Kakšne so razlike med kontinuiranim laserjem (CW) in kvazikontinuirnim laserjem (QCW)?

Laserji z neprekinjenim valovanjem (CW) in laserji s kvazi-zveznim valovanjem (QCW) sta dve vrsti laserjev, ki se pogosto uporabljata v različnih aplikacijah. CW laserji oddajajo neprekinjen žarek svetlobe, medtem ko QCW laserji oddajajo niz kratkih impulzov. Tukaj je nekaj razlik med tema dvema vrstama laserjev:

Gaussova energijska porazdelitev eno-modnega CW laserja

CW laser: CW je okrajšava za "continuous wave", kar pomeni laser z neprekinjenimi valovi. Laserski izhod doseže z neprekinjeno energijo vzbujanja, kar pomeni, da laser ostane vklopljen, dokler se ne ustavi. CW laserji imajo običajno nižjo konično moč in večjo povprečno moč.

Kot je prikazano na sliki 1, se kontinuirani laser nanaša na laser, ki lahko neprekinjeno in neprekinjeno oddaja svetlobo, skupaj znan kot neprekinjeni laser. Na splošno sta običajno rezanje kovin in varjenje bakrenega aluminija kontinuirni laserji, ki se najpogosteje uporabljajo. Glavni parametri za neprekinjeno razhroščevanje laserskega procesa vključujejo: valovno obliko moči, količino defokusiranja, točko premera jedra in hitrost;

Kot je prikazano na sliki 2, shematski diagram Gaussove porazdelitve energije eno-zveznega laserja prikazuje porazdelitev energije prečnega prereza laserskega žarka. Srednja energija je najvišja, periferija pa se zmanjša in kaže Gaussovo porazdelitev (normalna porazdelitev).

QCW laserska impulzna energija in primerjava impulznega varjenja

QCW je okrajšava za "quasi continuous wave", kar pomeni laser s kvazi zveznimi valovi. Kot je prikazano na sliki a impulznega laserja, je laser običajno proces prekinitvenega oddajanja svetlobe; Slika b prikazuje porazdelitev energije laserja. V primerjavi z enomodnimi neprekinjenimi laserji je porazdelitev energije QCW bolj koncentrirana, kar pomeni, da ima QCW večjo energijsko gostoto (močnejša penetracijska sposobnost) kot neprekinjeni laserji.

To se odraža v metalografskem vidiku, kar pomeni, da ima QCW večjo sposobnost preboja. Ustvarjen metalografski vidik je podoben žeblju, z višjim razmerjem stranic. Zaradi najvišje laserske moči in visoke gostote energije je QCW primeren za zlitine z visoko odpornostjo, toplotno občutljive materiale. Mikro povezljivost ima velike prednosti; Slika c prikazuje shematski diagram varjenja impulznega laserja z različnimi frekvencami. Vidi se, da je impulzno varjenje razmeroma stabilno, skoraj brez brizganja.

QCW laserji večinoma uporabljajo tehnologijo, imenovano Q-switching, ki je učinkovita metoda za pridobivanje visoko{1}}energijskih kratkih impulzov. Splošni izhodni zvezni laser stisne v izjemno ozke impulze za emisijo, s čimer poveča največjo moč svetlobnega vira za več velikosti. Med preklopom Q-, preden ojačevalni medij shrani dovolj energije, celoten laserski resonator ohranja visoko izgubo votline. V tem času laser ne more proizvesti laserskega nihanja, ker je prag previsok, tako da se lahko število delcev na zgornji ravni nabere v velikih količinah. Ko akumulacija doseže vrednost nasičenosti, se izguba votline hitro zmanjša na zelo majhno vrednost, tako da bo večina energije, ki jo shranjujejo delci na višji ravni, v kratkem času pretvorjena v lasersko energijo. Ustvari močan izhod laserskega impulza na izhodnem koncu.

