Continue golf (CW) lasers en quasi-continue golf (QCW) lasers zijn twee soorten lasers die vaak in verschillende toepassingen worden gebruikt. CW-lasers zenden een continue lichtstraal uit, terwijl QCW-lasers een reeks korte pulsen uitzenden. Hier zijn enkele verschillen tussen deze twee soorten lasers:
Verschillen tussen CW en QCW
CW-laser: CW is de afkorting voor "continuous wave", wat staat voor continue golflaser. Het bereikt laseroutput door continue excitatie-energie, wat betekent dat de laser aan blijft tot hij stopt. CW-lasers hebben doorgaans een lager piekvermogen en een hoger gemiddeld vermogen.
Zoals weergegeven in figuur 1, verwijst continue laser naar een laser die continu en continu licht kan uitzenden, gezamenlijk bekend als continue laser. Over het algemeen zijn het snijden van gewone metalen en het lassen van koper-aluminium continue lasers, die het meest worden gebruikt. De belangrijkste parameters voor het continu debuggen van laserprocessen zijn onder meer: vermogensgolfvorm, hoeveelheid onscherpte, vlek met kerndiameter en snelheid;
Zoals weergegeven in figuur 2, toont het schematische diagram van de Gaussiaanse energieverdeling van single-mode continue laser de energieverdeling van de dwarsdoorsnede van een laserstraal. De middelste energie is de hoogste en de periferie neemt op zijn beurt af, wat een Gaussiaanse verdeling laat zien (normale verdeling).
QCW is de afkorting voor "quasi continuous wave", wat een quasi continuous wave laser betekent. Zoals weergegeven in figuur a van gepulseerde laser, is laser meestal een proces van intermitterende lichtemissie; Afbeelding b toont de verdeling van de laserenergie. Vergeleken met single-mode continue lasers is de energieverdeling van QCW meer geconcentreerd, wat betekent dat QCW een hogere energiedichtheid heeft (sterker penetratievermogen) dan continue lasers. Dit komt tot uiting in het metallografische aspect, wat betekent dat QCW een groter penetratievermogen heeft. Het geproduceerde metallografische aspect is vergelijkbaar met een spijker, met een hogere aspectverhouding. Het maximale laservermogen en de hoge energiedichtheid van QCW maken het geschikt voor legeringen met hoge weerstand en thermisch gevoelige materialen. Microconnectiviteit heeft enorme voordelen; Figuur c toont het lasschema van een gepulseerde laser met verschillende frequenties. Te zien is dat het pulslassen relatief stabiel is met bijna geen spatten [1].
QCW-lasers gebruiken voornamelijk een technologie genaamd Q-switching, wat een effectieve methode is om korte pulsen met hoge energie te verkrijgen. Het comprimeert de algemene output continue laser tot extreem smalle pulsen voor emissie, waardoor het piekvermogen van de lichtbron met verschillende ordes van grootte wordt verhoogd. Tijdens Q-switching, voordat het versterkingsmedium voldoende energie opslaat, handhaaft de hele laserresonator een hoog holteverlies. Op dit moment kan de laser geen laseroscillatie produceren omdat de drempel te hoog is, zodat het aantal deeltjes op het hoogste niveau in grote hoeveelheden kan worden verzameld. Wanneer de accumulatie de verzadigingswaarde bereikt, neemt het holteverlies snel af tot een zeer kleine waarde, dus het grootste deel van de energie die is opgeslagen door deeltjes op het hoogste niveau zal in korte tijd worden omgezet in laserenergie. Genereer een sterke laserpulsoutput aan het uitvoeruiteinde .
Een ballon die lijkt op een ronde trommel kan bijvoorbeeld uit het mondstuk worden losgelaten en langzaam en continu leeglopen, wat een continue laser wordt genoemd. Het aanpassen van de Q-waarde is om de ballon onder druk te zetten en deze onmiddellijk op te blazen, wat ongeveer het geval is bij continu en QCW.
