CW ласер и QCW ласер у заваривању

Карактеристике дистрибуције енергије

Значајна карактеристика CW ласера ​​је њихова Гаусовска расподела енергије, где се расподела енергије попречног пресека ласерског снопа смањује од центра ка споља по Гаусовом обрасцу (нормална расподела). Ова карактеристика расподеле омогућава CW ласерима да постигну изузетно високу прецизност фокусирања и ефикасност обраде, посебно у применама које захтевају концентрисано распоређивање енергије.

Дијаграм расподеле енергије CW ласера

Предности континуалног таласног (CW) ласерског заваривања

Микроструктурна перспектива

Испитивање микроструктуре метала открива јасне предности континуираног таласног (CW) ласерског заваривања у односу на квазиконтинуирано таласно (QCW) пулсно заваривање. QCW пулсно заваривање, ограничено својим фреквентним ограничењем, обично око 500Hz, суочава се са компромисом између брзине преклапања и дубине продирања. Ниска брзина преклапања резултира недовољном дубином, док висока брзина преклапања ограничава брзину заваривања, смањујући ефикасност. Насупрот томе, CW ласерско заваривање, кроз избор одговарајућих пречника ласерског језгра и глава за заваривање, постиже ефикасно и континуирано заваривање. Ова метода се показала посебно поузданом у применама које захтевају висок интегритет заптивања.

Разматрање термичког утицаја

Са становишта термичког утицаја, QCW импулсно ласерско заваривање пати од проблема преклапања, што доводи до поновљеног загревања завареног шава. Ово може довести до неслагања између микроструктуре метала и основног материјала, укључујући варијације у величинама дислокација и брзинама хлађења, чиме се повећава ризик од пуцања. CW ласерско заваривање, с друге стране, избегава овај проблем обезбеђивањем равномернијег и континуиранијег процеса загревања.

Лакоћа подешавања

Што се тиче рада и подешавања, QCW ласерско заваривање захтева пажљиво подешавање неколико параметара, укључујући фреквенцију понављања импулса, вршну снагу, ширину импулса, радни циклус и још много тога. CW ласерско заваривање поједностављује процес подешавања, фокусирајући се углавном на облик таласа, брзину, снагу и количину дефокусирања, значајно олакшавајући тешкоће у раду.

Технолошки напредак у CW ласерском заваривању

Иако је QCW ласерско заваривање познато по својој високој вршној снази и ниском топлотном уносу, што је корисно за заваривање компоненти осетљивих на топлоту и изузетно танкозидних материјала, напредак у технологији CW ласерског заваривања, посебно за примене велике снаге (обично изнад 500 вати) и заваривање дубоким продирањем засновано на ефекту кључаонице, значајно је проширио његов опсег примене и ефикасност. Ова врста ласера ​​је посебно погодна за материјале дебље од 1 мм, постижући високе односе ширине и висине (преко 8:1) упркос релативно високом топлотном уносу.

Квазиконтинуално таласно (QCW) ласерско заваривање

Фокусирана дистрибуција енергије

QCW, скраћеница од „квазиконтинуирани талас“, представља ласерску технологију где ласер емитује светлост на дисконтинуирани начин, као што је приказано на слици а. За разлику од униформне расподеле енергије код једномодних континуираних ласера, QCW ласери концентришу своју енергију гушће. Ова карактеристика даје QCW ласерима супериорну густину енергије, што се претвара у јаче могућности продирања. Резултујући металуршки ефекат је сличан облику „ексера“ са значајним односом дубине и ширине, што омогућава QCW ласерима да се истичу у применама које укључују легуре високе рефлексије, материјале осетљиве на топлоту и прецизно микрозаваривање.

Побољшана стабилност и смањено сметње облака

Једна од изражених предности QCW ласерског заваривања је његова способност да ублажи ефекте металне паре на брзину апсорпције материјала, што доводи до стабилнијег процеса. Током интеракције ласера ​​и материјала, интензивно испаравање може створити мешавину металне паре и плазме изнад базена растопљеног материјала, што се обично назива метална пара. Ова пара може заштитити површину материјала од ласера, узрокујући нестабилну испоруку снаге и дефекте попут прскања, тачака експлозије и јама. Међутим, повремена емисија QCW ласера ​​(нпр. импулс од 5 мс праћен паузом од 10 мс) осигурава да сваки ласерски импулс доспе до површине материјала нетакнут металном паром, што резултира приметно стабилним процесом заваривања, посебно повољним за заваривање танких лимова.

Стабилна динамика базена отопљења

Динамика базена растопљеног споја, посебно у смислу сила које делују на отвор кључаонице, кључна је за одређивање квалитета завара. Континуирани ласери, због дужег излагања и већих зона под утицајем топлоте, имају тенденцију да стварају веће базене растопљеног споја испуњене течним металом. То може довести до дефеката повезаних са великим базенима растопљеног споја, као што је колапс отвора кључаонице. Насупрот томе, фокусирана енергија и краће време интеракције QCW ласерског заваривања концентришу базен растопљеног споја око отвора кључаонице, што резултира равномернијом расподелом силе и мањом учесталошћу порозности, пуцања и прскања.