Laser gelombang berterusan (CW) dan laser gelombang quasi-continuous (QCW) adalah dua jenis laser yang biasa digunakan dalam pelbagai aplikasi. Laser CW memancarkan pancaran cahaya yang berterusan, manakala laser QCW memancarkan satu siri denyutan pendek. Berikut adalah beberapa perbezaan antara kedua-dua jenis laser ini:
Perbezaan antara CW dan QCW
Laser CW: CW ialah singkatan untuk "gelombang berterusan", yang bermaksud laser gelombang berterusan. Ia mencapai output laser melalui tenaga pengujaan berterusan, bermakna laser kekal menyala sehingga ia berhenti. Laser CW biasanya mempunyai kuasa puncak yang lebih rendah dan kuasa purata yang lebih tinggi.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, laser berterusan merujuk kepada laser yang boleh memancarkan cahaya secara berterusan dan berterusan, secara kolektif dikenali sebagai laser berterusan. Secara amnya, pemotongan logam biasa dan kimpalan aluminium tembaga adalah laser berterusan, yang paling banyak digunakan. Parameter utama untuk penyahpepijatan proses laser berterusan termasuk: bentuk gelombang kuasa, jumlah penyahfokus, titik diameter teras dan kelajuan;
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, gambarajah skema pengagihan tenaga Gaussian bagi laser berterusan mod tunggal menunjukkan pengagihan tenaga keratan rentas sinar laser. Tenaga tengah adalah yang paling tinggi, dan pinggiran berkurangan seterusnya, menunjukkan taburan Gaussian (Taburan Normal).
QCW ialah singkatan untuk "gelombang separa berterusan", yang bermaksud laser gelombang separa berterusan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah a laser Berdenyutan, laser biasanya merupakan proses pelepasan cahaya sekejap-sekejap; Rajah b menunjukkan taburan tenaga laser. Berbanding dengan laser berterusan mod tunggal, pengagihan tenaga QCW lebih tertumpu, yang bermaksud bahawa QCW mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih tinggi (keupayaan penembusan lebih kuat) daripada laser berterusan. Ini dicerminkan dalam aspek metalografik, yang bermaksud bahawa QCW mempunyai keupayaan penembusan yang lebih besar. Aspek metalografi yang dihasilkan adalah serupa dengan paku, dengan nisbah aspek yang lebih tinggi. Kuasa laser puncak dan ketumpatan tenaga tinggi QCW menjadikannya sesuai untuk aloi rintangan tinggi, bahan sensitif haba Terdapat kelebihan besar dalam sambungan mikro; Rajah c menunjukkan gambarajah skematik kimpalan laser Berdenyutan dengan frekuensi yang berbeza. Dapat dilihat bahawa kimpalan nadi agak stabil dengan hampir tiada percikan [1].
Laser QCW terutamanya menggunakan teknologi yang dipanggil Q-switching, yang merupakan kaedah yang berkesan untuk mendapatkan denyutan pendek tenaga tinggi. Ia memampatkan laser berterusan keluaran am ke dalam denyutan yang sangat sempit untuk pelepasan, dengan itu meningkatkan kuasa puncak sumber cahaya dengan beberapa susunan magnitud. Semasa pensuisan Q, sebelum medium keuntungan menyimpan tenaga yang mencukupi, keseluruhan resonator laser mengekalkan kehilangan rongga yang tinggi. Pada masa ini, laser tidak dapat menghasilkan ayunan laser kerana ambang terlalu tinggi, supaya bilangan Nombor Zarah peringkat atas boleh terkumpul dalam kuantiti yang banyak. Apabila pengumpulan mencapai nilai tepu, kehilangan rongga dengan cepat berkurangan kepada nilai yang sangat kecil, jadi kebanyakan tenaga yang disimpan oleh zarah peringkat atas akan ditukar kepada tenaga laser dalam masa yang singkat, Menjana output nadi laser yang kuat pada hujung output .
Sebagai contoh, belon yang serupa dengan dram bulat boleh dilepaskan daripada muncungnya dan dikempiskan secara perlahan dan berterusan, yang dipanggil laser berterusan. Melaraskan nilai Q adalah untuk menekan belon dan mengembangnya serta-merta, yang secara kasarnya berlaku dengan berterusan dan QCW.
