CW laser i QCW laser u zavarivanju

Karakteristike distribucije energije

Značajna karakteristika CW lasera je njihova Gaussova raspodjela energije, gdje se raspodjela energije presjeka laserske zrake smanjuje od središta prema van u Gaussovom (normalnom) uzorku raspodele. Ova karakteristika raspodele omogućuje CW laserima postizanje izuzetno visoke preciznosti fokusiranja i učinkovitosti obrade, posebno u primjenama koje zahtijevaju koncentriranu upotrebu energije.

Dijagram raspodjele energije kontinuiranog lasera

Prednosti kontinuiranog valnog (CW) laserskog zavarivanja

Mikrostrukturna perspektiva

Ispitivanje mikrostrukture metala otkriva jasne prednosti kontinuiranog laserskog zavarivanja (CW) u odnosu na kvazikontinuirano pulsno zavarivanje (QCW). QCW pulsno zavarivanje, ograničeno svojim frekvencijskim ograničenjem, obično oko 500 Hz, suočava se s kompromisom između brzine preklapanja i dubine prodiranja. Niska stopa preklapanja rezultira nedovoljnom dubinom, dok visoka stopa preklapanja ograničava brzinu zavarivanja, smanjujući učinkovitost. Nasuprot tome, CW lasersko zavarivanje, odabirom odgovarajućih promjera laserske jezgre i glava za zavarivanje, postiže učinkovito i kontinuirano zavarivanje. Ova metoda pokazala se posebno pouzdanom u primjenama koje zahtijevaju visoku cjelovitost brtvljenja.

Razmatranje toplinskog utjecaja

S gledišta toplinskog utjecaja, QCW pulsno lasersko zavarivanje pati od problema preklapanja, što dovodi do ponovljenog zagrijavanja zavarenog šava. To može uzrokovati 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 podešavanja

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 drugo. CW lasersko zavarivanje pojednostavljuje proces podešavanja, fokusirajući se uglavnom na valni oblik, brzinu, snagu i količinu defokusiranja, značajno olakšavajući operativne poteškoće.

Tehnološki napredak u kontinuiranom laserskom zavarivanju

Iako je QCW lasersko zavarivanje poznato po visokoj vršnoj snazi ​​i niskom toplinskom unosu, što je korisno za zavarivanje komponenti osjetljivih na toplinu i izuzetno tankostijenih materijala, napredak u tehnologiji CW laserskog zavarivanja, posebno za primjene velike snage (obično iznad 500 W) i duboko prodiranje na temelju efekta ključanice, značajno je proširio njegov raspon primjene i učinkovitost. Ova vrsta lasera posebno je prikladna za materijale deblje od 1 mm, postižući visoke omjere stranica (preko 8:1) unatoč relativno visokom toplinskom unosu.

Kvazikontinuirano valno (QCW) lasersko zavarivanje

Fokusirana distribucija energije

QCW, kratica za "kvazikontinuirani val", predstavlja lasersku tehnologiju u kojoj laser emitira svjetlost na diskontinuirani način, kao što je prikazano na slici a. Za razliku od jednolike raspodjele energije jednomodnih kontinuiranih lasera, QCW laseri gušće koncentriraju svoju energiju. Ova karakteristika daje QCW laserima superiorniju gustoću energije, što se prevodi u jače mogućnosti prodiranja. Rezultirajući metalurški učinak sličan je obliku "čavla" sa značajnim omjerom dubine i širine, što QCW laserima omogućuje izvrsnost 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 oblaka na brzinu apsorpcije materijala, što dovodi do stabilnijeg procesa. Tijekom interakcije lasera i materijala, intenzivno isparavanje može stvoriti smjesu metalne pare i plazme iznad taline, obično nazvanu metalni oblak. Ovaj oblak može zaštititi površinu materijala od lasera, uzrokujući nestabilnu isporuku snage i nedostatke poput prskanja, točaka eksplozije i jama. Međutim, isprekidana emisija QCW lasera (npr. rafal od 5 ms nakon čega slijedi pauza od 10 ms) osigurava da svaki laserski impuls dosegne površinu materijala nepromijenjen metalnim oblakom, što rezultira izrazito stabilnim procesom zavarivanja, posebno povoljnim za zavarivanje tankih limova.

Stabilna dinamika taline

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