Abonner på våre sosiale medier for raske innlegg
Kontinuerlig bølgelaser
CW, et akronym for "Continuous Wave," refererer til lasersystemer som er i stand til å gi uavbrutt laserutgang under drift. Karakterisert av deres evne til å sende ut laser kontinuerlig til operasjonen opphører, kjennetegnes CW-lasere ved deres lavere toppeffekt og høyere gjennomsnittseffekt sammenlignet med andre typer lasere.
Omfattende applikasjoner
På grunn av deres kontinuerlige utgangsfunksjon, finner CW-lasere utstrakt bruk i felt som metallskjæring og sveising av kobber og aluminium, noe som gjør dem til de vanligste og mest brukte lasertypene. Deres evne til å levere jevn og konsistent energiproduksjon gjør dem uvurderlige i både presisjonsprosessering og masseproduksjonsscenarier.
Prosessjusteringsparametere
Justering av en CW-laser for optimal prosessytelse innebærer å fokusere på flere nøkkelparametere, inkludert kraftbølgeform, defokuseringsmengde, strålepunktdiameter og prosesseringshastighet. Nøyaktig justering av disse parameterne er avgjørende for å oppnå de beste behandlingsresultatene, for å sikre effektivitet og kvalitet i laserbearbeidingsoperasjoner.
Kontinuerlig laserenergidiagram
Energidistribusjonsegenskaper
En bemerkelsesverdig egenskap ved CW-lasere er deres gaussiske energifordeling, der energifordelingen til en laserstråles tverrsnitt avtar fra midten og utover i et gaussisk (normalfordeling) mønster. Denne distribusjonskarakteristikken gjør at CW-lasere kan oppnå ekstremt høy fokuseringspresisjon og prosesseringseffektivitet, spesielt i applikasjoner som krever konsentrert energiutplassering.
CW laserenergidistribusjonsdiagram
Fordeler med Continuous Wave (CW) lasersveising
Mikrostrukturelt perspektiv
Undersøkelse av mikrostrukturen til metaller avslører distinkte fordeler med kontinuerlig bølge (CW) lasersveising fremfor Quasi-Continuous Wave (QCW) pulssveising. QCW-pulssveising, begrenset av frekvensgrensen, typisk rundt 500 Hz, står overfor en avveining mellom overlappingshastighet og penetrasjonsdybde. En lav overlappingshastighet resulterer i utilstrekkelig dybde, mens en høy overlappingshastighet begrenser sveisehastigheten og reduserer effektiviteten. I motsetning til dette oppnår CW lasersveising, gjennom valg av passende laserkjernediametre og sveisehoder, effektiv og kontinuerlig sveising. Denne metoden viser seg spesielt pålitelig i applikasjoner som krever høy tetningsintegritet.
Termisk påvirkningshensyn
Fra synspunktet om termisk påvirkning lider QCW pulslasersveising av problemet med overlapping, noe som fører til gjentatt oppvarming av sveisesømmen. Dette kan introdusere inkonsistens mellom metallets mikrostruktur og modermaterialet, inkludert variasjoner i dislokasjonsstørrelser og kjølehastigheter, og dermed øke risikoen for sprekker. CW lasersveising, derimot, unngår dette problemet ved å gi en mer jevn og kontinuerlig oppvarmingsprosess.
Enkel justering
Når det gjelder drift og justering, krever QCW lasersveising omhyggelig justering av flere parametere, inkludert pulsrepetisjonsfrekvens, toppeffekt, pulsbredde, driftssyklus og mer. CW-lasersveising forenkler justeringsprosessen, og fokuserer hovedsakelig på bølgeformen, hastigheten, kraften og ufokuseringsmengden, noe som letter operative vanskeligheter betydelig.
Teknologisk fremgang i CW-lasersveising
Mens QCW lasersveising er kjent for sin høye toppeffekt og lave termiske inngang, gunstig for sveising av varmefølsomme komponenter og ekstremt tynnveggede materialer, fremskritt innen CW lasersveiseteknologi, spesielt for høyeffektapplikasjoner (vanligvis over 500 watt) og dyp penetrasjonssveising basert på nøkkelhulleffekten har utvidet bruksområde og effektivitet betydelig. Denne typen laser er spesielt egnet for materialer tykkere enn 1 mm, og oppnår høye sideforhold (over 8:1) til tross for relativt høy varmetilførsel.
