Sürekli dalga (CW) lazerler ve yarı sürekli dalga (QCW) lazerler, çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılan iki tür lazerdir. CW lazerler sürekli bir ışık demeti yayarken, QCW lazerler bir dizi kısa darbe yayar. İşte bu iki lazer türü arasındaki bazı farklar:
CW ve QCW arasındaki farklar
CW lazer: CW, sürekli dalga lazer anlamına gelen "sürekli dalga"nın kısaltmasıdır. Sürekli uyarma enerjisi yoluyla lazer çıkışına ulaşır, yani lazer durana kadar açık kalır. CW lazerler tipik olarak daha düşük tepe gücüne ve daha yüksek ortalama güce sahiptir.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, sürekli lazer, toplu olarak sürekli lazer olarak bilinen, sürekli ve sürekli olarak ışık yayan bir lazeri ifade eder. Genel olarak, yaygın metal kesme ve bakır alüminyum kaynağı, en yaygın kullanılan sürekli lazerlerdir. Sürekli lazer işlemi hata ayıklaması için ana parametreler şunları içerir: güç dalga formu, odak dışı bırakma miktarı, çekirdek çapı noktası ve hız;
Şekil 2'de gösterildiği gibi, tek modlu sürekli lazerin Gauss enerji dağılımının şematik diyagramı, bir lazer ışınının enine kesitinin enerji dağılımını gösterir. Ortadaki enerji en yüksektir ve çevre sırayla bir Gauss dağılımı (Normal dağılım) göstererek azalır.
QCW, yarı sürekli dalga lazeri anlamına gelen "yarı sürekli dalga"nın kısaltmasıdır. Darbeli lazerin Şekil a'da gösterildiği gibi, lazer genellikle aralıklı ışık yayma işlemidir; Şekil b, lazer enerji dağılımını göstermektedir. Tek modlu sürekli lazerlerle karşılaştırıldığında, QCW'nin enerji dağılımı daha konsantredir, bu da QCW'nin sürekli lazerlerden daha yüksek bir enerji yoğunluğuna (daha güçlü penetrasyon yeteneği) sahip olduğu anlamına gelir. Bu, metalografik açıdan yansıtılır, bu da QCW'nin daha büyük bir penetrasyon kabiliyetine sahip olduğu anlamına gelir. Üretilen metalografik görünüş, daha yüksek bir görünüş oranıyla bir çiviye benzer. QCW'nin tepe lazer gücü ve yüksek enerji yoğunluğu, onu yüksek dirençli alaşımlar, ısıya duyarlı malzemeler için uygun hale getirir. Mikro bağlantıda çok büyük avantajlar vardır; Şekil c, farklı frekanslarda Darbeli lazerin kaynak şematik diyagramını göstermektedir. Darbe kaynağının neredeyse hiç sıçrama olmadan nispeten kararlı olduğu görülebilir [1].
QCW lazerler, esas olarak, yüksek enerjili kısa atımlar elde etmek için etkili bir yöntem olan Q-anahtarlama adı verilen bir teknoloji kullanır. Genel çıkış sürekli lazerini emisyon için son derece dar darbelere sıkıştırır, böylece ışık kaynağının tepe gücünü birkaç büyüklük sırası kadar artırır. Q-anahtarlama sırasında, kazanç ortamı yeterli enerjiyi depolamadan önce, tüm lazer rezonatörü yüksek boşluk kaybını sürdürür. Şu anda, eşik çok yüksek olduğu için lazer, lazer salınımı üretemez, böylece üst seviye Partikül sayısı büyük miktarlarda birikebilir. Birikme doygunluk değerine ulaştığında, boşluk kaybı hızla çok küçük bir değere düşer, bu nedenle üst seviye parçacıkların depoladığı enerjinin çoğu kısa sürede lazer enerjisine dönüştürülür, Çıkış ucunda güçlü bir lazer darbe çıkışı oluşturur .
Örneğin, yuvarlak bir tambura benzer bir balon, nozulundan salınabilir ve sürekli lazer olarak adlandırılan yavaş ve sürekli olarak söndürülebilir. Q değerini ayarlamak, balonu basınçlandırmak ve anında şişirmek içindir; bu, kabaca sürekli ve QCW'de olduğu gibidir.