Fig4 a Uiterlijk van CW-laserafdichtingsnagel, uiterlijk van rechte lasnaad, metallografisch onderzoek van langsdoorsnede; een QCW laserafdichting nageluiterlijk, recht lasuiterlijk, metallografie in de lengterichting;
Continu laserlaseffect versus QCW quasi continu laserlaseffect:
1. Het uiterlijk van QCW is vergelijkbaar met pulspuntlassen, met visschubbenpatronen, terwijl continue laser een vloeiende en continue curve heeft;
2. Energie-invoer: continue laserinvoer, puls intermitterende invoer, weerspiegeld op de metallografie, continue laserlas longitudinaal metallografisch continu, slechts kleine fluctuaties, pulslaser kan het laserboren duidelijk zien als single-point laser metallografische splitsing, elke laser correspondeert metallografisch duidelijk zichtbaar ; Daarom is continu lassen sterker dan QCW-laserlassen wat betreft lasnaadsterkte.
Fig. een schematisch diagram van CW-laserlassen; Afb. b Schematisch diagram van QCW-laserlassen
Voordelen van QCW laserlassen
1. Vermijden van de invloed van pluimen op materiaalabsorptie, waardoor het proces stabieler wordt: tijdens de interactie tussen laser en materiaal zal het materiaal ernstige verdamping ondergaan, waardoor een mengsel van metaaldamp, plasma en andere gassen boven het smeltbad wordt gevormd. bekend als metaalpluimen. Deze metalen pluimen beschermen de laser tegen het bereiken van het materiaaloppervlak, wat resulteert in onstabiel laservermogen dat het materiaaloppervlak bereikt, wat resulteert in defecten zoals spatten, explosiepunten en putten; Het pulslassen van QCW wordt echter gekenmerkt door intermitterende lichtopbrengst (5 ms lichtopbrengst, 10 ms intermitterende lichtopbrengst en dan de volgende lichtopbrengst), wat ervoor zorgt dat elke laserinslag op het materiaaloppervlak niet wordt beïnvloed door metaalpluimen, waardoor het stabieler is in vergelijking met lassen en heeft voordelen bij het lassen van dunne platen.
2. Stabiel smeltbad: de spanning op het sleutelgat van het smeltbad, de lange duur van continue laseractie, het grote warmtegeleidingsgebied, het grote smeltbad en de overvloed aan vloeibaar metaal maken het continue lassmeltbad veel groter dan de QCW lasersmeltpool. Defecten zoals poriën, scheuren en spatten zijn nauw verwant aan het smeltbad: als het smeltbad groot is, neemt de oppervlaktespanning van het smeltbad af bij toenemende temperatuur, en is het grote smeltbad meer vatbaar voor instorting van het sleutelgat, zoals weergegeven in a3; Vanwege de meer geconcentreerde energie en korte actietijd van QCW-laserlassen, bestaat het smeltbad voornamelijk rond het sleutelgat en is de kracht uniform. Het relatieve voorkomen van poriën, scheuren en spatten is lager.
3. Door hitte beïnvloede zone van Saller: continue laseractie op het materiaal brengt continu warmte over op het materiaal, waardoor het dunne materiaal zeer gevoelig is voor thermische vervorming en defecten zoals scheuren veroorzaakt door interne spanning. QCW werkt met tussenpozen op het materiaal, waardoor het afkoeltijd krijgt, waardoor het kleiner wordt in de door warmte beïnvloede zone en warmte-invoer, waardoor het geschikter wordt voor het verwerken van dunne materialen; En materialen in de buurt van thermische sensoren kunnen alleen worden verwerkt met QCW-laser.
4. Hoog piekvermogen: met hetzelfde gemiddelde vermogen van continue en QCW-lasers kan QCW een hoger piekvermogen, hogere energiedichtheid, grotere smeltdiepte en sterkere penetratie bereiken. QCW heeft meer voordelen bij het lassen van koperlegeringen en aluminiumlegeringen. De energiedichtheid van een continue laser met hetzelfde gemiddelde vermogen is lager dan die van QCW, waardoor de laser mogelijk geen lassporen op het oppervlak van het materiaal produceert en ze allemaal worden weerkaatst. Als de laser te hoog is, zal de laserabsorptiesnelheid sterk toenemen na het bereiken van het smelten van het materiaal en zal de warmte-invoer plotseling toenemen, wat resulteert in een oncontroleerbare smeltdiepte en warmte-invoer. Het kan niet worden gebruikt bij het lassen van dunne platen en er kunnen zich fenomenen voordoen van het niet produceren van lassporen of doorbranden, wat niet aan de procesvereisten kan voldoen.
