CW lazeris ir QCW lazeris suvirinant

Energijos paskirstymo charakteristikos

Svarbus CW lazerių atributas yra jų Gauso energijos pasiskirstymas, kai lazerio spindulio skerspjūvio energijos pasiskirstymas mažėja nuo centro į išorę pagal Gauso (normalaus pasiskirstymo) modelį. Ši paskirstymo charakteristika leidžia CW lazeriams pasiekti ypač aukštą fokusavimo tikslumą ir apdorojimo efektyvumą, ypač tais atvejais, kai reikia sutelkti energiją.

CW lazerio energijos paskirstymo schema

Nepertraukiamo banginio (CW) lazerinio suvirinimo privalumai

Mikrostruktūrinė perspektyva

Ištyrus metalų mikrostruktūrą, atskleidžiami išskirtiniai nepertraukiamos bangos (CW) lazerinio suvirinimo pranašumai, palyginti su kvazi-nepertraukiamos bangos (QCW) impulsiniu suvirinimu. QCW impulsinis suvirinimas, kurį riboja dažnio riba, paprastai apie 500 Hz, susiduria su kompromisu tarp persidengimo greičio ir įsiskverbimo gylio. Dėl mažo persidengimo dažnis nepakankamas gylis, o didelis persidengimo greitis riboja suvirinimo greitį ir sumažina efektyvumą. Priešingai, CW lazerinis suvirinimas, pasirinkus atitinkamus lazerio šerdies skersmenis ir suvirinimo galvutes, užtikrina efektyvų ir nenutrūkstamą suvirinimą. Šis metodas yra ypač patikimas tais atvejais, kai reikalingas aukštas sandarinimo vientisumas.

Šiluminio poveikio svarstymas

Šiluminio poveikio požiūriu QCW impulsinis lazerinis suvirinimas kenčia nuo persidengimo, dėl kurio suvirinimo siūlė kartojasi. Dėl to gali atsirasti neatitikimų tarp metalo mikrostruktūros ir pagrindinės medžiagos, įskaitant dislokacijos dydžių ir aušinimo greičio skirtumus, taip padidinant įtrūkimų riziką. Kita vertus, naudojant CW lazerinį suvirinimą šios problemos išvengiama, nes šildymo procesas yra vienodesnis ir nenutrūkstamas.

Lengvas reguliavimas

Kalbant apie veikimą ir reguliavimą, QCW lazerinis suvirinimas reikalauja kruopštaus kelių parametrų, įskaitant impulsų pasikartojimo dažnį, didžiausią galią, impulso plotį, darbo ciklą ir kt., derinimo. Suvirinimas CW lazeriu supaprastina reguliavimo procesą, daugiausia dėmesio skiriant bangos formai, greičiui, galiai ir defokusavimo kiekiui, o tai žymiai sumažina veikimo sunkumus.

CW lazerinio suvirinimo technologinė pažanga

Nors QCW lazerinis suvirinimas yra žinomas dėl savo didelės didžiausios galios ir mažos šiluminės galios, naudingo suvirinant karščiui jautrius komponentus ir itin plonasienes medžiagas, CW lazerinio suvirinimo technologijos pažanga, ypač didelės galios (paprastai virš 500 vatų) ir gilaus įsiskverbimo suvirinimas, pagrįstas rakto skylutės efektu, žymiai išplėtė jo taikymo sritį ir efektyvumą. Šio tipo lazeriai yra ypač tinkami medžiagoms, storesnėms nei 1 mm, ir, nepaisant santykinai didelės šilumos įvesties, pasiekiamas didelis kraštinių santykis (daugiau nei 8:1).

Kvazi-nepertraukiamas bangos (QCW) suvirinimas lazeriu

Fokusuotas energijos paskirstymas

QCW, reiškiantis „quasi-Continuous Wave“, reiškia lazerio technologiją, kai lazeris skleidžia šviesą nepertraukiamu būdu, kaip parodyta a paveiksle. Skirtingai nuo vienodo vieno režimo nuolatinių lazerių energijos paskirstymo, QCW lazeriai koncentruoja savo energiją tankiau. Ši charakteristika suteikia QCW lazeriams didesnį energijos tankį, o tai reiškia stipresnes įsiskverbimo galimybes. Gautas metalurginis efektas yra panašus į „vinio“ formą, turinčią didelį gylio ir pločio santykį, leidžiantį QCW lazeriams tobulėti naudojant didelio atspindžio lydinius, karščiui jautrias medžiagas ir tikslų mikrosuvirinimą.

Padidintas stabilumas ir sumažintas triukšmas

Vienas iš ryškiausių QCW lazerinio suvirinimo pranašumų yra jo gebėjimas sušvelninti metalo pliūpsnio poveikį medžiagos absorbcijos greičiui, todėl procesas tampa stabilesnis. Lazerio ir medžiagos sąveikos metu intensyvus garavimas virš lydalo baseino gali sukurti metalo garų ir plazmos mišinį, paprastai vadinamą metalo stulpu. Šis stulpas gali apsaugoti medžiagos paviršių nuo lazerio, sukeldamas nestabilų energijos tiekimą ir defektų, pvz., purslų, sprogimo taškų ir duobių. Tačiau nenutrūkstamas QCW lazerių spinduliavimas (pvz., 5 ms pliūpsnis, po kurio seka 10 ms pauzė) užtikrina, kad kiekvienas lazerio impulsas pasiektų medžiagos paviršių, nepaveiktas metalinių sruogų, todėl suvirinimo procesas yra ypač stabilus, ypač naudingas suvirinant plonus lakštus.

Stabili lydalo baseino dinamika

Lydymosi baseino dinamika, ypač atsižvelgiant į rakto skylutę veikiančias jėgas, yra labai svarbi nustatant suvirinimo siūlės kokybę. Nuolatiniai lazeriai dėl ilgo veikimo ir didesnių karščio paveiktų zonų linkę sukurti didesnius lydymosi baseinus, užpildytus skystu metalu. Dėl to gali atsirasti defektų, susijusių su dideliais lydymosi baseinais, pvz., rakto skylutės griūtis. Priešingai, sutelkta energija ir trumpesnis QCW lazerinio suvirinimo sąveikos laikas sutelkia lydalo baseiną aplink rakto skylutę, todėl jėgos pasiskirstymas yra tolygesnis ir sumažėja poringumas, įtrūkimai ir purslai.