Quasi-Continuous Wave (QCW) lasersveising
Fokusert energidistribusjon
QCW, som står for "Quasi-Continuous Wave," representerer en laserteknologi der laseren sender ut lys på en diskontinuerlig måte, som vist i figur a. I motsetning til den ensartede energifordelingen til enkeltmodus kontinuerlige lasere, konsentrerer QCW-lasere energien tettere. Denne egenskapen gir QCW-lasere en overlegen energitetthet, noe som oversetter til sterkere penetrasjonsevner. Den resulterende metallurgiske effekten er beslektet med en "spiker"-form med et betydelig dybde-til-bredde-forhold, slik at QCW-lasere kan utmerke seg i applikasjoner som involverer høyreflekterende legeringer, varmefølsomme materialer og presisjonsmikrosveising.
Forbedret stabilitet og redusert plumeinterferens
En av de uttalte fordelene med QCW-lasersveising er dens evne til å dempe effektene av metallfyr på materialets absorpsjonshastighet, noe som fører til en mer stabil prosess. Under interaksjon mellom laser og materiale kan intens fordampning skape en blanding av metalldamp og plasma over smeltebassenget, ofte referert til som en metallsky. Denne skyen kan skjerme materialets overflate fra laseren, forårsake ustabil kraftforsyning og defekter som sprut, eksplosjonspunkter og groper. Imidlertid sikrer den periodiske emisjonen av QCW-lasere (f.eks. en 5 ms skur etterfulgt av en 10 ms pause) at hver laserpuls når materialets overflate upåvirket av metallsky, noe som resulterer i en spesielt stabil sveiseprosess, spesielt fordelaktig for tynnsveising.
Stabil smeltebassengdynamikk
Dynamikken i smeltebassenget, spesielt når det gjelder kreftene som virker på nøkkelhullet, er avgjørende for å bestemme kvaliteten på sveisen. Kontinuerlige lasere, på grunn av deres langvarige eksponering og større varmepåvirkede soner, har en tendens til å skape større smeltebassenger fylt med flytende metall. Dette kan føre til defekter knyttet til store smeltebassenger, som nøkkelhullskollaps. I motsetning til dette konsentrerer den fokuserte energien og kortere interaksjonstiden til QCW lasersveising smeltebassenget rundt nøkkelhullet, noe som resulterer i en jevnere kraftfordeling og en lavere forekomst av porøsitet, sprekker og sprut.
Minimert varmepåvirket sone (HAZ)
Kontinuerlig lasersveising utsetter materialer for vedvarende varme, noe som fører til betydelig varmeledning inn i materialet. Dette kan forårsake uønsket termisk deformasjon og spenningsinduserte defekter i tynne materialer. QCW-lasere, med sin intermitterende drift, lar materialer tid til å avkjøles, og minimerer dermed den varmepåvirkede sonen og den termiske inngangen. Dette gjør QCW lasersveising spesielt egnet for tynne materialer og de som er nær varmefølsomme komponenter.
Høyere toppeffekt
Til tross for at de har samme gjennomsnittlige effekt som kontinuerlige lasere, oppnår QCW-lasere høyere toppeffekter og energitettheter, noe som resulterer i dypere penetrasjon og sterkere sveiseevne. Denne fordelen er spesielt uttalt ved sveising av tynne plater av kobber og aluminiumslegeringer. I motsetning til dette kan kontinuerlige lasere med samme gjennomsnittlige effekt mislykkes i å lage et merke på materialets overflate på grunn av lavere energitetthet, noe som fører til refleksjon. Høyeffekts kontinuerlige lasere, mens de er i stand til å smelte materialet, kan oppleve en kraftig økning i absorpsjonshastighet etter smelting, forårsake ukontrollerbar smeltedybde og termisk inngang, som er uegnet for tynnsveising og kan resultere i enten ingen merking eller brenning -gjennom, ikke oppfyller prosesskravene.
Sammenligning av sveiseresultater mellom CW- og QCW-lasere
en. Kontinuerlig bølgelaser (CW):
- Utseendet til den laserforseglede neglen
- Utseendet til den rette sveisesømmen
- Skjematisk diagram av laseremisjonen
- Langsgående tverrsnitt
b. Quasi-Continuous Wave (QCW) laser:
- Utseendet til den laserforseglede neglen
- Utseendet til den rette sveisesømmen
- Skjematisk diagram av laseremisjonen
- Langsgående tverrsnitt
- * Kilde: Artikkel av Willdong, via WeChat Public Account LaserLWM.
- * Originalartikkellenke: https://mp.weixin.qq.com/s/8uCC5jARz3dcgP4zusu-FA.
- Innholdet i denne artikkelen er kun gitt for lærings- og kommunikasjonsformål, og all opphavsrett tilhører den opprinnelige forfatteren. Hvis opphavsrettsbrudd er involvert, vennligst kontakt for å fjerne.
Innleggstid: Mar-05-2024