CW Laser dan QCW Laser dalam Kimpalan

Ciri -ciri pengedaran tenaga

Atribut yang ketara dari laser CW adalah pengagihan tenaga Gaussian mereka, di mana pengagihan tenaga rentas rentas laser berkurang dari pusat ke luar dalam corak Gaussian (normal). Ciri pengedaran ini membolehkan laser CW untuk mencapai kecekapan ketepatan dan pemprosesan yang sangat tinggi, terutamanya dalam aplikasi yang memerlukan penggunaan tenaga pekat.

Rajah Pengagihan Tenaga Laser CW

Kelebihan Kimpalan Laser Berterusan (CW)

Perspektif mikrostruktur

Memeriksa mikrostruktur logam mendedahkan kelebihan yang berbeza dari kimpalan laser gelombang berterusan (CW) ke atas kimpalan denyut gelombang kuasi (QCW). Kimpalan denyut QCW, dikekang oleh had kekerapannya, biasanya sekitar 500Hz, menghadapi perdagangan antara kadar pertindihan dan kedalaman penembusan. Kadar tumpang tindih yang rendah menghasilkan kedalaman yang tidak mencukupi, sedangkan kadar pertindihan yang tinggi menyekat kelajuan kimpalan, mengurangkan kecekapan. Sebaliknya, kimpalan laser CW, melalui pemilihan diameter teras laser yang sesuai dan kepala kimpalan, mencapai kimpalan yang cekap dan berterusan. Kaedah ini membuktikan terutamanya dalam aplikasi yang memerlukan integriti meterai yang tinggi.

Pertimbangan impak terma

Dari sudut pandangan kesan terma, kimpalan laser pulse QCW menderita dari masalah pertindihan, yang membawa kepada pemanasan yang berulang pada jahitan kimpalan. Ini dapat memperkenalkan ketidakkonsistenan antara mikrostruktur logam dan bahan induk, termasuk variasi saiz dislokasi dan kadar penyejukan, dengan itu meningkatkan risiko retak. Kimpalan laser CW, sebaliknya, mengelakkan isu ini dengan menyediakan proses pemanasan yang lebih seragam dan berterusan.

Kemudahan pelarasan

Dari segi operasi dan pelarasan, kimpalan laser QCW menuntut penalaan yang teliti dari beberapa parameter, termasuk kekerapan pengulangan nadi, kuasa puncak, lebar nadi, kitaran tugas, dan banyak lagi. Kimpalan laser CW memudahkan proses pelarasan, memberi tumpuan terutamanya pada bentuk gelombang, kelajuan, kuasa, dan defocus, dengan ketara mengurangkan kesukaran operasi.

Kemajuan teknologi dalam kimpalan laser CW

Walaupun kimpalan laser QCW dikenali dengan kuasa puncaknya yang tinggi dan input haba yang rendah, bermanfaat untuk komponen sensitif haba kimpalan dan bahan-bahan berdinding yang sangat nipis, kemajuan dalam teknologi kimpalan laser CW, terutamanya untuk aplikasi kuasa tinggi (biasanya melebihi 500 watt) dan kimpalan penembusan dalamnya. Jenis laser ini amat sesuai untuk bahan yang lebih tebal daripada 1mm, mencapai nisbah aspek yang tinggi (lebih dari 8: 1) walaupun input haba yang agak tinggi.

Kimpalan laser gelombang quasi (QCW)

Pengagihan tenaga yang difokuskan

QCW, berdiri untuk "gelombang kuasi yang berterusan," mewakili teknologi laser di mana laser memancarkan cahaya dengan cara yang tidak berterusan, seperti yang digambarkan dalam Rajah a. Tidak seperti pengagihan tenaga seragam laser berterusan satu mod, laser QCW menumpukan tenaga mereka dengan lebih padat. Ciri -ciri ini memberikan laser QCW ketumpatan tenaga unggul, diterjemahkan ke dalam keupayaan penembusan yang lebih kuat. Kesan metalurgi yang dihasilkan adalah serupa dengan bentuk "kuku" dengan nisbah kedalaman-ke-lebar yang signifikan, yang membolehkan laser QCW untuk cemerlang dalam aplikasi yang melibatkan aloi reflektan tinggi, bahan sensitif haba, dan ketepatan mikro mikro.

Kestabilan yang dipertingkatkan dan gangguan plum dikurangkan

Salah satu kelebihan kimpalan laser QCW adalah keupayaannya untuk mengurangkan kesan logam pada kadar penyerapan bahan, yang membawa kepada proses yang lebih stabil. Semasa interaksi material laser, penyejatan sengit boleh mencipta campuran wap logam dan plasma di atas kolam cair, biasanya dirujuk sebagai plum logam. Plume ini boleh melindungi permukaan bahan dari laser, menyebabkan penghantaran kuasa yang tidak stabil dan kecacatan seperti spatter, titik letupan, dan lubang. Walau bagaimanapun, pelepasan laser QCW yang berselang-seli (misalnya, pecahan 5ms diikuti oleh jeda 10ms) memastikan bahawa setiap nadi laser mencapai permukaan bahan yang tidak dipengaruhi oleh plum logam, mengakibatkan proses kimpalan yang stabil, terutamanya yang berfaedah untuk kimpalan lembar nipis.

Dinamika Kolam Cair Stabil

Dinamik kolam cair, terutamanya dari segi daya yang bertindak di lubang kunci, adalah penting dalam menentukan kualiti kimpalan. Laser yang berterusan, kerana pendedahan yang berpanjangan dan zon yang terkena haba yang lebih besar, cenderung untuk menghasilkan kolam cair yang lebih besar yang dipenuhi dengan logam cecair. Ini boleh menyebabkan kecacatan yang berkaitan dengan kolam cair yang besar, seperti keruntuhan lubang kunci. Sebaliknya, tenaga yang difokuskan dan masa interaksi yang lebih pendek dari kimpalan laser QCW menumpukan kolam cair di sekitar lubang kunci, mengakibatkan pengagihan daya yang lebih seragam dan kejadian keliangan, retak, dan spatter yang lebih rendah.