Rajah4 a Rupa kuku pengedap laser CW, rupa jahitan kimpalan lurus, pemeriksaan metalografi keratan membujur; penampilan kuku pengedap laser QCW, penampilan kimpalan lurus, metalografi bahagian membujur;
Kesan kimpalan laser berterusan vs kesan kimpalan laser seakan QCW berterusan:
1. Penampilan QCW adalah serupa dengan kimpalan titik nadi, dengan corak skala ikan, manakala laser berterusan mempunyai lengkung yang licin dan berterusan;
2. Input tenaga: input laser berterusan, input sekejap nadi, dicerminkan pada metalografi, kimpalan laser berterusan metalografi membujur berterusan, hanya turun naik sedikit, laser nadi boleh melihat dengan jelas penggerudian laser seperti penyambungan metalografi laser titik tunggal, setiap metalografi yang sepadan dengan laser dapat dilihat dengan jelas. ; Oleh itu, kimpalan berterusan adalah lebih kuat daripada kimpalan laser QCW dalam kekuatan sambungan kimpalan.
Rajah Skema kimpalan laser CW; Rajah b. Gambarajah skematik kimpalan laser QCW
Kelebihan kimpalan laser QCW
1. Mengelakkan pengaruh bulu pada penyerapan bahan, menjadikan proses lebih stabil: semasa interaksi antara laser dan bahan, bahan akan mengalami penyejatan teruk, membentuk campuran wap logam, plasma, dan gas lain di atas kolam lebur, secara kolektif dikenali sebagai kepulan logam. Gumpalan logam ini akan melindungi laser daripada mencapai permukaan bahan, mengakibatkan kuasa laser yang tidak stabil mencapai permukaan bahan, mengakibatkan kecacatan seperti percikan, titik letupan dan lubang; Walau bagaimanapun, kimpalan nadi QCW dicirikan oleh keluaran cahaya terputus-putus (keluaran cahaya 5ms, keluaran cahaya terputus-putus 10ms, dan kemudian keluaran cahaya seterusnya), yang memastikan setiap serangan laser pada permukaan bahan tidak terjejas oleh kepulan logam, menjadikannya lebih stabil berbanding dengan kimpalan dan mempunyai kelebihan dalam kimpalan plat nipis.
2. Kolam Lebur Stabil: Tekanan pada lubang kunci kolam cair, tempoh tindakan laser berterusan yang panjang, kawasan pengaliran haba yang besar, kawasan kolam cair yang besar, dan banyaknya logam cecair menjadikan kolam cair kimpalan berterusan lebih besar. daripada kolam cair laser QCW. Kecacatan seperti liang, retak dan percikan berkait rapat dengan kolam lebur: jika kolam lebur besar, tegangan permukaan kolam lebur berkurangan dengan peningkatan suhu, dan kolam lebur besar lebih terdedah kepada keruntuhan lubang kunci, seperti yang ditunjukkan dalam a3; Oleh kerana tenaga yang lebih tertumpu dan masa tindakan singkat kimpalan laser QCW, kolam lebur terutamanya wujud di sekeliling lubang kunci, dan dayanya adalah seragam. Kadar kejadian relatif liang, retak dan percikan adalah lebih rendah.
3. Zon terjejas haba Saller: tindakan laser berterusan pada bahan secara berterusan memindahkan haba ke bahan, menjadikan bahan nipis sangat mudah terdedah kepada ubah bentuk terma dan kecacatan seperti retak yang disebabkan oleh tekanan dalaman. QCW bertindak secara berselang-seli pada bahan, memberikan masa penyejukan, menjadikannya lebih kecil dalam zon terjejas haba dan input haba, menjadikannya lebih sesuai untuk memproses bahan nipis; Dan bahan yang berdekatan dengan penderia haba hanya boleh diproses menggunakan laser QCW.
4. Kuasa Puncak Tinggi: Dengan purata kuasa laser berterusan dan QCW yang sama, QCW boleh mencapai kuasa puncak yang lebih tinggi, ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, kedalaman lebur yang lebih besar dan penembusan yang lebih kuat. QCW mempunyai lebih banyak kelebihan dalam kimpalan aloi tembaga dan kepingan aloi aluminium. Ketumpatan tenaga laser berterusan dengan kuasa purata yang sama adalah lebih rendah daripada QCW, yang boleh menyebabkan laser gagal menghasilkan tanda kimpalan pada permukaan bahan dan kesemuanya akan dipantulkan. Jika laser terlalu tinggi, kadar penyerapan laser akan meningkat secara mendadak selepas mencapai lebur bahan, dan input haba akan meningkat secara tiba-tiba, mengakibatkan kedalaman lebur dan input haba yang tidak terkawal. Ia tidak boleh digunakan dalam kimpalan plat nipis, dan mungkin terdapat fenomena sama ada kegagalan untuk menghasilkan tanda kimpalan atau terbakar, yang tidak dapat memenuhi keperluan proses.
