CW Laser e QCW Laser em soldagem

Características de distribuição de energia

Um atributo notável dos lasers CW é sua distribuição de energia gaussiana, onde a distribuição de energia da seção transversal de um feixe de laser diminui do centro para fora em um padrão gaussiano (distribuição normal). Essa característica de distribuição permite que os lasers da CW obtenham precisão de foco extremamente alto e eficiência de processamento, especialmente em aplicações que exigem implantação de energia concentrada.

Diagrama de distribuição de energia a laser CW

Vantagens de soldagem a laser de onda contínua (CW)

Perspectiva microestrutural

Examinar a microestrutura dos metais revela vantagens distintas da soldagem a laser de onda contínua (CW) sobre soldagem de pulso de onda quase contínua (QCW). A soldagem por pulso de QCW, restrita por seu limite de frequência, normalmente em torno de 500Hz, enfrenta uma troca entre a taxa de sobreposição e a profundidade da penetração. Uma baixa taxa de sobreposição resulta em profundidade insuficiente, enquanto uma alta taxa de sobreposição restringe a velocidade de soldagem, reduzindo a eficiência. Por outro lado, a soldagem a laser CW, através da seleção de diâmetros de núcleo a laser apropriados e cabeças de soldagem, alcança soldagem eficiente e contínua. Este método se mostra particularmente confiável em aplicações que exigem alta integridade de vedação.

Consideração de impacto térmico

Do ponto de vista do impacto térmico, a soldagem a laser de pulso de QCW sofre com a questão da sobreposição, levando a aquecimento repetido da costura de solda. Isso pode introduzir inconsistências entre a microestrutura do metal e o material pai, incluindo variações nos tamanhos de deslocamento e taxas de resfriamento, aumentando assim o risco de rachaduras. A soldagem a laser CW, por outro lado, evita esse problema, fornecendo um processo de aquecimento mais uniforme e contínuo.

Facilidade de ajuste

Em termos de operação e ajuste, a soldagem a laser QCW exige ajuste meticuloso de vários parâmetros, incluindo frequência de repetição de pulso, potência de pico, largura de pulso, ciclo de trabalho e muito mais. A soldagem a laser CW simplifica o processo de ajuste, concentrando -se principalmente na quantidade de forma de onda, velocidade, energia e desfocagem, aliviando significativamente a dificuldade operacional.

Progresso tecnológico na soldagem a laser CW

Embora a soldagem a laser de QCW seja conhecida por sua alta potência de pico e baixa entrada térmica, benéfica para soldagem de componentes sensíveis ao calor e materiais de paredes extremamente finas, os avanços na tecnologia de soldagem a laser CW, especialmente para aplicações de alta potência (tipicamente acima de 500 watts) e a soldagem profunda. Esse tipo de laser é particularmente adequado para materiais mais espessos que 1 mm, alcançando altas proporções (acima de 8: 1), apesar da entrada de calor relativamente alta.

Soldagem a laser de onda quase contínua (QCW)

Distribuição de energia focada

O QCW, que representa "onda quase contínua", representa uma tecnologia a laser em que o laser emite luz de maneira descontínua, conforme mostrado na Figura a. Ao contrário da distribuição de energia uniforme de lasers contínuos de modo único, os lasers de QCW concentram sua energia com mais densidade. Essa característica concede a Lasers QCW uma densidade de energia superior, traduzindo -se em capacidades de penetração mais fortes. O efeito metalúrgico resultante é semelhante a uma forma de "unha" com uma proporção significativa de profundidade / largura, permitindo que os lasers de QCW se destacem em aplicações envolvendo ligas de alta reflexão, materiais sensíveis ao calor e micro-parceria de precisão.

Estabilidade aprimorada e interferência de pluma reduzida

Uma das vantagens pronunciadas da soldagem a laser QCW é sua capacidade de mitigar os efeitos da pluma de metal na taxa de absorção do material, levando a um processo mais estável. Durante a interação do material do laser, a evaporação intensa pode criar uma mistura de vapor de metal e plasma acima do pool de fusão, comumente chamado de pluma de metal. Essa pluma pode proteger a superfície do material do laser, causando entrega instável de energia e defeitos como respingo, pontos de explosão e poços. No entanto, a emissão intermitente de lasers de QCW (por exemplo, uma explosão de 5ms seguida por uma pausa de 10ms) garante que cada pulso a laser atinja a superfície do material não afetada por pluma de metal, resultando em um processo de soldagem notavelmente estável, particularmente vantajoso para a soldagem fina.

Dinâmica de piscina de fusão estável

A dinâmica do pool de fusão, especialmente em termos das forças que atuam no buraco da fechadura, são cruciais para determinar a qualidade da solda. Os lasers contínuos, devido à sua exposição prolongada e às zonas maiores afetadas pelo calor, tendem a criar piscinas de fusão maiores cheias de metal líquido. Isso pode levar a defeitos associados a grandes piscinas de fusão, como o colapso do buraco da fechadura. Por outro lado, a energia focada e o tempo de interação mais curto da soldagem a laser QCW concentram o pool de fusão ao redor do buraco da fechadura, resultando em uma distribuição de força mais uniforme e uma menor incidência de porosidade, rachaduras e respingos.