větším tepelně ovlivněným zónám, mají tendenci vytvářet větší lázně taveniny naplněné tekutým kovem. To může vést k defektům spojeným s velkými bazény taveniny, jako je kolaps klíčové dírky. Naproti tomu soustředěná energie a kratší doba interakce QCW laserového svařování koncentruje lázeň taveniny kolem klíčové dírky, což má za následek rovnoměrnější rozložení síly a nižší výskyt poréznosti, praskání a rozstřiku.
Zóna ovlivněná teplem (HAZ)
Kontinuální laserové svařování vystavuje materiály trvalému teplu, což vede k významnému vedení tepla do materiálu. To může u tenkých materiálů způsobit nežádoucí tepelné deformace a defekty způsobené napětím. Lasery QCW svým přerušovaným provozem umožňují materiálům čas vychladnout, čímž minimalizují tepelně ovlivněnou zónu a tepelný příkon. Díky tomu je laserové svařování QCW zvláště vhodné pro tenké materiály a materiály v blízkosti tepelně citlivých součástí.
Vyšší špičkový výkon
Přestože mají stejný průměrný výkon jako kontinuální lasery, dosahují lasery QCW vyšších špičkových výkonů a hustoty energie, což má za následek hlubší průnik a silnější svařovací schopnosti. Tato výhoda je zvláště výrazná při svařování tenkých plechů mědi a hliníkových slitin. Naproti tomu kontinuální lasery se stejným průměrným výkonem nemusí udělat stopu na povrchu materiálu kvůli nižší hustotě energie, což vede k odrazu. Vysoce výkonné kontinuální lasery, i když jsou schopny roztavit materiál, mohou po roztavení zaznamenat prudký nárůst rychlosti absorpce, což způsobuje nekontrolovatelnou hloubku taveniny a tepelný příkon, což je nevhodné pro svařování tenkých plechů a může mít za následek buď žádné značení nebo spálení. -přes, nesplnění procesních požadavků.
Porovnání výsledků svařování mezi CW a QCW lasery
A. Laser s kontinuální vlnou (CW):
- Vzhled laserem zataveného nehtu
- Vzhled rovného svarového švu
- Schematické schéma laserové emise
- Podélný průřez
b. Kvazi-kontinuální vlnový (QCW) laser:
- Vzhled laserem zataveného nehtu
- Vzhled rovného svarového švu
- Schematické schéma laserové emise
- Podélný průřez
- * Zdroj: Článek Willdonga, přes WeChat Public Account LaserLWM.
- * Odkaz na původní článek: https://mp.weixin.qq.com/s/8uCC5jARz3dcgP4zusu-FA.
- Obsah tohoto článku je poskytován pouze pro účely učení a komunikace a veškerá autorská práva náleží původnímu autorovi. Pokud se jedná o porušení autorských práv, kontaktujte nás a požádejte o odstranění.
Čas odeslání: březen-05-2024