Şekil 4 a CW lazer yapıştırma çivisinin görünümü, düz kaynak dikişinin görünümü, uzunlamasına kesitin metalografik incelemesi; bir QCW lazer mühürleme çivisi görünümü, düz kaynak görünümü, uzunlamasına kesit metalografisi;
Sürekli lazer kaynak etkisi ve QCW yarı sürekli lazer kaynak etkisi:
1. Sürekli lazer pürüzsüz ve sürekli bir eğriye sahipken, QCW'nin görünümü balık pulu desenleriyle darbeli nokta kaynağına benzer;
2. Enerji girişi: sürekli lazer girişi, darbe aralıklı girişi, metalografiye yansıyan, sürekli lazer kaynağı uzunlamasına metalografik sürekli, sadece hafif dalgalanmalar, darbeli lazer, tek noktalı lazer metalografik ekleme gibi lazer delmeyi açıkça görebilir, her lazer karşılık gelen metalografik açıkça görülebilir ; Bu nedenle, sürekli kaynak, kaynak birleştirme mukavemetinde QCW lazer kaynağından daha güçlüdür.
Şekil. CW lazer kaynağının şematik bir diyagramı; Şekil b QCW lazer kaynağının şematik diyagramı
QCW lazer kaynağının avantajları
1. Tüylerin malzeme emilimi üzerindeki etkisinden kaçınmak, süreci daha kararlı hale getirmek: lazer ve malzeme arasındaki etkileşim sırasında malzeme şiddetli buharlaşmaya uğrayarak erimiş havuzun üzerinde toplu olarak metal buharı, plazma ve diğer gazların bir karışımını oluşturur. metal tüyler olarak bilinir. Bu metal tüyler, lazerin malzeme yüzeyine ulaşmasını engelleyerek, malzeme yüzeyine ulaşan kararsız lazer gücüyle sonuçlanarak sıçrama, patlama noktaları ve çukurlar gibi kusurlara neden olur; Bununla birlikte, QCW'nin darbeli kaynağı, aralıklı ışık çıkışı (5ms ışık çıkışı, 10ms aralıklı ışık çıkışı ve ardından bir sonraki ışık çıkışı) ile karakterize edilir; bu, malzeme yüzeyindeki her lazer vuruşunun metal dumanlardan etkilenmemesini sağlar. kaynağa göre daha kararlı hale getirir ve ince levha kaynağında avantajlara sahiptir.
2. Stabil Eritme Havuzu: Eriyik havuzunun anahtar deliği üzerindeki baskı, uzun sürekli lazer hareketi süresi, geniş ısı iletim alanı, geniş eriyik havuzu alanı ve sıvı metal bolluğu, sürekli kaynak eriyik havuzunu çok daha büyük hale getirir. QCW lazer eriyik havuzundan daha fazla. Gözenekler, çatlaklar ve sıçramalar gibi kusurlar eriyik havuzuyla yakından ilişkilidir: eriyik havuzu büyükse, eriyik havuzunun yüzey gerilimi artan sıcaklıkla azalır ve büyük eriyik havuzu, gösterildiği gibi anahtar deliği çökmesine daha yatkındır. a3'te; QCW lazer kaynağının daha konsantre enerjisi ve kısa etki süresi nedeniyle, erimiş havuz esas olarak anahtar deliği çevresinde bulunur ve kuvvet eşittir. Gözeneklerin, çatlakların ve sıçramaların nispi oluşma oranı daha düşüktür.
3. Saller ısısından etkilenen bölge: Malzeme üzerindeki sürekli lazer işlemi, malzemeye sürekli olarak ısı aktararak, ince malzemeyi termal deformasyona ve iç gerilimin neden olduğu çatlaklar gibi kusurlara karşı oldukça hassas hale getirir. QCW aralıklı olarak malzemeye etki ederek soğuma süresi verir, malzemeyi ısıdan etkilenen bölgede ve ısı girişinde küçültür ve ince malzemeleri işlemek için daha uygun hale getirir; Ve termal sensörlere yakın malzemeler yalnızca QCW lazer kullanılarak işlenebilir.
4. Yüksek Tepe Gücü: Sürekli ve QCW lazerlerin aynı ortalama gücüyle, QCW daha yüksek tepe gücü, daha yüksek enerji yoğunluğu, daha fazla erime derinliği ve daha güçlü penetrasyon elde edebilir. QCW, bakır alaşımı ve alüminyum alaşımlı sacın kaynağında daha fazla avantaja sahiptir. Aynı ortalama güce sahip sürekli bir lazerin enerji yoğunluğu QCW'den daha düşüktür, bu da lazerin malzeme yüzeyinde kaynak işaretleri oluşturmamasına ve bunların tamamının yansıtılmasına neden olabilir. Lazer çok yüksekse, malzeme erimesi sağlandıktan sonra lazer absorpsiyon oranı keskin bir şekilde artacak ve ısı girişi aniden artarak kontrol edilemeyen erime derinliği ve ısı girişi ile sonuçlanacaktır. İnce levha kaynağında kullanılamaz ve proses gerekliliklerini karşılayamayacak şekilde kaynak işaretleri üretememe veya tamamen yanma fenomeni olabilir.
