CW ლაზერი და QCW ლაზერი შედუღებაში

ენერგიის განაწილების მახასიათებლები

CW ლაზერების აღსანიშნავი მახასიათებელია მათი გაუსის ენერგიის განაწილება, სადაც ლაზერული სხივის განივი კვეთის ენერგიის განაწილება ცენტრიდან გარეთ გაუსის (ნორმალური განაწილების) ნიმუშით მცირდება. განაწილების ეს მახასიათებელი CW ლაზერებს საშუალებას აძლევს მიაღწიონ უკიდურესად მაღალ ფოკუსირების სიზუსტეს და დამუშავების ეფექტურობას, განსაკუთრებით იმ აპლიკაციებში, რომლებიც მოითხოვს კონცენტრირებული ენერგიის განლაგებას.

CW ლაზერული ენერგიის განაწილების დიაგრამა

უწყვეტი ტალღის (CW) ლაზერული შედუღების უპირატესობები

მიკროსტრუქტურული პერსპექტივა

ლითონების მიკროსტრუქტურის შესწავლა ავლენს უწყვეტი ტალღის (CW) ლაზერული შედუღების აშკარა უპირატესობებს კვაზი-უწყვეტი ტალღის (QCW) პულსურ შედუღებასთან შედარებით. QCW პულსური შედუღება, რომელიც შეზღუდულია სიხშირის ლიმიტით, როგორც წესი, დაახლოებით 500 ჰც-ით, გადაფარვის სიჩქარესა და შეღწევადობის სიღრმეს შორის კომპრომისის წინაშე დგას. გადაფარვის დაბალი სიჩქარე იწვევს არასაკმარის სიღრმეს, ხოლო გადაფარვის მაღალი სიჩქარე ზღუდავს შედუღების სიჩქარეს, რაც 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 შემთხვევებში, როდესაც საჭიროა მაღალი დალუქვის მთლიანობა.

თერმული ზემოქმედების გათვალისწინება

თერმული ზემოქმედების თვალსაზრისით, QCW პულსური ლაზერული შედუღება გადაფარვის პრობლემას განიცდის, რაც შედუღების ნაკერის განმეორებით გაცხელებას იწვევს. ამან შეიძლება გამოიწვიოს შეუსაბამობები ლითონის მიკროსტრუქტურასა და მშობელ მასალას შორის, მათ შორის დისლოკაციის ზომებისა და გაგრილების სიჩქარის ვარიაციები, რითაც იზრდება ბზარების გაჩენის რისკი. მეორეს მხრივ, CW ლაზერული შედუღება ამ პრობლემას თავიდან აიცილებს უფრო ერთგვაროვანი და უწყვეტი გათბობის პროცესის უზრუნველყოფით.

რეგულირების სიმარტივე

ექსპლუატაციისა და რეგულირების თვალსაზრისით, QCW ლაზერული შედუღება მოითხოვს რამდენიმე პარამეტრის ზედმიწევნით რეგულირებას, მათ შორის იმპულსის გამეორების სიხშირეს, პიკურ სიმძლავრეს, იმპულსის სიგანეს, სამუშაო ციკლს და სხვა. CW ლაზერული შედუღება ამარტივებს რეგულირების პროცესს, ძირითადად ფოკუსირდება ტალღის ფორმაზე, სიჩქარეზე, სიმძლავრესა და დეფოკუსირების რაოდენობაზე, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ექსპლუატაციის სირთულეს.

ტექნოლოგიური პროგრესი CW ლაზერული შედუღების სფეროში

მიუხედავად იმისა, რომ QCW ლაზერული შედუღება ცნობილია მაღალი პიკური სიმძლავრით და დაბალი თერმული შეყვანით, რაც სასარგებლოა სითბოსადმი მგრძნობიარე კომპონენტების და უკიდურესად თხელკედლიანი მასალების შესადუღებლად, CW ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიის მიღწევებმა, განსაკუთრებით მაღალი სიმძლავრის (როგორც წესი, 500 ვატზე მეტი) აპლიკაციებისთვის და ღრმა შეღწევადობის შედუღების მეთოდით, მნიშვნელოვნად გააფართოვა მისი გამოყენების დიაპაზონი და ეფექტურობა. ამ ტიპის ლაზერი განსაკუთრებით შესაფერისია 1 მმ-ზე სქელი მასალებისთვის, რადგან ის აღწევს მაღალ ასპექტის თანაფარდობას (8:1-ზე მეტი), შედარებით მაღალი თერმული შეყვანის მიუხედავად.

