Prihláste sa na odber našich sociálnych médií a získajte rýchly príspevok
Laser s kontinuálnou vlnou
CW, skratka pre „Continuous Wave“, označuje laserové systémy schopné poskytovať neprerušovaný laserový výstup počas prevádzky. CW lasery, ktoré sa vyznačujú schopnosťou vyžarovať laser nepretržite až do ukončenia činnosti, sa vyznačujú nižším špičkovým výkonom a vyšším priemerným výkonom v porovnaní s inými typmi laserov.
Široký rozsah aplikácií
Vďaka svojej nepretržitej výstupnej vlastnosti nachádzajú CW lasery široké využitie v oblastiach, ako je rezanie kovov a zváranie medi a hliníka, vďaka čomu patria medzi najbežnejšie a najrozšírenejšie typy laserov. Ich schopnosť poskytovať stabilný a konzistentný energetický výstup ich robí neoceniteľnými v scenároch precízneho spracovania aj sériovej výroby.
Parametre úpravy procesu
Úprava CW lasera na optimálny výkon procesu zahŕňa zameranie sa na niekoľko kľúčových parametrov, vrátane priebehu výkonu, množstva rozostrenia, priemeru bodu lúča a rýchlosti spracovania. Presné vyladenie týchto parametrov je rozhodujúce pre dosiahnutie najlepších výsledkov spracovania, zabezpečenie efektivity a kvality v operáciách laserového obrábania.
Kontinuálny diagram energie lasera
Charakteristiky distribúcie energie
Pozoruhodným atribútom CW laserov je ich gaussovská distribúcia energie, kde sa distribúcia energie prierezu laserového lúča zmenšuje od stredu smerom von v gaussovskom (normálnom rozložení) vzore. Táto charakteristika distribúcie umožňuje CW laserom dosahovať extrémne vysokú presnosť zaostrovania a efektivitu spracovania, najmä v aplikáciách vyžadujúcich nasadenie koncentrovanej energie.
Schéma distribúcie energie CW lasera
Výhody laserového zvárania s kontinuálnou vlnou (CW).
Mikroštrukturálna perspektíva
Skúmanie mikroštruktúry kovov odhaľuje výrazné výhody laserového zvárania kontinuálnou vlnou (CW) oproti pulznému zváraniu kvázi kontinuálnou vlnou (QCW). Pulzné zváranie QCW, obmedzené frekvenčným limitom, zvyčajne okolo 500 Hz, čelí kompromisu medzi rýchlosťou prekrývania a hĺbkou prieniku. Nízka miera prekrytia má za následok nedostatočnú hĺbku, zatiaľ čo vysoká miera prekrytia obmedzuje rýchlosť zvárania a znižuje účinnosť. Naproti tomu CW laserové zváranie prostredníctvom výberu vhodných priemerov laserových jadier a zváracích hláv dosahuje efektívne a kontinuálne zváranie. Táto metóda je obzvlášť spoľahlivá v aplikáciách vyžadujúcich vysokú integritu tesnenia.
Zváženie tepelného vplyvu
Z hľadiska tepelného vplyvu QCW pulzné laserové zváranie trpí problémom prekrývania, čo vedie k opakovanému zahrievaniu zvarového švu. To môže spôsobiť nezrovnalosti medzi mikroštruktúrou kovu a základným materiálom, vrátane variácií vo veľkostiach dislokácií a rýchlosti ochladzovania, čím sa zvyšuje riziko praskania. CW laserové zváranie sa na druhej strane vyhýba tomuto problému tým, že poskytuje rovnomernejší a kontinuálnejší proces ohrevu.
Jednoduché nastavenie
Pokiaľ ide o prevádzku a nastavenie, laserové zváranie QCW vyžaduje starostlivé vyladenie niekoľkých parametrov, vrátane frekvencie opakovania impulzov, špičkového výkonu, šírky impulzu, pracovného cyklu a ďalších. CW laserové zváranie zjednodušuje proces nastavovania, pričom sa zameriava hlavne na tvar vlny, rýchlosť, výkon a množstvo rozostrenia, čo výrazne znižuje prevádzkové ťažkosti.
Technologický pokrok v CW laserovom zváraní
Zatiaľ čo QCW laserové zváranie je známe svojim vysokým špičkovým výkonom a nízkym tepelným príkonom, čo je výhodné pre zváranie tepelne citlivých komponentov a extrémne tenkostenných materiálov, pokroky v technológii CW laserového zvárania, najmä pre aplikácie s vysokým výkonom (zvyčajne nad 500 wattov) a zváranie s hlbokým prienikom založené na efekte kľúčovej dierky, výrazne rozšírili rozsah použitia a účinnosť. Tento typ lasera je vhodný najmä pre materiály hrubšie ako 1 mm, pričom dosahuje vysoké pomery strán (viac ako 8:1) napriek relatívne vysokému tepelnému príkonu.
