Làser cw i qcw làser en soldadura

Característiques de distribució d’energia

Un atribut notable de làsers CW és la seva distribució energètica gaussiana, on la distribució d’energia de la secció del feix làser disminueix del centre cap a l’exterior en un patró gaussiana (distribució normal). Aquesta característica de distribució permet als làsers de CW aconseguir una precisió i una eficiència de processament extremadament altes, especialment en aplicacions que requereixen un desplegament d’energia concentrada.

Diagrama de distribució d’energia làser CW

Avantatges de la soldadura làser d’ona contínua (CW)

Perspectiva microestructural

L’examen de la microestructura de metalls revela diferents avantatges de la soldadura làser d’ona contínua (CW) sobre la soldadura de pols d’ona quasi-contínua (QCW). La soldadura de pols de QCW, restringida pel seu límit de freqüència, normalment al voltant de 500Hz, s’enfronta a un compromís entre la taxa de solapament i la profunditat de penetració. Una taxa de superposició baixa dóna lloc a una profunditat insuficient, mentre que una velocitat de superposició elevada restringeix la velocitat de soldadura, reduint l'eficiència. En canvi, la soldadura per làser CW, mitjançant la selecció de diàmetres del nucli làser adequats i capçals de soldadura, aconsegueix una soldadura eficient i contínua. Aquest mètode resulta especialment fiable en les aplicacions que requereixen una gran integritat del segell.

Consideració d’impacte tèrmic

Des del punt de vista de l’impacte tèrmic, la soldadura làser de pols QCW pateix el problema de la superposició, provocant una calefacció repetida de la costura de soldadura. Això pot introduir incoherències entre la microestructura del metall i el material pare, incloent variacions en les mides de luxació i les taxes de refrigeració, augmentant així el risc d’esquerdament. La soldadura làser CW, en canvi, evita aquest problema proporcionant un procés de calefacció més uniforme i continu.

Facilitat d’ajust

En termes de funcionament i ajust, la soldadura làser de QCW exigeix ​​una sintonia minuciosa de diversos paràmetres, incloent la freqüència de repetició de pols, la potència màxima, l'amplada del pols, el cicle de treball i molt més. La soldadura làser CW simplifica el procés d’ajust, centrant -se principalment en la forma d’ona, la velocitat, la potència i la quantitat defocus, alleugerint significativament la dificultat operativa.

Progrés tecnològic en soldadura per làser CW

Si bé la soldadura làser QCW és coneguda per la seva elevada potència màxima i la seva baixa aportació tèrmica, beneficiosa per a components sensibles a la calor i materials de paret extremadament prims, els avenços en la tecnologia de soldadura per làser CW, especialment per a aplicacions d’alta potència (normalment per sobre de 500 watts) i la soldadura de penetració profunda basada en l’efecte del forat, han ampliat significativament el seu rang d’aplicació i l’eficiència. Aquest tipus de làser és especialment adequat per a materials més gruixuts que 1 mm, aconseguint relacions d’aspecte elevades (més de 8: 1) malgrat l’entrada de calor relativament elevada.

Soldadura per làser quasi-contínua (QCW)

Distribució d’energia centrada

QCW, que es troba en "onada quasi-contínua", representa una tecnologia làser on el làser emet llum de manera discontínua, tal com es mostra a la figura a. A diferència de la distribució d’energia uniforme dels làsers contínues d’un sol mode, els làsers QCW concentren la seva energia amb més densitat. Aquesta característica atorga als làsers QCW una densitat d’energia superior, traduint -se en capacitats de penetració més fortes. L’efecte metal·lúrgic resultant s’assembla a una forma de “ungla” amb una proporció significativa de profunditat a l’amplada, permetent que els làsers QCW excel·lin en aplicacions que impliquin aliatges d’alta reflexió, materials sensibles a la calor i micro-esquema de precisió.

Estabilitat millorada i reducció de la interferència del plomall

Un dels avantatges pronunciats de la soldadura làser de QCW és la seva capacitat per mitigar els efectes del plomall metàl·lic sobre la taxa d’absorció del material, donant lloc a un procés més estable. Durant la interacció làser-material, una intensa evaporació pot crear una barreja de vapor metàl·lic i plasma per sobre de la piscina de fosa, generalment coneguda com a plomall metàl·lic. Aquest plomall pot blindar la superfície del material des del làser, provocant un subministrament de potència inestable i defectes com el spyter, els punts d’explosió i els fosses. Tanmateix, l’emissió intermitent de làsers QCW (per exemple, un esclat de 5ms seguit d’una pausa de 10ms) garanteix que cada pols làser arriba a la superfície del material sense afectar-se per la plomall metàl·lica, donant lloc a un procés de soldadura notablement estable, particularment avantatjós per a la soldadura de fulls prims.

Dinàmica de piscines de fusió estable

La dinàmica de la piscina de fusió, especialment pel que fa a les forces que actuen sobre el forat de la clau, són crucials per determinar la qualitat de la soldadura. Els làsers contínues, a causa de la seva exposició prolongada i les zones més grans afectades per la calor, solen crear piscines de fusió més grans plenes de metall líquid. Això pot provocar defectes associats a grans piscines de fusió, com ara el col·lapse del forat de la clau. En canvi, l’energia centrada i el temps d’interacció més curt de la soldadura làser QCW concentren la piscina de fusió al voltant del forat de la clau, donant lloc a una distribució de força més uniforme i una menor incidència de porositat, esquerdament i espatlla.