CW laser i QCW laser u zavarivanju

Karakteristike distribucije energije

Značajan atribut CW lasera je njihova Gaussova distribucija energije, gdje se distribucija energije poprečnog presjeka laserske zrake smanjuje od središta prema van u Gaussovom uzorku (normalna distribucija). Ova distribucijska karakteristika omogućuje CW laserima postizanje iznimno visoke preciznosti fokusiranja i učinkovitosti obrade, posebno u aplikacijama koje zahtijevaju koncentriranu upotrebu energije.

Dijagram raspodjele energije CW lasera

Prednosti laserskog zavarivanja kontinuiranim valom (CW).

Mikrostrukturna perspektiva

Ispitivanje mikrostrukture metala otkriva jasne prednosti laserskog zavarivanja kontinuiranim valom (CW) u odnosu na pulsno zavarivanje kvazi-kontinuiranim valom (QCW). QCW pulsno zavarivanje, ograničeno ograničenjem frekvencije, obično oko 500 Hz, suočava se s kompromisom između stope preklapanja i dubine prodiranja. Niska stopa preklapanja rezultira nedovoljnom dubinom, dok visoka stopa preklapanja ograničava brzinu zavarivanja, smanjujući učinkovitost. Nasuprot tome, CW laserskim zavarivanjem, odabirom odgovarajućih promjera laserskih jezgri i glava za zavarivanje, postiže se učinkovito i kontinuirano zavarivanje. Ova se metoda pokazala osobito pouzdanom u primjenama koje zahtijevaju visoku cjelovitost brtve.

Razmatranje toplinskog utjecaja

Sa stajališta toplinskog utjecaja, QCW pulsno lasersko zavarivanje pati od problema preklapanja, što dovodi do opetovanog zagrijavanja zavarenog šava. To može dovesti do nedosljednosti između mikrostrukture metala i osnovnog materijala, uključujući varijacije u veličinama dislokacija i brzinama hlađenja, čime se povećava rizik od pucanja. CW lasersko zavarivanje, s druge strane, izbjegava ovaj problem pružajući ujednačeniji i kontinuiraniji proces zagrijavanja.

Jednostavnost prilagodbe

Što se tiče rada i podešavanja, QCW lasersko zavarivanje zahtijeva precizno podešavanje nekoliko parametara, uključujući frekvenciju ponavljanja impulsa, vršnu snagu, širinu impulsa, radni ciklus i više. CW lasersko zavarivanje pojednostavljuje postupak podešavanja, fokusirajući se uglavnom na valni oblik, brzinu, snagu i količinu defokusiranja, značajno olakšavajući operativne poteškoće.

Tehnološki napredak u CW laserskom zavarivanju

Dok je QCW lasersko zavarivanje poznato po svojoj visokoj vršnoj snazi ​​i niskom toplinskom unosu, što je korisno za zavarivanje komponenti osjetljivih na toplinu i materijala s iznimno tankim stijenkama, napredak u tehnologiji CW laserskog zavarivanja, posebno za aplikacije velike snage (obično iznad 500 vata) i zavarivanje dubokim prodiranjem temeljeno na efektu ključanice, značajno je proširilo područje primjene i učinkovitost. Ova vrsta lasera posebno je prikladna za materijale deblje od 1 mm, postižući visoke omjere širine i visine (preko 8:1) unatoč relativno visokom unosu topline.

Lasersko zavarivanje s kvazikontinuiranim valom (QCW).

Fokusirana distribucija energije

QCW, skraćenica za "Quasi-Continuous Wave", predstavlja lasersku tehnologiju gdje laser emitira svjetlost na diskontinuiran način, kao što je prikazano na slici a. Za razliku od jednolike distribucije energije jednomodnih kontinuiranih lasera, QCW laseri koncentriraju svoju energiju gušće. Ova karakteristika daje QCW laserima superiornu gustoću energije, što se pretvara u jaču sposobnost prodiranja. Rezultirajući metalurški učinak sličan je obliku "nokta" sa značajnim omjerom dubine i širine, što omogućuje QCW laserima da se istaknu u primjenama koje uključuju legure visoke refleksije, materijale osjetljive na toplinu i precizno mikro-zavarivanje.

Poboljšana stabilnost i smanjene smetnje oblaka

Jedna od izraženih prednosti QCW laserskog zavarivanja je njegova sposobnost ublažavanja učinaka metalnog pramena na brzinu apsorpcije materijala, što dovodi do stabilnijeg procesa. Tijekom interakcije lasera i materijala, intenzivno isparavanje može stvoriti mješavinu metalne pare i plazme iznad bazena taline, koja se obično naziva metalni oblak. Taj oblak može zaštititi površinu materijala od lasera, uzrokujući nestabilnu isporuku energije i nedostatke poput prskanja, točaka eksplozije i rupa. Međutim, isprekidano zračenje QCW lasera (npr. prasak od 5 ms nakon kojeg slijedi pauza od 10 ms) osigurava da svaki laserski impuls dosegne površinu materijala bez utjecaja metalnog pramena, što rezultira izrazito stabilnim postupkom zavarivanja, osobito povoljnim za zavarivanje tankih limova.

Stabilna dinamika bazena taljenja

Dinamika bazena taline, posebno u smislu sila koje djeluju na ključanicu, presudna je u određivanju kvalitete zavara. Kontinuirani laseri, zbog dugotrajnog izlaganja i većih zona utjecaja topline, imaju tendenciju stvaranja većih bazena taline ispunjenih tekućim metalom. To može dovesti do nedostataka povezanih s velikim bazenima taline, kao što je kolaps ključanice. Nasuprot tome, fokusirana energija i kraće vrijeme interakcije QCW laserskog zavarivanja koncentriraju bazen taline oko ključanice, što rezultira ravnomjernijom raspodjelom sile i manjom učestalošću poroznosti, pukotina i prskanja.