კვაზი-უწყვეტი ტალღის (QCW) ლაზერული შედუღება

ფოკუსირებული ენერგიის განაწილება

QCW, რაც ნიშნავს „კვაზი-უწყვეტ ტალღას“, წარმოადგენს ლაზერულ ტექნოლოგიას, სადაც ლაზერი სინათლეს წყვეტილი სახით ასხივებს, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ a-ზე. ერთრეჟიმიანი უწყვეტი ლაზერების ერთგვაროვანი ენერგიის განაწილებისგან განსხვავებით, QCW ლაზერები უფრო მჭიდროდ აკონცენტრირებენ თავიანთ ენერგიას. ეს მახასიათებელი QCW ლაზერებს ანიჭებს უმაღლეს ენერგიის სიმკვრივეს, რაც უფრო ძლიერ შეღწევადობის შესაძლებლობებში გამოიხატება. შედეგად მიღებული მეტალურგიული ეფექტი „ფრჩხილის“ ფორმის მსგავსია სიღრმისა და სიგანის მნიშვნელოვანი თანაფარდობით, რაც QCW ლაზერებს საშუალებას აძლევს წარმატებით გამოიყენონ მაღალი არეკვლის შენადნობები, სითბოსადმი მგრძნობიარე მასალები და ზუსტი მიკროშედუღება.

გაძლიერებული სტაბილურობა და შემცირებული ღრუბლის ჩარევა

QCW ლაზერული შედუღების ერთ-ერთი აშკარა უპირატესობაა მისი უნარი, შეამციროს ლითონის ტალღის გავლენა მასალის შთანთქმის სიჩქარეზე, რაც იწვევს უფრო სტაბილურ პროცესს. ლაზერ-მასალის ურთიერთქმედების დროს, ინტენსიურმა აორთქლებამ შეიძლება შექმნას ლითონის ორთქლისა და პლაზმის ნარევი დნობის აუზის ზემოთ, რომელსაც ჩვეულებრივ ლითონის ტალღას უწოდებენ. ამ ტალღას შეუძლია დაიცვას მასალის ზედაპირი ლაზერისგან, რაც იწვევს არასტაბილურ სიმძლავრის მიწოდებას და დეფექტებს, როგორიცაა გაფრქვევა, აფეთქების წერტილები და ორმოები. თუმცა, QCW ლაზერების წყვეტილი გამოსხივება (მაგ., 5 მილიწამიანი აფეთქება, რასაც მოჰყვება 10 მილიწამიანი პაუზა) უზრუნველყოფს, რომ ლაზერული თითოეული იმპულსი მიაღწევს მასალის ზედაპირს ლითონის ტალღის ზემოქმედების გარეშე, რაც იწვევს შესამჩნევად სტაბილურ შედუღების პროცესს, რაც განსაკუთრებით ხელსაყრელია თხელი ფურცლის შედუღებისთვის.

სტაბილური დნობის აუზის დინამიკა

დნობის აუზი, განსაკუთრებით საკეტის ნახვრეტზე მოქმედი ძალების თვალსაზრისით, გადამწყვეტი მნიშვნელობისაა შედუღების ხარისხის განსაზღვრისას. უწყვეტი ლაზერები, მათი ხანგრძლივი ზემოქმედებისა და სითბოს ზემოქმედების უფრო დიდი ზონების გამო, როგორც წესი, ქმნიან უფრო დიდ დნობის აუზიებს, რომლებიც სავსეა თხევადი ლითონით. ამან შეიძლება გამოიწვიოს დნობის დიდ აუზიებთან დაკავშირებული დეფექტები, როგორიცაა საკეტის ნახვრეტის ჩამონგრევა. ამის საპირისპიროდ, QCW ლაზერული შედუღების ფოკუსირებული ენერგია და უფრო მოკლე ურთიერთქმედების დრო აკონცენტრირებს დნობის აუზი საკეტის ნახვრეტის გარშემო, რაც იწვევს ძალის უფრო ერთგვაროვან განაწილებას და ფორიანობის, ბზარების და გაფრქვევის უფრო დაბალ სიხშირეს.