CW laser i QCW laser u zavarivanju

Karakteristike distribucije energije

Značajna karakteristika CW lasera je njihova Gaussova raspodjela energije, gdje se raspodjela energije poprečnog presjeka laserskog snopa smanjuje od centra prema van u Gaussovom (normalnom) obrascu raspodele. Ova karakteristika raspodele omogućava CW laserima da postignu izuzetno visoku preciznost fokusiranja i efikasnost obrade, posebno u primjenama koje zahtijevaju koncentrisanu upotrebu energije.

Dijagram distribucije energije kontinuiranog lasera

Prednosti kontinuiranog talasnog (CW) laserskog zavarivanja

Mikrostrukturna perspektiva

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

Razmatranje termičkog uticaja

Sa stanovišta termičkog uticaja, 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 omogućavajući 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 oblik vala, brzinu, snagu i količinu defokusiranja, značajno olakšavajući operativne poteškoće.

Tehnološki napredak u kontinuiranom laserskom zavarivanju

Iako je QCW lasersko zavarivanje poznato po svojoj visokoj vršnoj snazi ​​i niskom unosu topline, što je korisno za zavarivanje komponenti osjetljivih na toplinu i izuzetno tankozidnih materijala, napredak u tehnologiji CW laserskog zavarivanja, posebno za primjene velike snage (obično iznad 500 vati) i dubokog prodiranja zasnovano na efektu ključaonice, značajno je proširio njegov opseg primjene i efikasnost. Ova vrsta lasera je posebno pogodna za materijale deblje od 1 mm, postižući visoke omjere stranica (preko 8:1) uprkos relativno visokom unosu topline.

Kvazikontinuirano talasno (QCW) lasersko zavarivanje

Fokusirana distribucija energije

QCW, skraćenica za "kvazikontinuirani val", predstavlja lasersku tehnologiju u kojoj laser emituje svjetlost na diskontinuirani način, kao što je prikazano na slici a. Za razliku od ujednačene raspodjele energije kod 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 efekat sličan je obliku "eksera" sa značajnim odnosom dubine i širine, što omogućava QCW laserima da se istaknu u primjenama koje uključuju legure visoke refleksije, materijale osjetljive na toplinu i precizno mikro zavarivanje.

Poboljšana stabilnost i smanjena interferencija oblaka

Jedna od izraženih prednosti QCW laserskog zavarivanja je njegova sposobnost ublažavanja uticaja metalnog oblaka na brzinu apsorpcije materijala, što dovodi do stabilnijeg procesa. Tokom interakcije lasera i materijala, intenzivno isparavanje može stvoriti mješavinu metalne pare i plazme iznad taline, što se obično naziva metalni oblak. Ovaj oblak može zaštititi površinu materijala od lasera, uzrokujući nestabilnu isporuku snage i defekte poput prskanja, tačaka 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 izuzetno stabilnim procesom zavarivanja, posebno povoljnim za zavarivanje tankih limova.

Stabilna dinamika bazena topljenja

Dinamika bazena rastopljene tvari, posebno u smislu sila koje djeluju na ključaonicu, ključna je u određivanju kvalitete zavara. Kontinuirani laseri, zbog produženog izlaganja i većih zona utjecaja topline, imaju tendenciju stvaranja većih bazena rastopljene tvari ispunjenih tekućim metalom. To može dovesti do defekata povezanih s velikim bazenima rastopljene tvari, kao što je urušavanje ključaonice. Nasuprot tome, fokusirana energija i kraće vrijeme interakcije QCW laserskog zavarivanja koncentriraju bazen rastopljene tvari oko ključaonice, što rezultira ravnomjernijom raspodjelom sile i manjom učestalošću poroznosti, pucanja i prskanja.