Jaké jsou rozdíly mezi kontinuálním laserem (CW) a kvazi kontinuálním laserem (QCW)?

Lasery s kontinuální vlnou (CW) a kvazi{0}}lasery s kontinuální vlnou (QCW) jsou dva typy laserů, které se běžně používají v různých aplikacích. CW lasery vyzařují kontinuální paprsek světla, zatímco QCW lasery vysílají sérii krátkých pulzů. Zde jsou některé z rozdílů mezi těmito dvěma typy laserů:

Gaussova distribuce energie jedno{0}}režimového CW laseru

CW laser: CW je zkratka pro "continuous wave", což znamená kontinuální vlnový laser. Dosahuje laserového výstupu prostřednictvím nepřetržité excitační energie, což znamená, že laser zůstává zapnutý, dokud se nezastaví. CW lasery mají obvykle nižší špičkový výkon a vyšší průměrný výkon.

Jak je znázorněno na obrázku 1, kontinuální laser se týká laseru, který může nepřetržitě a nepřetržitě emitovat světlo, souhrnně známý jako kontinuální laser. Obecně platí, že běžné řezání kovů a svařování mědi a hliníku jsou kontinuální lasery, které jsou nejrozšířenější. Hlavní parametry pro kontinuální ladění laserového procesu zahrnují: průběh výkonu, rozsah rozostření, bod průměru jádra a rychlost;

Jak je znázorněno na obrázku 2, schéma Gaussova rozložení energie jednorežimového kontinuálního laseru ukazuje rozložení energie v průřezu laserového paprsku. Střední energie je nejvyšší a periferie naopak klesá, což ukazuje Gaussovo rozdělení (normální rozdělení).

QCW laserová pulsní energie a pulsní svařování srovnání

QCW je zkratka pro "quasi kontinuální vlnu", což znamená kvazi kontinuální vlnový laser. Jak je znázorněno na obrázku a pulzního laseru, laser je obvykle proces přerušované emise světla; Obrázek b ukazuje rozložení energie laseru. Ve srovnání s jednorežimovými kontinuálními lasery je distribuce energie QCW koncentrovanější, což znamená, že QCW má vyšší hustotu energie (silnější schopnost penetrace) než kontinuální lasery.

To se odráží v metalografickém aspektu, což znamená, že QCW má větší penetrační schopnost. Produkovaný metalografický vzhled je podobný hřebíku, s vyšším poměrem stran. Díky špičkovému výkonu laseru a vysoké hustotě energie QCW je vhodný pro vysoce odolné slitiny, materiály citlivé na teplo. Mikrokonektivita má obrovské výhody; Obrázek c ukazuje schéma svařování pulzním laserem s různými frekvencemi. Je vidět, že pulzní svařování je relativně stabilní a téměř bez rozstřiku.

QCW lasery využívají hlavně technologii zvanou Q-přepínání, což je účinná metoda k získání-krátkých pulzů s vysokou energií. Stlačuje obecný výstupní kontinuální laser do extrémně úzkých pulzů pro emisi, čímž zvyšuje špičkový výkon světelného zdroje o několik řádů. Během Q-přepínání, než zesilovací médium uloží dostatek energie, celý laserový rezonátor udržuje vysokou ztrátu dutiny. V tomto okamžiku laser nemůže produkovat oscilaci laseru, protože práh je příliš vysoký, takže počet částic horní úrovně se může nashromáždit ve velkém množství. Když akumulace dosáhne hodnoty nasycení, ztráta dutiny se rychle sníží na velmi malou hodnotu, takže většina energie uložené částicemi horní úrovně se v krátké době přemění na energii laseru. Generujte na výstupním konci silný laserový pulzní výstup.

Například balónek podobný kulatému bubnu může být uvolněn z jeho trysky a pomalu a nepřetržitě vypouštěn, což se nazývá kontinuální laser. Úprava hodnoty Q spočívá v natlakování balónku a jeho okamžitém nafouknutí, což je zhruba případ kontinuálního a QCW.

Obr. 4 a Vzhled těsnícího hřebu CW laserem, vzhled rovného svarového švu, metalografické vyšetření podélného řezu; vzhled nehtu s laserovým těsněním QCW, vzhled rovného svaru, metalografie podélného řezu;

Chcete-li se ponořit hlouběji do toho, jak tato komprese pulzu a vysoká hustota energie ovlivňují skutečné mikro{0}}zpracování, můžete si přečíst našeho komplexního průvodce naoptimalizace mikro{0}}svařování vláknovým laserem a výběr správného zdroje. Pro základní rozdělení této technologie prozkoumejte naše úplné vysvětleníKvazi{0}}kontinuální laserová technologie QCW.

1. Vzhled QCW je podobný pulznímu bodovému svařování se vzory rybích šupin, zatímco kontinuální laser má hladkou a souvislou křivku;

2. Vstup energie: kontinuální laserový vstup, pulzní přerušovaný vstup, odráží se na metalografii, kontinuální laserový svar podélný metalografický kontinuální, pouze mírné výkyvy, pulzní laser může jasně vidět laserové vrtání jako jednobodové laserové metalografické spojování, každý laser odpovídající metalografické jasně viditelné; Proto je kontinuální svařování silnější než QCW laserové svařování v pevnosti svarového spoje.