Na primer, balon, podoben okroglemu bobnu, je mogoče izpustiti iz njegove šobe in ga počasi in neprekinjeno izprazniti, kar imenujemo kontinuirani laser. Prilagoditev vrednosti Q pomeni, da balon ustvari pritisk in ga takoj napihne, kar je približno tako pri neprekinjenem in QCW.

Slika4 a Videz žarilnega žeblja CW laserja, videz ravnega zvara, metalografski pregled vzdolžnega prereza; videz žebljev z laserskim tesnjenjem QCW, videz ravnega zvara, metalografija vzdolžnega prereza;

Če se želite poglobiti v to, kako kompresija impulza in visoka gostota energije vplivata na dejansko mikro{0}}procesiranje, lahko preberete naš obsežen vodnik ooptimizacijo laserskega mikro{0}}varjenja z vlakni in izbiro pravega vira. Za temeljno razčlenitev te tehnologije raziščite našo celotno razlagoQCW kvazi-zvezna laserska tehnologija.

1. Videz QCW je podoben impulznemu točkovnemu varjenju z vzorci ribjih lusk, medtem ko ima kontinuirani laser gladko in neprekinjeno krivuljo;

2. Vnos energije: neprekinjen laserski vnos, pulzni prekinitveni vnos, ki se odraža na metalografiji, neprekinjen laserski zvar, vzdolžni metalografski neprekinjen, le rahla nihanja, pulzni laser lahko jasno vidi lasersko vrtanje kot enotočkovno lasersko metalografsko spajanje, vsak laser, ki ustreza metalografiji, je jasno viden; Zato je kontinuirno varjenje močnejše od laserskega varjenja QCW glede trdnosti zvarnega spoja.

Podrobna primerjava principov zveznega (CW) in kvazi-zveznega (QCW) laserskega varjenja

1. Izogibanje vplivu oblakov na absorpcijo materiala, s čimer postane proces bolj stabilen: med interakcijo med laserjem in materialom bo material močno izhlapeval, pri čemer bo nastala mešanica kovinskih hlapov, plazme in drugih plinov nad staljenim bazenom, skupaj znana kot kovinski oblaki. Ti kovinski oblaki ščitijo laser, da ne bi dosegel površine materiala, kar povzroči nestabilno moč laserja, ki doseže površino materiala, kar povzroči napake, kot so brizganje, točke eksplozije in jamice; Vendar je za impulzno varjenje QCW značilen prekinitveni svetlobni izhod (5 ms prekinitvenega izhoda svetlobe, 10 ms prekinitvenega izhoda svetlobe in nato naslednji izhod svetlobe), kar zagotavlja, da na vsak udarec laserja na površini materiala ne vplivajo kovinski prameni, zaradi česar je stabilnejše v primerjavi z varjenjem in ima prednosti pri varjenju tankih plošč.

2. Stabilen bazen taline: zaradi obremenitve ključavnice bazena taline, dolgotrajnega neprekinjenega delovanja laserja, velikega območja toplotne prevodnosti, velike površine bazena taline in obilice tekoče kovine je bazen taline neprekinjenega varjenja veliko večji od bazena taline QCW laserja. Napake, kot so pore, razpoke in brizgi, so tesno povezane z bazenom staline: če je bazen staline velik, se površinska napetost bazena staline zmanjšuje z naraščajočo temperaturo in velik bazen staline je bolj nagnjen k zrušitvi v ključavnico, kot je prikazano na a3; Zaradi bolj koncentrirane energije in kratkega časa delovanja laserskega varjenja QCW se staljena plast nahaja predvsem okoli ključavnice, sila pa je enakomerna. Relativna stopnja pojavljanja por, razpok in brizganja je manjša.

3. Sallerjeva toplotno prizadeta cona: neprekinjeno lasersko delovanje na material neprekinjeno prenaša toploto na material, zaradi česar je tanek material zelo dovzeten za toplotne deformacije in napake, kot so razpoke, ki jih povzroča notranja napetost. QCW občasno deluje na material, mu daje čas za hlajenje, zaradi česar je manjši v območju toplotnega vpliva in vnos toplote, zaradi česar je bolj primeren za obdelavo tankih materialov; In materiale, ki so blizu toplotnih senzorjev, je mogoče obdelati le z laserjem QCW.

