CW -Laser und QCW -Laser beim Schweißen

Energieverteilungsmerkmale

Ein bemerkenswertes Attribut von CW-Lasern ist ihre Gaußsche Energieverteilung, bei der die Energieverteilung des Querschnitts eines Laserstrahls in einem Gaußschen (Normalverteilung) Muster aus dem Zentrum nach außen abnimmt. Diese Verteilungsmerkmale ermöglicht es CW -Lasern, eine extrem hohe Fokussierungspräzision und Verarbeitungseffizienz zu erreichen, insbesondere bei Anwendungen, die konzentrierte Energieeinsätze erfordern.

CW -Laser -Energieverteilungsdiagramm

Vorteile des Laserschweißens von Continuous Wave (CW)

Mikrostrukturperspektive

Die Untersuchung der Mikrostruktur von Metallen zeigt unterschiedliche Vorteile des Laserschweißens der kontinuierlichen Welle (CW) über quasi-kontinuierliche Wellen-Impulsschweißen (QCW). Das QCW-Impulsschweißen, eingeschränkt durch seine Frequenzgrenze, typischerweise etwa 500 Hz, steht vor einem Kompromiss zwischen Überlappungsrate und Penetrationstiefe. Eine niedrige Überlappungsrate führt zu einer unzureichenden Tiefe, während eine hohe Überlappungsrate die Schweißgeschwindigkeit einschränkt und die Effizienz verringert. Im Gegensatz dazu erreicht das CW -Laserschweißen durch die Auswahl geeigneter Laserkerndurchmesser und Schweißköpfe ein effizientes und kontinuierliches Schweißen. Diese Methode erweist sich in Anwendungen, die eine hohe Versiegelungsintegrität erfordern, besonders zuverlässig.

Berücksichtigung der thermischen Auswirkungen

Unter dem Gesichtspunkt des thermischen Auswirkungens leidet das QCW -Impulslaserschweißen unter der Frage der Überlappung, was zu einer wiederholten Erwärmung der Schweißnaht führt. Dies kann Inkonsistenzen zwischen der Mikrostruktur des Metalls und dem übergeordneten Material einführen, einschließlich Variationen der Versetzungsgrößen und Kühlraten, wodurch das Risiko eines Risses erhöht wird. Das CW -Laserschweißen hingegen vermeidet dieses Problem, indem ein gleichmäßigeres und kontinuierlicheres Heizungsprozess bereitgestellt wird.

Einfache Einstellung

In Bezug auf den Betrieb und die Einstellung erfordert das QCW -Laserschweißen eine sorgfältige Abstimmung mehrerer Parameter, einschließlich der Repetitionsfrequenz, Spitzenleistung, Pulsbreite, Arbeitszyklus und mehr. Das CW -Laserschweißen vereinfacht den Anpassungsprozess und konzentriert sich hauptsächlich auf die Wellenform-, Geschwindigkeits-, Strom- und Defokusmenge und lockert die betriebliche Schwierigkeit erheblich.

Technologische Fortschritte beim CW -Laserschweißen

Während das QCW-Laserschweißen für seine hohe Spitzenleistung und niedrige thermische Input, die für das Schweißen hitzemessener Komponenten und extrem dünnwandige Materialien von Vorteil ist, Fortschritte bei der CW-Laserschweißtechnologie, insbesondere für Hochleistungsanwendungen (typischerweise über 500 Watts) und das Schweißen mit hohem Leistungsverhältnis) und das Schweißen des Keyhole-Effizienzes und die Effizienz und die Effizienz und das tiefe Durchdringungsschweiß, das Effizienz und die Effizienz von Tiefstgefühlen haben, die Anmeldung und die Anmeldung erheblich erweitert haben, haben sich die Reichweite und die Anmeldung erheblich erweitert. Diese Art von Laser eignet sich besonders für Materialien dicker als 1 mm und erreicht trotz relativ hoher Wärmeeingabe eine hohe Seitenverhältnisse (über 8: 1).

Quasi-kontinuierliche Welle (QCW) Laserschweißen

Fokussierte Energieverteilung

QCW, der für "quasi-kontinuierliche Welle" steht, repräsentiert eine Lasertechnologie, in der der Laser Licht diskontinuierlich ausgibt, wie in Abbildung A dargestellt. Im Gegensatz zur gleichmäßigen Energieverteilung von Single-Mode-kontinuierlichen Lasern konzentrieren QCW-Laser ihre Energie dicht. Diese charakteristische Gewährung von QCW -Lasern eine überlegene Energiedichte, die in stärkere Penetrationsfähigkeiten führt. Der resultierende metallurgische Effekt entspricht einer "Nagel" -Form mit einem signifikanten Verhältnis von Tiefe zu Breite, sodass QCW-Laser in Anwendungen mit hohen Reflexionslegierungen, hitzempfindlichen Materialien und Präzisionsmikroschweißungen übertrifft.

Verbesserte Stabilität und reduzierte Fahnenstörungen

Einer der ausgeprägten Vorteile des QCW -Laserschweißens ist die Fähigkeit, die Auswirkungen von Metallfahnen auf die Absorptionsrate des Materials zu mildern, was zu einem stabileren Prozess führt. Während der Lasermaterialwechselwirkung kann eine intensive Verdunstung eine Mischung aus Metalldampf und Plasma über dem Schmelzpool erzeugen, das üblicherweise als Metallfahne bezeichnet wird. Diese Wolke kann die Oberfläche des Materials vor dem Laser schützen, was zu einer instabilen Stromversorgung führt und Defekte wie Spritzer, Explosionspunkte und Gruben. Die intermittierende Emission von QCW-Lasern (z. B. ein 5-ms-Burst, gefolgt von einer 10-m-Pause) stellt jedoch sicher, dass jeder Laserimpuls die durch Metallfahne nicht betroffene Materialsoberfläche erreicht, was zu einem deutlich stabilen Schweißprozess führt, insbesondere für dünnes Schweißen.

Stabile Schmelzpool -Dynamik

Die Dynamik des Schmelzpools, insbesondere in Bezug auf die auf das Schlüsselloch wirkenden Kräfte, sind entscheidend für die Bestimmung der Qualität der Schweißnaht. Durch kontinuierliche Laser erzeugen aufgrund ihrer längeren Exposition und größerer Wärmezonen größere Schmelzbecken, die mit flüssigem Metall gefüllt sind. Dies kann zu Mängel, die mit großen Schmelzpools verbunden sind, wie den Kollaps von Schlüsselloch führen. Im Gegensatz dazu konzentrieren sich die fokussierte Energie und die kürzere Wechselwirkungszeit des QCW -Laserschweißs den Schmelzpool um das Schlüsselloch, was zu einer gleichmäßigeren Kraftverteilung und einer geringeren Inzidenz von Porosität, Rissen und Spritzer führt.