CW ლაზერი და QCW ლაზერი შედუღებაში

ენერგიის განაწილების მახასიათებლები

CW ლაზერების მნიშვნელოვანი ატრიბუტია მათი გაუსის ენერგიის განაწილება, სადაც ლაზერის სხივის განივი კვეთის ენერგიის განაწილება მცირდება ცენტრიდან გარედან გაუსიანი (ნორმალური განაწილების) ნიმუშით. ეს განაწილების მახასიათებელი საშუალებას აძლევს CW ლაზერებს მიაღწიონ ფოკუსირების უკიდურესად მაღალ სიზუსტეს და დამუშავების ეფექტურობას, განსაკუთრებით იმ აპლიკაციებში, რომლებიც საჭიროებენ კონცენტრირებულ ენერგიას.

CW ლაზერული ენერგიის განაწილების დიაგრამა

უწყვეტი ტალღის (CW) ლაზერული შედუღების უპირატესობები

მიკროსტრუქტურული პერსპექტივა

ლითონების მიკროსტრუქტურის შესწავლა ცხადყოფს უწყვეტი ტალღის (CW) ლაზერული შედუღების მკაფიო უპირატესობებს კვაზი-უწყვეტი ტალღის (QCW) პულსური შედუღების მიმართ. QCW პულსური შედუღება, შეზღუდული მისი სიხშირის ლიმიტით, როგორც წესი, დაახლოებით 500 ჰც, ემუქრება კომპრომისს გადახურვის სიჩქარესა და შეღწევადობის სიღრმეს შორის. დაბალი გადახურვის სიჩქარე იწვევს არასაკმარის სიღრმეს, ხოლო მაღალი გადახურვის სიჩქარე ზღუდავს შედუღების სიჩქარეს, ამცირებს ეფექტურობას. ამის საპირისპიროდ, CW ლაზერული შედუღება, შესაბამისი ლაზერული ბირთვის დიამეტრისა და შედუღების თავების შერჩევით, აღწევს ეფექტურ და უწყვეტ შედუღებას. ეს მეთოდი განსაკუთრებით საიმედოა იმ აპლიკაციებში, რომლებიც საჭიროებენ მაღალი დალუქვის მთლიანობას.

თერმული ზემოქმედების განხილვა

თერმული ზემოქმედების თვალსაზრისით, QCW პულსური ლაზერული შედუღება განიცდის გადახურვის პრობლემას, რაც იწვევს შედუღების ნაკერის განმეორებით გათბობას. ამან შეიძლება გამოიწვიოს შეუსაბამობები ლითონის მიკროსტრუქტურასა და ძირითად მასალას შორის, მათ შორის დისლოკაციის ზომებისა და გაგრილების სიჩქარის ცვალებადობა, რაც გაზრდის ბზარების რისკს. მეორეს მხრივ, CW ლაზერული შედუღება თავიდან აიცილებს ამ საკითხს უფრო ერთგვაროვანი და უწყვეტი გათბობის პროცესის უზრუნველსაყოფად.

რეგულირების სიმარტივე

ექსპლუატაციისა და კორექტირების თვალსაზრისით, QCW ლაზერული შედუღება მოითხოვს რამდენიმე პარამეტრის ზედმიწევნით რეგულირებას, მათ შორის პულსის განმეორების სიხშირეს, პიკის სიმძლავრეს, პულსის სიგანეს, სამუშაო ციკლს და სხვა. CW ლაზერული შედუღება ამარტივებს კორექტირების პროცესს, ფოკუსირებულია ძირითადად ტალღის ფორმაზე, სიჩქარეზე, სიმძლავრეზე და დეფოკუსის რაოდენობაზე, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ოპერაციულ სირთულეს.

CW ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიური პროგრესი

მიუხედავად იმისა, რომ QCW ლაზერული შედუღება ცნობილია თავისი მაღალი პიკური სიმძლავრით და დაბალი თერმული შეყვანით, სასარგებლოა სითბოს მგრძნობიარე კომპონენტებისა და უკიდურესად თხელკედლიანი მასალების შესადუღებლად, CW ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიაში მიღწევები, განსაკუთრებით მაღალი სიმძლავრის გამოყენებისთვის (როგორც წესი, 500 ვატზე მეტი) და ღრმა შეღწევადობის შედუღებამ გასაღების ხვრელის ეფექტზე დაფუძნებული, მნიშვნელოვნად გააფართოვა მისი გამოყენების დიაპაზონი და ეფექტურობა. ამ ტიპის ლაზერი განსაკუთრებით შეეფერება 1 მმ-ზე სისქის მასალებს, რაც აღწევს ასპექტის მაღალ თანაფარდობას (8:1-ზე მეტი) შედარებით მაღალი სითბოს შეყვანის მიუხედავად.