CW lazer kaynağının avantajları
1. Metalografik açıdan: soldaki şekilde gösterildiği gibi, QCW darbe kaynağı metalografik eklemeye aittir ve üst frekans sınırı çoğunlukla 500Hz civarındadır. Üst üste binme oranı düşük, etkili erime derinliği sığ, üst üste binme oranı yüksek, hız iyileştirilemiyor ve verimlilik düşük; Sürekli lazer, farklı çekirdek çaplarına ve kaynak bağlantılarına sahip lazerlerin seçimi yoluyla verimli ve sürekli kaynak gerçekleştirebilir ve sürekli lazer, bazı durumlarda yüksek sızdırmazlık gereksinimleri ile daha kararlıdır;
2. Isı etkisinin derecesi açısından: QCW darbeli Lazer ışını kaynağında örtüşme oranı sorunu vardır ve kaynak dikişi tekrar tekrar ısıtılır. Metalin ve ana metalin metalografik fazı bir kez kaynak yapıldıktan sonra farklı olacağından ve dislokasyonun boyutu farklı olacağından, yeniden eritmeden sonra soğuma hızı tutarsız olabilir, bu da çatlaklara neden olması kolaydır, ancak bu fenomen sürekli olarak mevcut değildir. Lazer kaynak;
3. Hata ayıklama zorluğu açısından: QCW darbe lazeri hata ayıklama darbe tekrarlama frekansı, tepe gücü, darbe genişliği, görev döngüsü, darbe enerjisi, ortalama güç, tepe güç yoğunluğu, enerji yoğunluğu, odaklanmama miktarı, vb. gerektirir; Sürekli lazerin yalnızca dalga biçimine, hıza, güce ve odaklanmaya odaklanması gerekir ki bu nispeten basittir.
QCW lazerin özeti: İki önemli avantaj: tepe gücü, düşük ısı girişi ve küçük iş parçası deformasyonu.
Darbe süresi kısa olduğundan (genellikle birkaç milisaniye), parçaya giren ısı en aza indirilir, bu nedenle termal sensör ve son derece ince duvar malzemeleri çevresinde darbeli lazer kaynağı kullanılması önerilir. Aynı zamanda, darbe başlangıcında iletilen büyük miktarda enerji nedeniyle, darbeli lazer kaynağı genellikle yansıtıcı metal için uygundur. Genellikle "geliştirilmiş darbe" olarak adlandırılan darbe döngüsünün başlangıcındaki güç artışı, toplam darbe süresinin yalnızca küçük bir kısmı kadar sürer. Bununla birlikte, gücü, daha düşük bir ortalama gücü korurken, böylece ısıyı azaltırken, malzemenin yansıtıcılığını kırmak için yeterlidir. CW lazerler, yüksek oranda yansıtıcı metalleri birleştirmek için büyük miktarda enerji sağlamalıdır ve üretilen ısı, içlerindeki parçalara veya bileşenlere kolayca zarar verebilir. CW sürekli dalga lazer kaynağı çoğunlukla 500 watt'ın üzerinde güce sahip yüksek güçlü lazerdir. Genel olarak konuşursak, bu tip lazer, kalınlığı 1 mm veya daha fazla olan plakalar için kullanılmalıdır. Kaynak mekanizması, anahtar deliği etkisine dayalı, 8:1'in üzerinde geniş bir en-boy oranına sahip, ancak nispeten yüksek ısı girişi olan derin nüfuzlu kaynaktır.
Son olarak, lazer teknolojisindeki ilerleme nedeniyle, sürekli lazerlerin darbeli kaynağının yanı sıra QCW lazerlerin yüksek frekanslı darbeli kaynağına ulaşmak için sürekli lazer modülasyon teknolojisi de vardır.
Genel olarak, hem CW lazerlerin hem de QCW lazerlerin, belirli uygulamaya bağlı olarak avantajları ve dezavantajları vardır. CW lazerler, sürekli bir ışık huzmesi gerektiren uygulamalar için uygunken, QCW lazerler, yüksek enerjili kısa atımlar gerektiren uygulamalar için uygundur. Bu nedenle, en iyi sonuçları elde etmek için özel uygulamanız için doğru lazer tipini seçmek önemlidir.