لیزر CW و لیزر QCW در جوشکاری

خصوصیات توزیع انرژی

یک ویژگی قابل توجه لیزرهای CW توزیع انرژی گاوسی آنهاست ، جایی که توزیع انرژی بخش پرتو لیزر از مرکز به بیرون در یک الگوی گاوسی (توزیع عادی) کاهش می یابد. این ویژگی توزیع به لیزرهای CW اجازه می دهد تا با دقت و کارآیی بسیار متمرکز و پردازش ، به ویژه در برنامه هایی که نیاز به استقرار انرژی متمرکز دارند ، دست یابند.

نمودار توزیع انرژی لیزر CW

مزایای جوشکاری لیزر موج مداوم (CW)

دیدگاه ریزساختاری

با بررسی ریزساختار فلزات ، مزایای مشخصی از جوشکاری لیزر موج مداوم (CW) بر روی جوش پالس موج شبه مداوم (QCW) را نشان می دهد. جوشکاری پالس QCW ، محدود به محدودیت فرکانس آن ، به طور معمول در حدود 500 هرتز ، بین سرعت همپوشانی و عمق نفوذ روبرو است. نرخ همپوشانی پایین منجر به عمق کافی نمی شود ، در حالی که سرعت همپوشانی بالا سرعت جوش را محدود می کند و باعث کاهش کارایی می شود. در مقابل ، جوش لیزر CW ، از طریق انتخاب قطر هسته لیزر مناسب و سرهای جوشکاری ، به جوشکاری کارآمد و مداوم می رسد. این روش به ویژه در برنامه هایی که نیاز به یکپارچگی بالا در مهر و موم دارند ، قابل اعتماد است.

بررسی تأثیر حرارتی

از دیدگاه ضربه حرارتی ، جوشکاری لیزر پالس QCW از مسئله همپوشانی رنج می برد و منجر به گرمایش مکرر درز جوش می شود. این می تواند ناسازگاری بین ریزساختار فلز و مواد والدین از جمله تغییرات در اندازه جابجایی و میزان خنک کننده را ایجاد کند ، در نتیجه خطر ترک خوردگی را افزایش می دهد. از طرف دیگر ، جوشکاری لیزر CW با ارائه یک فرآیند گرمایش یکنواخت تر و مداوم ، از این مسئله جلوگیری می کند.

سهولت تنظیم

از نظر عملکرد و تنظیم ، جوشکاری لیزر QCW نیاز به تنظیم دقیق چندین پارامتر از جمله فرکانس تکرار پالس ، قدرت اوج ، عرض پالس ، چرخه وظیفه و موارد دیگر دارد. جوش لیزر CW فرایند تنظیم را ساده می کند و عمدتاً روی شکل موج ، سرعت ، قدرت و مقدار تخریب تمرکز می کند و به طور قابل توجهی مشکل عملیاتی را کاهش می دهد.

پیشرفت فن آوری در جوشکاری لیزر CW

در حالی که جوشکاری لیزر QCW به دلیل قدرت اوج بالا و ورودی حرارتی کم شناخته شده است ، برای جوشکاری اجزای حساس به گرما و مواد بسیار نازک دیواری مفید است ، پیشرفت در فن آوری جوشکاری لیزر CW ، به ویژه برای کاربردهای پرقدرت (به طور معمول بالاتر از 500 وات) و جوشکاری عمیق بر اساس اثر کلید ، به طور قابل توجهی دامنه کاربرد آن را گسترش می دهد. این نوع لیزر مخصوصاً برای مواد ضخیم تر از 1 میلی متر مناسب است و با وجود ورودی نسبتاً زیاد گرمای نسبتاً بالا ، به نسبت ابعاد بالا (بیش از 8: 1) رسیده است.

جوشکاری لیزر شبه مداوم (QCW)

توزیع انرژی متمرکز

QCW ، ایستادن برای "موج شبه مداوم" ، یک فناوری لیزر را نشان می دهد که لیزر در آن نور به صورت ناپیوسته از نور ساطع می کند ، همانطور که در شکل A نشان داده شده است. بر خلاف توزیع انرژی یکنواخت لیزرهای مداوم تک حالت ، لیزرهای QCW انرژی خود را متراکم تر می کنند. این ویژگی به لیزرهای QCW یک چگالی انرژی برتر کمک می کند و به قابلیت های نفوذ قوی تر تبدیل می شود. اثر متالورژی حاصل شبیه به شکل "ناخن" با نسبت عمق به عرض قابل توجه است و به لیزرهای QCW اجازه می دهد تا در برنامه های مربوط به آلیاژهای با بازتاب بالا ، مواد حساس به گرما و میکرو جوشکاری دقیق برتری داشته باشند.

پایداری افزایش یافته و تداخل ستون

یکی از مزایای برجسته جوش لیزر QCW ، توانایی آن در کاهش اثرات ستون فلزی بر میزان جذب مواد است و منجر به یک فرآیند پایدار می شود. در طول تعامل لیزر-مادی ، تبخیر شدید می تواند مخلوطی از بخار فلزی و پلاسما را در بالای استخر ذوب ایجاد کند ، که معمولاً به عنوان یک ستون فلزی گفته می شود. این ستون می تواند سطح مواد را از لیزر محافظت کند و باعث تحویل قدرت ناپایدار و نقص هایی مانند پاتر ، نقاط انفجار و چاله ها شود. با این حال ، انتشار متناوب لیزرهای QCW (به عنوان مثال ، 5ms پشت سر هم به دنبال مکث 10ms) تضمین می کند که هر پالس لیزر به سطح مواد بی تأثیر توسط ستون فلزی می رسد و در نتیجه یک فرآیند جوشکاری قابل توجه ، به ویژه برای جوشکاری برگه ای سودمند است.

پویایی استخر ذوب پایدار

پویایی استخر ذوب ، به ویژه از نظر نیروهایی که روی سوراخ کلید عمل می کنند ، در تعیین کیفیت جوش بسیار مهم هستند. لیزرهای مداوم ، به دلیل قرار گرفتن در معرض طولانی مدت و مناطق بیشتر تحت تأثیر گرما ، تمایل به ایجاد استخرهای ذوب بزرگتر پر از فلز مایع دارند. این می تواند منجر به نقص در ارتباط با استخرهای ذوب بزرگ ، مانند فروپاشی سوراخ کلید شود. در مقابل ، انرژی متمرکز و زمان تعامل کوتاه تر از جوشکاری لیزر QCW ، استخر ذوب را در اطراف سوراخ کلید متمرکز می کند و در نتیجه توزیع نیروی یکنواخت تر و شیوع پایین تر از تخلخل ، ترک خوردگی و پراکنده ایجاد می شود.