კვაზი-უწყვეტი ტალღის (QCW) ლაზერული შედუღება

ფოკუსირებული ენერგიის განაწილება

QCW, რომელიც ნიშნავს "კვაზი-უწყვეტ ტალღას", წარმოადგენს ლაზერულ ტექნოლოგიას, სადაც ლაზერი ასხივებს სინათლეს უწყვეტ რეჟიმში, როგორც ეს გამოსახულია სურათზე a. ერთი რეჟიმის უწყვეტი ლაზერების ენერგიის ერთგვაროვანი განაწილებისგან განსხვავებით, QCW ლაზერები უფრო მჭიდროდ აკონცენტრირებენ თავიანთ ენერგიას. ეს მახასიათებელი ანიჭებს QCW ლაზერებს უმაღლესი ენერგიის სიმკვრივეს, რაც გადადის უფრო ძლიერ შეღწევადობის შესაძლებლობებში. შედეგად მიღებული მეტალურგიული ეფექტი ჰგავს "ფრჩხილის" ფორმას მნიშვნელოვანი სიღრმის-სიგანის თანაფარდობით, რაც საშუალებას აძლევს QCW ლაზერებს გამოირჩეოდნენ აპლიკაციებში, რომლებიც მოიცავს მაღალი არეკვლის შენადნობებს, სითბოს მგრძნობიარე მასალებს და ზუსტი მიკრო შედუღებას.

გაძლიერებული სტაბილურობა და შემცირებული ბუმბულის ჩარევა

QCW ლაზერული შედუღების ერთ-ერთი გამოხატული უპირატესობა არის მისი უნარი შეამსუბუქოს ლითონის ბუმბულის ეფექტი მასალის შთანთქმის სიჩქარეზე, რაც იწვევს უფრო სტაბილურ პროცესს. ლაზერული მასალის ურთიერთქმედების დროს, ინტენსიურმა აორთქლებამ შეიძლება შექმნას ლითონის ორთქლისა და პლაზმის ნაზავი დნობის აუზის ზემოთ, რომელსაც ჩვეულებრივ მეტალის ბუმბულს უწოდებენ. ამ ბუმბულს შეუძლია დაიცვას მასალის ზედაპირი ლაზერისგან, გამოიწვიოს არასტაბილური დენის მიწოდება და დეფექტები, როგორიცაა ნაპერწკალი, აფეთქების წერტილები და ორმოები. თუმცა, QCW ლაზერების წყვეტილი ემისია (მაგ., 5ms აფეთქება, რასაც მოჰყვება 10ms პაუზა) უზრუნველყოფს, რომ თითოეული ლაზერული პულსი აღწევს მასალის ზედაპირს ლითონის ბუმბულის გარეშე, რაც იწვევს შესამჩნევად სტაბილურ შედუღების პროცესს, განსაკუთრებით ხელსაყრელია თხელი ფურცლის შედუღებისთვის.

სტაბილური Melt Pool Dynamics

დნობის აუზის დინამიკა, განსაკუთრებით გასაღების ხვრელზე მოქმედი ძალების თვალსაზრისით, გადამწყვეტია შედუღების ხარისხის განსაზღვრაში. უწყვეტი ლაზერები, მათი გახანგრძლივებული ექსპოზიციისა და უფრო დიდი სიცხისგან დაზარალებული ზონების გამო, ქმნიან უფრო დიდ დნობის აუზებს, რომლებიც სავსეა თხევადი ლითონისგან. ამან შეიძლება გამოიწვიოს დიდი დნობის აუზებთან დაკავშირებული დეფექტები, როგორიცაა გასაღების ხვრელის ჩამონგრევა. ამის საპირისპიროდ, QCW ლაზერული შედუღების ფოკუსირებული ენერგია და ურთიერთქმედების მოკლე დრო აკონცენტრირებს დნობის აუზს გასაღების ხვრელის ირგვლივ, რაც იწვევს ძალის უფრო ერთგვაროვან განაწილებას და ფორიანობის, ბზარების და შპრიცის დაბალ სიხშირეს.