Kontinuirano ali pulzno lasersko varjenje: Kako izbrati pravi način

Kupci laserskega varjenja se pogosto srečujejo z istim vprašanjem v fazi specifikacije:zvezni val (CW) ali pulzni?Odgovor ni preprosto "pulz za tanke, CW za debele." Odbojnost materiala, občutljivost na toploto, geometrija šiva, zahtevana globina in čas cikla potiskajo odločitev v različne smeri. Ta vodnik se sprehaja skozi fiziko, značilnosti žarka, rezultate zvara in logiko stroškov, tako da lahko laserski način prilagodite opravilu - in ne obratno.

Laser lahko kategoriziramo glede na valovno dolžino, aktivni medij ali način delovanja. Z valovno dolžino se industrija običajno nanaša na infrardeče, vidne in ultravijolične sisteme. Glede na aktivni medij izbira vključuje CO₂ laserje, laserje z vlakni, Nd³⁺:YAG polprevodniške-laserje, diskovne laserje, laserje z direktno diodo (DDL) in laserje z barvili. Način delovanja - način dovajanja žarka - je najpomembnejši pri varjenju: zvezni val (CW), kvazi-zvezni val (QCW) ali pulzno.

Če še vedno primerjate, kateri laserski vir ustreza vaši aplikaciji, si oglejte naš članekprimerjava prednosti in slabosti različnih vrst laserjevponuja-ob-vzporedni pregled platform CO₂, vlaken, Nd:YAG, diskov in DDL.

Znotraj resonatorja svetloba niha med ogledali. Ko stopnja ponavljanja teh izbruhov ostane pod pragom, je izhod dostavljen kot ločeni impulzi. Ko frekvenca preseže ta prag, se posamezni impulzi združijo v neprekinjen tok. Ni univerzalne frekvenčne meje, ki bi jo uporabljal vsak proizvajalec, vendar je praktična razlika resnična: impulzni sistemi zagotavljajo diskretne visoko-energijske pakete, medtem ko sistemi CW zagotavljajo enakomeren vhod toplote.

Za širši uvod v obnašanje vira toplote, vrste spojev in načine industrijskega varjenja začnite zosnove tehnologije laserskega varjenja.

Tabela 1: Praktična razvrstitev načinov delovanja laserja po stopnji ponavljanja. Mejne vrednosti so-panožni referenčni obsegi, ne absolutni pragovi.

Za natančno primerjavo med CW in QCW, posebej - vključno z učinkom varjenja, prednostmi in prileganjem aplikacije - preberite vodnik naPrimerjava načina delovanja CW proti QCW.

Pri rezanju kovin se CW laserji običajno opisujejo samo z močjo. Pri impulznem laserskem varjenju postopek določajo štirje parametri: največja moč impulza, trajanje impulza (širina impulza), stopnja ponavljanja (frekvenca) in povprečna moč. Razmerje med njima je:

Povprečna moč=največja moč impulza × širina impulza × stopnja ponavljanja

Ta enačba je osrednja omejitev za vsako impulzno varjenje. Impulzni sistem Nd:YAG s povprečno{2}}močjo 500 W lahko še vedno zagotavlja najvišje moči impulzov nad 12 kW, ker je energija zapakirana v zelo kratke, zelo ločene izbruhe. Zaradi tega visokega razmerja-in-povprečja je impulzno varjenje učinkovito pri odbojnih kovinah in toplotno občutljivih sklopih.

Fiber CW laserji prevladujejo pri varjenju z visoko-hitrostjo in globokim{1}}prebojem. Ne dosežejo enake konične moči posameznega-impulza kot Nd:YAG, vendar ohranjajo obdelovanec pod stabilno toplotno obremenitvijo pri visokih hitrostih vožnje. Sistemi DDL so vse bolj konkurenčni pri CW varjenju: kompaktni, električno učinkoviti in s skoraj -top-profilom intenzivnosti, ki enakomerno pokriva široke šive.

Med obema skrajnostma se nahaja QCW lasersko varjenje vlaken. Sistemi QCW sprožijo kratke impulze pri kHz-stopnjah ponavljanja razreda, ki združujejo visoko konično moč z nadzorovanim delovnim ciklom. Za pregled tehnologije o tem, kako QCW premosti impulzne in CW obdelavo, glejteTehnologija laserskega varjenja vlaken QCW pregled. Za mehaniko največje-moči za nizom impulzov glejteStruktura impulza QCW in konična moč.

Zamislite si pulzno varjenje kot zagon pilota: vsak impulz povzroči močan, lokaliziran udarec, nato pa se material ohladi, preden pride naslednji impulz. Rezultat je globoko, ozko toplotno{1}}območje (HAZ) in minimalno stransko širjenje toplote. Neprekinjeno varjenje je bolj podobno pištoli za enakomerno varjenje: nižja posamezna energija impulza, vendar veliko več udarcev na sekundo, zato toplota neprekinjeno teče vzdolž šiva. Varilni bazen ostane odprt dlje, zvar je širši, penetracija pa se gradi s trajnim vnosom energije in ne z diskretnimi izbruhi.

Impulzni laserji Nd:YAG so klasična izbira, ko je pomembna natančna toplotna kontrola. Njihova visoka konična moč lahko premaga odbojnost površin, prevlečenih z-aluminijem, bakrom in zlatom, dolg-čas med impulzi pa omejuje kopičenje toplote. V nasprotju s tem laserji Fiber CW zmagajo pri hitrosti in stabilnosti: odlična kakovost žarka, visoka učinkovitost stenskih-vtičnic in dolgi servisni intervali. DDL dodajajo še eno možnost za aplikacije, ki potrebujejo enakomerno ogrevanje velikega območja brez stroškov sistema s črpanjem iz-optičnih vlaken ali svetilke.

