CW лазер і QCW лазер у зварцы

Характарыстыкі размеркавання энергіі

Характэрнай асаблівасцю лазераў бесперапыннага выпраменьвання з'яўляецца іх гаўсавае размеркаванне энергіі, дзе размеркаванне энергіі папярочнага сячэння лазернага прамяня памяншаецца ад цэнтра да краёў па гаўсавай (нармальнай) схеме размеркавання. Гэтая характарыстыка размеркавання дазваляе лазерам бесперапыннага выпраменьвання дасягаць надзвычай высокай дакладнасці факусоўкі і эфектыўнасці апрацоўкі, асабліва ў прымяненнях, якія патрабуюць канцэнтраванага выкарыстання энергіі.

Дыяграма размеркавання энергіі лазера бесперапыннага дзеяння

Перавагі бесперапыннай хвалевай (CW) лазернай зваркі

Мікраструктурная перспектыва

Вывучэнне мікраструктуры металаў выяўляе відавочныя перавагі лазернай зваркі бесперапыннай хваляй (CW) у параўнанні з імпульснай зваркай квазібесперапыннай хваляй (QCW). Імпульсная зварка QCW, абмежаваная сваёй частатой, звычайна каля 500 Гц, сутыкаецца з кампрамісам паміж хуткасцю перакрыцця і глыбінёй праваркі. Нізкая частата перакрыцця прыводзіць да недастатковай глыбіні праваркі, у той час як высокая частата перакрыцця абмяжоўвае хуткасць зваркі, зніжаючы эфектыўнасць. Наадварот, лазерная зварка CW, дзякуючы выбару адпаведнага дыяметра лазернага стрыжня і зварачных галовак, забяспечвае эфектыўную і бесперапынную зварку. Гэты метад асабліва надзейны ў выпадках, калі патрабуецца высокая цэласнасць герметызацыі.

Улік цеплавога ўздзеяння

З пункту гледжання цеплавога ўздзеяння, імпульсная лазерная зварка ў рэжыме хуткага замярзання (QCW) пакутуе ад праблемы перакрыцця, што прыводзіць да паўторнага нагрэву зварнога шва. Гэта можа прывесці да неадпаведнасцей паміж мікраструктурай металу і асноўным матэрыялам, у тым ліку да варыяцый у памерах дыслакацый і хуткасці астуджэння, што павялічвае рызыку расколін. З іншага боку, лазерная зварка ў рэжыме бесперапыннага замярзання (CW) дазваляе пазбегнуць гэтай праблемы, забяспечваючы больш раўнамерны і бесперапынны працэс нагрэву.

Лёгкасць рэгулявання

Што тычыцца эксплуатацыі і рэгулявання, лазерная зварка ў рэжыме бесперапыннага хвалявання (QCW) патрабуе дбайнай налады некалькіх параметраў, у тым ліку частаты паўтарэння імпульсаў, пікавай магутнасці, шырыні імпульсу, каэфіцыента запаўнення і іншых. Лазерная зварка ў рэжыме бесперапыннага хвалявання (CW) спрашчае працэс рэгулявання, засяроджваючыся ў асноўным на форме хвалі, хуткасці, магутнасці і ступені расфакусоўкі, што значна палягчае эксплуатацыйныя цяжкасці.

Тэхналагічны прагрэс у лазернай зварцы ў бесперапынным рэжыме

Нягледзячы на ​​тое, што лазерная зварка ў рэжыме бесперапыннага зварвання (QCW) вядомая сваёй высокай пікавай магутнасцю і нізкай цеплавой укладанасцю, што выгадна для зваркі адчувальных да цяпла кампанентаў і надзвычай тонкасценных матэрыялаў, прагрэс у тэхналогіі лазернай зваркі ў рэжыме бесперапыннага зварвання, асабліва для прымянення з высокай магутнасцю (звычайна больш за 500 Вт) і зваркі з глыбокім пранікненнем на аснове эфекту замочнай свідравіны, значна пашырыў дыяпазон яе прымянення і эфектыўнасць. Гэты тып лазера асабліва падыходзіць для матэрыялаў таўшчынёй больш за 1 мм, дасягаючы высокіх суадносін падоўжнасці (больш за 8:1), нягледзячы на ​​адносна высокую цеплавую ўкладанасць.

Квазібесперапынная хвалевая (QCW) лазерная зварка

Сфакусаванае размеркаванне энергіі

QCW, што расшыфроўваецца як «квазібесперапынная хваля», уяўляе сабой лазерную тэхналогію, у якой лазер выпраменьвае святло перарывістым чынам, як паказана на малюнку а. У адрозненне ад раўнамернага размеркавання энергіі аднакамандных бесперапынных лазераў, QCW-лазеры канцэнтруюць сваю энергію больш шчыльна. Гэтая характарыстыка забяспечвае QCW-лазерам вышэйшую шчыльнасць энергіі, што прыводзіць да лепшага пранікнення. Атрыманы металургічны эфект падобны на форму «цвіка» са значным суадносінамі глыбіні да шырыні, што дазваляе QCW-лазерам выдатна выкарыстоўваць у прымяненні, звязаных са сплавамі з высокім каэфіцыентам адлюстравання, тэрмаадчувальнымі матэрыяламі і дакладнай мікразваркай.

Палепшаная стабільнасць і зніжэнне перашкод ад шлейфу

Адной з відавочных пераваг лазернай зваркі QCW з'яўляецца яе здольнасць змякчаць уплыў металічнага шлейфа на хуткасць паглынання матэрыялам, што прыводзіць да больш стабільнага працэсу. Падчас узаемадзеяння лазера з матэрыялам інтэнсіўнае выпарэнне можа стварыць сумесь пароў металу і плазмы над ваннай расплаву, якую звычайна называюць металічным шлейфам. Гэты шлейф можа абараняць паверхню матэрыялу ад лазера, выклікаючы нестабільную падачу магутнасці і дэфекты, такія як пырскі, кропкі выбуху і ямы. Аднак перарывістае выпраменьванне лазераў QCW (напрыклад, імпульс працягласцю 5 мс, а затым паўза працягласцю 10 мс) гарантуе, што кожны лазерны імпульс дасягае паверхні матэрыялу без уплыву металічнага шлейфа, што прыводзіць да прыкметна 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 адтуліну, мае вырашальнае значэнне для вызначэння якасці зварнога шва. Бесперапынныя лазеры, з-за працяглага ўздзеяння і большых зон цеплавога ўздзеяння, як правіла, ствараюць большыя ванны расплаву, запоўненыя вадкім металам. Гэта можа прывесці да дэфектаў, звязаных з вялікімі ваннамі расплаву, такіх як разбурэнне замочнай адтуліны. Наадварот, сфакусаваная энергія і карацейшы час узаемадзеяння пры лазернай зварцы QCW канцэнтруюць ванну расплаву вакол замочнай адтуліны, што прыводзіць да больш раўнамернага размеркавання сілы і меншай частаты з'яўлення сітаватасці, расколін і пырскаў.