Podrobné srovnání principů kontinuálního (CW) a kvazi{0}}kontinuálního (QCW) laserového svařování

1. Vyhýbání se vlivu vleček na absorbanci materiálu, čímž je proces stabilnější: během interakce mezi laserem a materiálem bude materiál podroben intenzivnímu odpařování, čímž se nad roztavenou lázní vytvoří směs kovových par, plazmy a dalších plynů, souhrnně známá jako kovové vlečky. Tyto kovové oblaky budou chránit laser před dosažením povrchu materiálu, což má za následek nestabilní laserový výkon dosahující povrchu materiálu, což má za následek defekty, jako jsou rozstřiky, místa výbuchu a důlky; Pulzní svařování QCW je však charakterizováno přerušovaným světelným výkonem (5 ms světelného výkonu, 10 ms přerušovaného světelného výkonu a poté další světelný výkon), což zajišťuje, že každý dopad laseru na povrch materiálu není ovlivněn kovovými oblaky, díky čemuž je stabilnější ve srovnání se svařováním a má výhody při svařování tenkých plechů.

2. Stabilní tavenina: Namáhání klíčové dírky taveniny, dlouhé trvání nepřetržitého působení laseru, velká oblast vedení tepla, velká oblast taveniny a množství tekutého kovu dělají kontinuální svařovací taveninu mnohem větší než tavenina laseru QCW. Defekty, jako jsou póry, praskliny a rozstřiky, úzce souvisejí s roztavenou lázní: pokud je roztavená lázeň velká, povrchové napětí roztavené lázně se s rostoucí teplotou snižuje a velká roztavená lázeň je náchylnější ke kolapsu klíčové dírky, jak je znázorněno na a3; Díky koncentrovanější energii a krátké době působení laserového svařování QCW se roztavená lázeň nachází hlavně kolem klíčové dírky a síla je rovnoměrná. Relativní výskyt pórů, prasklin a rozstřiků je nižší.

3. Sallerova tepelně ovlivněná zóna: nepřetržité působení laseru na materiál nepřetržitě přenáší teplo do materiálu, díky čemuž je tenký materiál vysoce náchylný k tepelné deformaci a defektům, jako jsou praskliny způsobené vnitřním pnutím. QCW přerušovaně působí na materiál, dává mu čas ochlazování, čímž se zmenšuje v tepelně ovlivněné zóně a tepelném příkonu, takže je vhodnější pro zpracování tenkých materiálů; A materiály blízké tepelným senzorům lze zpracovávat pouze pomocí QCW laseru.

4. Vysoký špičkový výkon: Se stejným průměrným výkonem kontinuálních a QCW laserů může QCW dosáhnout vyššího špičkového výkonu, vyšší hustoty energie, větší hloubky tání a silnější penetrace. QCW má více výhod při svařování plechů ze slitin mědi a slitin hliníku. Hustota energie kontinuálního laseru se stejným průměrným výkonem je nižší než QCW, což může způsobit, že laser nevytváří stopy po svařování na povrchu materiálu a všechny se odrazí. Pokud je laser příliš vysoký, rychlost absorpce laseru se po dosažení roztavení materiálu prudce zvýší a příkon tepla se náhle zvýší, což má za následek nekontrolovatelnou hloubku tavení a přívod tepla. Nelze jej použít při svařování tenkých plechů a může docházet k jevu buď nevytváření známek po svařování nebo propálení, což nemůže splnit požadavky procesu.

Podrobné srovnání CW a QCW laserových svařovacích mechanismů klíčové dírky

Kvůli těmto -rozstřikům a vysoké{1}}stabilitě způsobily kvazi-nepřetržité vlny revoluci v přesné výrobě. Další informace o specifickém inženýrství za těmito systémy se dozvíte v našem článku:Co je QCW vláknový laserový svařovací stroj?

Vzhledem k tomu, že doba trvání pulzu je krátká (obvykle několik milisekund), teplo vstupující do součásti je minimalizováno, proto se doporučuje použít pulzní laserové svařování kolem tepelného senzoru a materiálů extrémně tenkých stěn. Současně, kvůli velkému množství energie přenášené na začátku pulzu, je pulzní laserové svařování často vhodné pro reflexní kov. Obvykle označovaný jako "vylepšený pulz", výkonová špička na začátku pulzního cyklu trvá pouze malou část celkového trvání pulzu. Jeho výkon je však dostatečný k proražení odrazivosti materiálu při zachování nižšího průměrného výkonu, čímž se sníží teplo. CW lasery musí poskytovat velké množství energie pro spojení vysoce reflexních kovů a generované teplo může snadno poškodit součásti nebo součásti v nich. CW laserové svařování kontinuální vlnou je většinou vysokovýkonný laser s výkonem nad 500 wattů. Obecně řečeno, tento typ laseru by měl být používán pro desky o tloušťce 1 mm nebo více. Svařovací mechanismus je svařování s hlubokým průvarem založené na efektu klíčové dírky, s velkým poměrem stran přes 8:1, ale relativně vysokým tepelným příkonem.

A konečně, vzhledem k pokroku v laserové technologii existuje také technologie kontinuální laserové modulace k dosažení pulzního svařování kontinuálních laserů, stejně jako vysokofrekvenční pulzní svařování QCW laserů.

Celkově mají CW lasery i QCW lasery své výhody a nevýhody v závislosti na konkrétní aplikaci. CW lasery jsou vhodné pro aplikace, které vyžadují kontinuální paprsek světla, zatímco QCW lasery jsou vhodné pro aplikace, které vyžadují krátké pulzy o vysoké energii. Proto je důležité vybrat správný typ laseru pro vaši konkrétní aplikaci, abyste dosáhli nejlepších výsledků.

Ať už vaše aplikace vyžaduje vysoký špičkový výkon QCW laseru pro jemné mikro-součástky nebo nepřetržitý energetický výstup standardního CW laseru pro řezání tlustých kovů, výběr správného průmyslového systému je zásadní. Prozkoumejte náš vysoký-výkonVláknový laserový svařovací strojkategorie, abyste našli dokonalou přizpůsobenou konfiguraci pro upgrade vaší výroby.