Voordelen van CW laserlassen
1. Vanuit metallografisch perspectief: zoals weergegeven in de linkerafbeelding, behoort QCW-pulslassen tot metallografische splitsing en ligt de bovengrens van de frequentie meestal rond de 500 Hz. De overlappingssnelheid is laag, de effectieve smeltdiepte is ondiep, de overlappingssnelheid is hoog, de snelheid kan niet worden verbeterd en de efficiëntie is laag; Continue laser kan efficiënt en continu lassen realiseren door de selectie van lasers met verschillende kerndiameters en lasverbindingen, en continue laser is in sommige gevallen stabieler met hoge eisen aan afdichting;
2. Vanuit het perspectief van de mate van warmte-impact: er is een probleem met de overlappingssnelheid bij QCW-pulslaserstraallassen en de lasnaad wordt herhaaldelijk verwarmd. Omdat de metallografische fase van het metaal en het basismetaal na één keer lassen anders zal zijn en de grootte van de dislocatie anders is, kan de afkoelsnelheid inconsistent zijn na het opnieuw smelten, wat gemakkelijk scheuren veroorzaakt, maar dit fenomeen bestaat niet continu laserlassen;
3. Vanuit het perspectief van foutopsporingsproblemen: QCW-pulslaser vereist foutopsporingspulsherhalingsfrequentie, piekvermogen, pulsbreedte, duty cycle, pulsenergie, gemiddeld vermogen, piekvermogensdichtheid, energiedichtheid, hoeveelheid onscherpte, enz.; Continue laser hoeft alleen te focussen op golfvorm, snelheid, kracht en onscherpte, wat relatief eenvoudig is.
Samenvatting van QCW-laser: twee grote voordelen: piekvermogen, lage warmte-inbreng en kleine vervorming van het werkstuk.
Omdat de pulsduur kort is (meestal enkele milliseconden), wordt de warmte die het onderdeel binnendringt tot een minimum beperkt. Het wordt daarom aanbevolen om gepulseerd laserlassen te gebruiken rond de thermische sensor en extreem dunwandige materialen. Tegelijkertijd is gepulseerd laserlassen, vanwege de grote hoeveelheid energie die aan het begin van de puls wordt overgedragen, vaak geschikt voor reflecterend metaal. Meestal aangeduid als een "versterkte puls", duurt de vermogenspiek aan het begin van de pulscyclus slechts een klein deel van de totale pulsduur. Het vermogen ervan is echter voldoende om de reflectiviteit van het materiaal te doorbreken, terwijl een lager gemiddeld vermogen behouden blijft, waardoor de warmte wordt verminderd. CW-lasers moeten een grote hoeveelheid energie leveren om sterk reflecterende metalen te koppelen, en de gegenereerde warmte kan de onderdelen of componenten erin gemakkelijk beschadigen. CW continu golflaserlassen is meestal een krachtige laser met een vermogen van meer dan 500 watt. Over het algemeen moet dit type laser worden gebruikt voor platen met een dikte van 1 mm of meer. Het lasmechanisme is diep penetratielassen op basis van het sleutelgateffect, met een grote beeldverhouding van meer dan 8:1, maar een relatief hoge warmte-inbreng.
Ten slotte zijn er dankzij de vooruitgang van de lasertechnologie ook continue lasermodulatietechnologieën om pulslassen van continue lasers te bereiken, evenals hoogfrequent pulslassen van QCW-lasers.
Over het algemeen hebben zowel CW-lasers als QCW-lasers hun voor- en nadelen, afhankelijk van de specifieke toepassing. CW-lasers zijn geschikt voor toepassingen die een continue lichtstraal vereisen, terwijl QCW-lasers geschikt zijn voor toepassingen die korte pulsen met hoge energie vereisen. Daarom is het belangrijk om het juiste type laser voor uw specifieke toepassing te kiezen om de beste resultaten te behalen.