Kvázi-kontinuálne vlnové (QCW) laserové zváranie
Zameraná distribúcia energie
QCW, čo je skratka pre "Quasi-Continuous Wave", predstavuje laserovú technológiu, kde laser vyžaruje svetlo prerušovaným spôsobom, ako je znázornené na obrázku a. Na rozdiel od rovnomernej distribúcie energie kontinuálnych laserov s jedným režimom, lasery QCW koncentrujú svoju energiu hustejšie. Táto charakteristika poskytuje laserom QCW vynikajúcu hustotu energie, čo sa premieta do silnejších penetračných schopností. Výsledný metalurgický efekt je podobný tvaru „klinca“ s výrazným pomerom hĺbky k šírke, čo umožňuje laserom QCW vynikať v aplikáciách zahŕňajúcich zliatiny s vysokou odrazivosťou, materiály citlivé na teplo a presné mikrozváranie.
Vylepšená stabilita a znížené rušenie vlečkou
Jednou z výrazných výhod QCW laserového zvárania je jeho schopnosť zmierniť účinky oblaku kovu na rýchlosť absorpcie materiálu, čo vedie k stabilnejšiemu procesu. Počas interakcie laser-materiál môže intenzívne odparovanie vytvoriť zmes kovových pár a plazmy nad taveninou, bežne označovanú ako kovový oblak. Tento oblak môže chrániť povrch materiálu pred laserom, čo spôsobuje nestabilnú dodávku energie a defekty, ako sú rozstrek, miesta výbuchu a jamy. Avšak prerušované vyžarovanie QCW laserov (napr. 5 ms impulz nasledovaný 10 ms pauzou) zaisťuje, že každý laserový impulz dosiahne povrch materiálu neovplyvnený kovovým oblakom, čo vedie k pozoruhodne stabilnému zváraciemu procesu, obzvlášť výhodnému pri zváraní tenkých plechov.
Stabilná dynamika taveniny
Dynamika taveniny, najmä z hľadiska síl pôsobiacich na kľúčovú dierku, je rozhodujúca pri určovaní kvality zvaru. Kontinuálne lasery majú v dôsledku dlhej expozície a väčších tepelne ovplyvnených zón tendenciu vytvárať väčšie tavné bazény naplnené tekutým kovom. To môže viesť k poruchám spojeným s veľkými bazénmi taveniny, ako je kolaps kľúčovej dierky. Na rozdiel od toho sústredená energia a kratší čas interakcie laserového zvárania QCW sústreďuje taveninu okolo kľúčovej dierky, čo vedie k rovnomernejšiemu rozloženiu sily a nižšiemu výskytu pórovitosti, praskania a rozstreku.
Minimálne tepelne ovplyvnená zóna (HAZ)
Kontinuálne laserové zváranie vystavuje materiály trvalému teplu, čo vedie k významnému prenosu tepla do materiálu. To môže spôsobiť nežiaduce tepelné deformácie a napätím vyvolané defekty tenkých materiálov. Lasery QCW so svojou prerušovanou prevádzkou umožňujú materiálom čas vychladnúť, čím sa minimalizuje tepelne ovplyvnená zóna a tepelný príkon. Vďaka tomu je laserové zváranie QCW obzvlášť vhodné pre tenké materiály a materiály v blízkosti komponentov citlivých na teplo.
Vyšší špičkový výkon
Napriek tomu, že majú rovnaký priemerný výkon ako kontinuálne lasery, lasery QCW dosahujú vyššie špičkové výkony a hustotu energie, čo vedie k hlbšiemu prieniku a silnejším zváracím schopnostiam. Táto výhoda je obzvlášť výrazná pri zváraní tenkých plechov z medi a zliatin hliníka. Naproti tomu kontinuálne lasery s rovnakým priemerným výkonom nemusia urobiť značku na povrchu materiálu kvôli nižšej hustote energie, čo vedie k odrazu. Vysokovýkonné kontinuálne lasery, hoci sú schopné roztaviť materiál, môžu po roztavení zaznamenať prudký nárast rýchlosti absorpcie, čo spôsobuje nekontrolovateľnú hĺbku taveniny a tepelný príkon, čo nie je vhodné na zváranie tenkých plechov a môže spôsobiť buď žiadne značenie alebo spálenie. cez, nesplnenie procesných požiadaviek.
Porovnanie výsledkov zvárania medzi CW a QCW lasermi
a. Laser s kontinuálnou vlnou (CW):
- Vzhľad laserom zataveného nechtu
- Vzhľad rovného zvarového švu
- Schematický diagram laserovej emisie
- Pozdĺžny prierez
b. Kvázi-kontinuálny vlnový (QCW) laser:
- Vzhľad laserom zataveného nechtu
- Vzhľad rovného zvarového švu
- Schematický diagram laserovej emisie
- Pozdĺžny prierez
- * Zdroj: Článok od Willdonga, cez WeChat Public Account LaserLWM.
- * Odkaz na pôvodný článok: https://mp.weixin.qq.com/s/8uCC5jARz3dcgP4zusu-FA.
- Obsah tohto článku slúži len na vzdelávacie a komunikačné účely a všetky autorské práva patria pôvodnému autorovi. Ak ide o porušenie autorských práv, kontaktujte nás, aby ste ich odstránili.
Čas odoslania: Mar-05-2024