4. Visoka konična moč: z enako povprečno močjo neprekinjenega in QCW laserja lahko QCW doseže večjo konično moč, večjo gostoto energije, večjo globino taljenja in močnejšo penetracijo. QCW ima več prednosti pri varjenju pločevine iz bakrove zlitine in aluminijeve zlitine. Energijska gostota neprekinjenega laserja z enako povprečno močjo je nižja od QCW, kar lahko povzroči, da laser ne ustvari sledi varjenja na površini materiala in da se vse odbijejo. Če je laser previsok, se bo hitrost absorpcije laserja po taljenju materiala močno povečala, dovod toplote pa se bo nenadoma povečal, kar bo povzročilo nenadzorovano globino taljenja in vnos toplote. Ni ga mogoče uporabiti pri varjenju tankih plošč in lahko pride do neuspešnega ustvarjanja sledi varjenja ali prežganja, kar ne izpolnjuje zahtev postopka.

Podrobna primerjava mehanizmov ključavnic za lasersko varjenje CW in QCW

Zaradi teh lastnosti brez-brizganja in visoke-stabilnosti so kvazi-zvezni valovi revolucionirali natančno proizvodnjo. Izvedite več o specifičnem inženirstvu za temi sistemi v našem članku:Kaj je QCW laserski varilni stroj za vlakna?

Ker je trajanje impulza kratko (običajno nekaj milisekund), je toplota, ki vstopa v del, čim manjša, zato je priporočljiva uporaba impulznega laserskega varjenja okoli termičnega senzorja in izredno tankih stenskih materialov. Hkrati je zaradi velike količine energije, ki se prenaša na začetku impulza, pulzno lasersko varjenje pogosto primerno za odbojno kovino. Konica moči na začetku impulznega cikla, ki se običajno imenuje "izboljšan utrip", traja le majhen del celotnega trajanja utripa. Vendar pa je njegova moč zadostna, da prebije odbojnost materiala, hkrati pa ohranja nižjo povprečno moč in s tem zmanjša toploto. CW laserji morajo zagotoviti veliko količino energije za spajanje visoko odbojnih kovin, ustvarjena toplota pa lahko zlahka poškoduje dele ali komponente v njih. CW lasersko varjenje z neprekinjenim valom je večinoma visokozmogljiv-laser z močjo nad 500 vatov. Na splošno je treba to vrsto laserja uporabljati za plošče z debelino 1 mm ali več. Varilni mehanizem je varjenje z globokim prebojem, ki temelji na učinku ključavnice, z velikim razmerjem stranic več kot 8:1, vendar relativno visokim vnosom toplote.

Nazadnje, zaradi napredka laserske tehnologije obstaja tudi tehnologija zvezne laserske modulacije za doseganje pulznega varjenja z neprekinjenimi laserji, kot tudi visoko-frekvenčno pulzno varjenje z laserji QCW.

Na splošno imajo tako laserji CW kot laserji QCW svoje prednosti in slabosti, odvisno od specifične uporabe. CW laserji so primerni za aplikacije, ki zahtevajo neprekinjen žarek svetlobe, medtem ko so QCW laserji primerni za aplikacije, ki zahtevajo kratke impulze visoke energije. Zato je za doseganje najboljših rezultatov pomembno izbrati pravi tip laserja za vašo specifično aplikacijo.

Ne glede na to, ali vaša aplikacija zahteva visoko konično moč laserja QCW za občutljive mikro-komponente ali neprekinjeno izhodno energijo standardnega laserja CW za rezanje debele kovine, je izbira pravega industrijskega sistema ključnega pomena. Raziščite našo visoko-zmogljivostStroj za lasersko varjenje vlakenkategoriji, da poiščete popolno prilagojeno konfiguracijo za nadgradnjo vaše proizvodnje.