Kelebihan kimpalan laser CW
1. Dari perspektif metalografik: seperti yang ditunjukkan dalam rajah kiri, kimpalan nadi QCW tergolong dalam penyambungan metalografik, dan had frekuensi atas kebanyakannya sekitar 500Hz. Kadar pertindihan adalah rendah, kedalaman lebur yang berkesan adalah cetek, kadar pertindihan adalah tinggi, kelajuan tidak dapat ditingkatkan, dan kecekapannya rendah; Laser berterusan boleh merealisasikan kimpalan yang cekap dan berterusan melalui pemilihan laser dengan diameter teras yang berbeza dan sambungan kimpalan, dan laser berterusan lebih stabil dalam beberapa keadaan dengan keperluan yang tinggi untuk pengedap;
2. Dari perspektif tahap impak haba: terdapat masalah kadar pertindihan dalam kimpalan rasuk Laser nadi QCW, dan jahitan kimpalan dipanaskan berulang kali. Kerana fasa metalografi logam dan logam asas akan berbeza selepas kimpalan sekali, dan saiz kehelan berbeza, kadar penyejukan mungkin tidak konsisten selepas pencairan semula, yang mudah menyebabkan keretakan, tetapi fenomena ini tidak wujud secara berterusan. kimpalan laser;
3. Dari perspektif kesukaran penyahpepijatan: Laser nadi QCW memerlukan frekuensi pengulangan nadi penyahpepijatan, kuasa puncak, lebar nadi, kitaran tugas, tenaga nadi, kuasa purata, ketumpatan kuasa puncak, ketumpatan tenaga, jumlah penyahfokus, dll; Laser berterusan hanya perlu memfokuskan pada bentuk gelombang, kelajuan, kuasa dan nyahfokus, yang agak mudah.
Ringkasan laser QCW: Dua kelebihan utama: kuasa puncak, input haba rendah dan ubah bentuk bahan kerja kecil.
Oleh kerana tempoh nadi adalah pendek (biasanya beberapa milisaat), haba yang memasuki bahagian diminimumkan, jadi disyorkan untuk menggunakan kimpalan laser berdenyut di sekeliling penderia haba dan bahan dinding yang sangat nipis. Pada masa yang sama, kerana jumlah tenaga yang besar yang dihantar pada permulaan nadi, kimpalan laser berdenyut selalunya sesuai untuk logam reflektif. Biasanya dirujuk sebagai "nadi dipertingkatkan", lonjakan kuasa pada permulaan kitaran nadi hanya bertahan untuk sebahagian kecil daripada jumlah tempoh nadi. Walau bagaimanapun, kuasanya mencukupi untuk menembusi pemantulan bahan sambil mengekalkan kuasa purata yang lebih rendah, dengan itu mengurangkan haba. Laser CW mesti menyediakan sejumlah besar tenaga untuk menggabungkan logam yang sangat pemantul, dan haba yang dihasilkan boleh merosakkan bahagian atau komponen di dalamnya dengan mudah. Kimpalan laser gelombang berterusan CW kebanyakannya laser berkuasa tinggi dengan kuasa melebihi 500 watt. Secara umumnya, laser jenis ini harus digunakan untuk plat dengan ketebalan 1mm atau lebih. Mekanisme kimpalan ialah kimpalan penembusan dalam berdasarkan kesan lubang kunci, dengan nisbah aspek yang besar melebihi 8:1, tetapi input haba yang agak tinggi.
Akhirnya, disebabkan oleh kemajuan teknologi laser, terdapat juga teknologi modulasi laser berterusan untuk mencapai kimpalan nadi laser berterusan, serta kimpalan nadi frekuensi tinggi laser QCW.
Secara keseluruhan, kedua-dua laser CW dan laser QCW mempunyai kelebihan dan kekurangan mereka, bergantung pada aplikasi tertentu. Laser CW sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pancaran cahaya yang berterusan, manakala laser QCW sesuai untuk aplikasi yang memerlukan denyutan pendek tenaga tinggi. Oleh itu, adalah penting untuk memilih jenis laser yang sesuai untuk aplikasi khusus anda untuk mencapai hasil yang terbaik.