Profil žarka je pogosto spregledan, vendar določa, kako energija vstopa v material.

CW vlakneni laserji običajno proizvajajo aGaussov žarek: gostota moči je najvišja v sredini in eksponentno pada proti robovom, kar daje profil TEM₀₀ v obliki zvona-. Ta tesna koncentracija ustvari zelo visoko najvišjo intenzivnost pri izostritvi, zaradi česar so Gaussovi žarki idealni za varjenje v ključavnico in fino rezanje z visokim-razmerjem-. Naučite se, kako ta usmerjena energija poganja globoke zvare v naši razlagikako deluje lasersko varjenje z globokim prebojem.

Impulzni Nd:YAG in številni sistemi DDL zagotavljajo acilinder-klobuk(ploski-zgornji) žarek: energija je skoraj enakomerno porazdeljena po mestu z ostrimi robovi. Top-profili proizvajajo dosledno odlaganje energije na določeno območje, kar je uporabno za površinsko obdelavo, varjenje s toplotnim prevodom in tanke{3}}prekrivajoče se spoje, kjer je ravno, ponovljivo območje fuzije pomembnejše od največje globine.

Vaša izbira profila je torej odvisna od tega, ali imate prednost globino, hitrost ali enakomernost.

Pri pravilnih parametrih je laserski šiv CW vlaken gladek in enakomeren, kar pogosto odpravlja potrebo po brušenju ali poliranju. Perlica je neprekinjena, linije prstov so enakomerne, dovod toplote pa je predvidljiv od začetka do konca. Zato so avtomobilski pogonski sklopi, akumulatorske zbiralke in debel{2}}cevi naklonjeni CW varjenju vlaken.

Kontinuirano varjenje · Polprevodniško lasersko varjenje pocinkane pločevine

Impulzni zvar Nd:YAG je slišno drugačen: vsak impulz proizvede kratek zvok trkanja, strjena kroglica pa kaže znani vzorec ribjih-lusk, ki je običajen pri natančnem delu TIG. V načinu-točkovnega varjenja vsak impulz ustvari diskretno grudo, ki je idealna za mikroelektroniko, medicinske naprave in senzorske sklope, kjer mora biti spoj majhen in toplotno izoliran od bližnjih komponent.

Impulzno varjenje · Nd:YAG lasersko varjenje nerjaveče pločevine

Impulzni nizi parametrov so bolj zapleteni kot CW. Operater mora uravnotežiti širino impulza, konično moč, frekvenco, hitrost potovanja in obliko valov. V nasprotju s tem je CW varjenje v veliki meri odvisno od moči, hitrosti potovanja in položaja fokusa žarka. Če kakovost površine, poroznost ali brizganje postanejo težava, glejteodpravljanje težav z laserskim varilnim strojemvodnik za sistematsko diagnostiko.

Optični laserji CW so prevzeli pomemben tržni delež sistemov CO₂ in Nd:YAG. So stabilnejši, energijsko-učinkovitejši, hitrejši in lažji za integracijo z roboti in proizvodnimi linijami industrije 4.0. Tipični dobitki vključujejo zobnike avtomobilskega menjalnika, komponente motorja, ohišja akumulatorjev, zbiralke in cevi iz nerjavečega jekla z debelim-presekom.

Impulzni laserji Nd:YAG ohranjajo vrednost povsod, kjer je nizek skupni vnos toplote glavna skrb: toplotno-občutljiva elektronika, mikro-varjeni medicinski instrumenti, tanko-stenski letalski deli in odsevne plemenite kovine. Optični laserji QCW konkurirajo tudi tukaj in ponujajo visoko konično moč s programabilnim oblikovanjem impulzov, vendar sistemi Nd:YAG še vedno ponujajo nižje vstopne stroške in enostavnejše vzdrževanje v številnih nastavitvah majhnih-delov in-delovalnic.

Za popravilo majhnega-količina, prototipno delo ali-prilagodljivost na lokacijiosnove ročnega laserskega varilnikanastavitev lahko premosti oba načina, kar operaterjem omogoča preklapljanje med CW tank{0}}delom in pulznim točkovnim popravilom brez menjave strojev.

Če pogledamo naprej, bodo postopki oblikovanja žarkov, več-žarkov in hibridni laserji še bolj zabrisali meje. Vprašanje ni več "CW ali impulzno?" ampak "katera kombinacija vira, oblike žarka in nadzora impulza reši aplikacijo z najnižjimi skupnimi stroški?"

Uporabite ta okvir za kratek-seznam pravega načina, preden zahtevate ponudbo:

Tabela 2: Odločitvena matrika za pulzno ali neprekinjeno lasersko varjenje. Vrednosti so značilne značilnosti procesa in ne absolutna jamstva. Pred sprostitvijo v proizvodnjo je priporočljiva validacija-vzorčnega zvara.

Spodnja vrstica:Izberite pulzno, ko del ne prenaša vročine, je spoj majhen ali je material zelo odbojen. Izberite CW, ko so hitrost, globoka penetracija in nizki stroški na meter pomembnejši od zmanjšanja HAZ. Za opravila, ki so vmes, je varjenje vlaken QCW ali sistem z dvojnim-načinom morda najbolj prilagodljiva pot.

Če potrebujete proizvodno-pripravljeno rešitev, pobrskajte po naši ponudbiindustrijski laserski varilni strojiali raziščite6-osni laserski varilec vlaken QCWza avtomatizirane aplikacije QCW. Pošljite svoj material in podatke o sklepih nainfo@kingslaser.comza oceno vzorca-vara.