Лазер CW і лазер QCW у зварцы

Характарыстыкі размеркавання энергіі

Характэрным атрыбутам бесперабойных лазераў з'яўляецца іх размеркаванне энергіі па Гаўсу, дзе размеркаванне энергіі папярочнага сячэння лазернага прамяня памяншаецца ад цэнтра вонкі па схеме Гаўса (нармальнага размеркавання). Такая характарыстыка размеркавання дазваляе лазерам CW дасягаць надзвычай высокай дакладнасці факусоўкі і эфектыўнасці апрацоўкі, асабліва ў праграмах, якія патрабуюць канцэнтраванага разгортвання энергіі.

Дыяграма размеркавання энергіі лазера CW

Перавагі лазернай зваркі бесперапыннай хваляй (CW).

Мікраструктурная перспектыва

Даследаванне мікраструктуры металаў паказвае відавочныя перавагі лазернай зваркі бесперапыннай хваляй (CW) перад імпульснай зваркай квазібесперапыннай хваляй (QCW). Імпульсная зварка QCW, абмежаваная лімітам частоты, як правіла, каля 500 Гц, сутыкаецца з кампрамісам паміж частатой перакрыцця і глыбінёй праваркі. Нізкі ўзровень нахлеста прыводзіць да недастатковай глыбіні, у той час як высокі ўзровень нахлеста абмяжоўвае хуткасць зваркі, зніжаючы эфектыўнасць. Наадварот, лазерная зварка CW з дапамогай выбару адпаведных дыяметраў стрыжня лазера і зварачных галовак забяспечвае эфектыўную і бесперапынную зварку. Гэты метад аказваецца асабліва надзейным у прылажэннях, якія патрабуюць высокай цэласнасці ўшчыльнення.

Разгляд цеплавога ўздзеяння

З пункту гледжання тэрмічнага ўздзеяння імпульсная лазерная зварка QCW пакутуе ад праблемы нахлеста, што прыводзіць да шматразовага нагрэву зварнога шва. Гэта можа прывесці да неадпаведнасці паміж мікраструктурай металу і зыходным матэрыялам, у тым ліку да змены памераў дыслакацый і хуткасці астуджэння, тым самым павялічваючы рызыку парэпання. З іншага боку, лазерная зварка CW дазваляе пазбегнуць гэтай праблемы, забяспечваючы больш раўнамерны і бесперапынны працэс нагрэву.

Лёгкасць рэгулявання

З пункту гледжання працы і рэгулявання лазерная зварка QCW патрабуе дбайнай налады некалькіх параметраў, уключаючы частату паўтарэння імпульсаў, пікавую магутнасць, шырыню імпульсу, працоўны цыкл і многае іншае. Лазерная зварка CW спрашчае працэс рэгулявання, засяроджваючыся галоўным чынам на форме хвалі, хуткасці, магутнасці і ступені дэфакусіроўкі, значна палягчаючы эксплуатацыйныя цяжкасці.

Тэхнічны прагрэс у галіне бесперапыннай лазернай зваркі

У той час як лазерная зварка QCW вядомая сваёй высокай пікавай магутнасцю і нізкай цеплавой нагрузкай, выгадна для зваркі цеплаадчувальных кампанентаў і вельмі тонкасценных матэрыялаў, прагрэс у тэхналогіі лазернай зваркі CW, асабліва для прымянення высокай магутнасці (звычайна больш за 500 Вт) і зварка глыбокім праплавленнем, заснаваная на эфекце замочнай свідравіны, значна пашырыла дыяпазон прымянення і эфектыўнасць. Гэты тып лазера асабліва падыходзіць для матэрыялаў таўшчынёй больш за 1 мм, дасягаючы высокіх суадносін бакоў (больш за 8:1), нягледзячы на ​​адносна высокае цеплаўвядзенне.

Лазерная зварка з квазібесперапыннай хваляй (QCW).

Сфакусаванае размеркаванне энергіі

QCW, што азначае "квазібесперапынная хваля", уяўляе сабой лазерную тэхналогію, пры якой лазер выпраменьвае святло перарывістым чынам, як паказана на малюнку а. У адрозненне ад раўнамернага размеркавання энергіі аднамодавых бесперапынных лазераў, QCW лазеры канцэнтруюць сваю энергію больш шчыльна. Гэтая характарыстыка забяспечвае QCW-лазеры найвышэйшай шчыльнасцю энергіі, што прыводзіць да больш моцнага пранікнення. Атрыманы металургічны эфект падобны да формы «цвіка» са значным стаўленнем глыбіні да шырыні, што дазваляе лазерам QCW дасягнуць поспеху ў прымяненні сплаваў з высокім каэфіцыентам адлюстравання, цеплаадчувальных матэрыялаў і дакладнай мікразваркі.

Палепшаная стабільнасць і паменшаныя перашкоды ад перашкод

Адной з відавочных пераваг лазернай зваркі QCW з'яўляецца яе здольнасць змякчаць уздзеянне струменя металу на хуткасць паглынання матэрыялам, што прыводзіць да больш стабільнага працэсу. Падчас узаемадзеяння лазера з матэрыялам інтэнсіўнае выпарэнне можа стварыць сумесь пары металу і плазмы над басейнам расплаву, якую звычайна называюць металічным шлейфам. Гэты шлейф можа абараняць паверхню матэрыялу ад лазера, выклікаючы нестабільную падачу энергіі і такія дэфекты, як пырскі, кропкі выбуху і ямкі. Тым не менш, перыядычнае выпраменьванне лазераў QCW (напрыклад, выбух працягласцю 5 мс з наступнай паўзай у 10 мс) гарантуе, што кожны лазерны імпульс дасягае паверхні матэрыялу, не закранутай шлейфам металу, што прыводзіць да асабліва стабільнага працэсу зваркі, асабліва выгаднага для зваркі тонкіх лістоў.

Стабільная дынаміка басейна расплаву

Дынаміка ванны расплаву, асабліва з пункту гледжання сіл, якія дзейнічаюць на замочную свідравіну, мае вырашальнае значэнне для вызначэння якасці зварнога шва. Лазеры бесперапыннага дзеяння з-за іх працяглага ўздзеяння і вялікіх зон цеплавога ўздзеяння, як правіла, ствараюць вялікія басейны расплаву, запоўненыя вадкім металам. Гэта можа прывесці да дэфектаў, звязаных з вялікімі лужынамі расплаву, напрыклад, да абвальвання замочнай свідравіны. Наадварот, сфакусаваная энергія і меншы час узаемадзеяння лазернай зваркі QCW канцэнтруюць лужыну расплаву вакол замочнай свідравіны, што прыводзіць да больш раўнамернага размеркавання сілы і меншай частаты сітаватасці, расколін і пырскаў.