Láser cw e láser QCW en soldadura

Características de distribución de enerxía

Un atributo notable de láseres CW é a súa distribución de enerxía gaussiana, onde a distribución de enerxía da sección transversal dun feixe láser diminúe desde o centro cara ao exterior nun patrón gaussiano (distribución normal). Esta característica de distribución permite que os láseres CW poidan conseguir unha precisión e eficiencia de procesamento de enfoque extremadamente altas, especialmente en aplicacións que requiren despregamento de enerxía concentrada.

Diagrama de distribución de enerxía láser CW

Vantaxes da soldadura con láser de onda continua (CW)

Perspectiva microestrutural

Examinar a microestrutura de metais revela vantaxes distintas da soldadura con láser de onda continua (CW) sobre soldadura de pulso de onda case continua (QCW). A soldadura de pulso QCW, restrinxida polo seu límite de frecuencia, normalmente arredor de 500Hz, enfróntase a un compromiso entre a taxa de solapamento e a profundidade de penetración. Unha baixa taxa de solapamento produce unha profundidade insuficiente, mentres que unha alta taxa de solapamento restrinxe a velocidade de soldadura, reducindo a eficiencia. En contraste, a soldadura por láser CW, mediante a selección de diámetros de núcleo láser apropiados e cabezas de soldadura, consegue soldadura eficiente e continua. Este método resulta especialmente fiable nas aplicacións que requiren unha alta integridade do selo.

Consideración de impacto térmico

Desde o punto de vista do impacto térmico, a soldadura por láser de pulso QCW sofre a cuestión do solapamento, dando lugar a un quecemento repetido da costura de soldadura. Isto pode introducir inconsistencias entre a microestrutura do metal e o material parental, incluíndo variacións nos tamaños de luxación e as taxas de refrixeración, aumentando así o risco de racharse. A soldadura por láser CW, por outra banda, evita este problema proporcionando un proceso de calefacción máis uniforme e continuo.

Facilidade de axuste

En termos de funcionamento e axuste, a soldadura por láser QCW esixe unha afinación minuciosa de varios parámetros, incluíndo a frecuencia de repetición de pulso, a potencia máxima, o ancho do pulso, o ciclo de traballo e moito máis. A soldadura con láser CW simplifica o proceso de axuste, centrándose principalmente na forma de onda, velocidade, potencia e cantidade de defocus, facilitando significativamente a dificultade operativa.

Progreso tecnolóxico na soldadura con láser CW

Aínda que a soldadura por láser QCW é coñecida pola súa alta potencia máxima e baixa entrada térmica, beneficiosa para a soldadura de compoñentes sensibles ao calor e materiais extremadamente delgados, avances na tecnoloxía de soldadura con láser CW, especialmente para aplicacións de alta potencia (normalmente por encima de 500 vatios) e a soldadura de penetración profunda baseada no efecto clave, ampliou significativamente o seu rango de aplicación e eficiencia. Este tipo de láser é especialmente adecuado para materiais máis grosos de 1 mm, alcanzando relacións altas de aspecto (máis de 8: 1) a pesar da entrada de calor relativamente alta.

Soldadura con láser de onda case continua (QCW)

Distribución de enerxía centrada

QCW, de "onda case continua", representa unha tecnoloxía láser onde o láser emite luz dun xeito discontinuo, como se describe na figura a. A diferenza da distribución de enerxía uniforme de láseres continuos en modo único, os láseres QCW concentran a súa enerxía de xeito máis densamente. Esta característica concede láseres QCW unha densidade de enerxía superior, traducíndose en capacidades de penetración máis fortes. O efecto metalúrxico resultante é similar a unha forma de "uñas" cunha relación significativa de profundidade a ancho, permitindo que os láseres QCW poidan sobresaír en aplicacións con aliaxes de alta reflectancia, materiais sensibles á calor e micro-soldadura de precisión.

Maior estabilidade e interferencia de pluma reducida

Unha das vantaxes pronunciadas da soldadura por láser QCW é a súa capacidade para mitigar os efectos da pluma metálica na taxa de absorción do material, dando lugar a un proceso máis estable. Durante a interacción láser-material, a evaporación intensa pode crear unha mestura de vapor metálico e plasma por encima da piscina de fusión, comunmente denominada pluma metálica. Este penacho pode blindar a superficie do material do láser, provocando unha entrega de enerxía inestable e defectos como a salpicadura, os puntos de explosión e os pozos. Non obstante, a emisión intermitente de láseres QCW (por exemplo, unha explosión de 5ms seguida dunha pausa de 10ms) asegura que cada pulso láser chega á superficie do material non afectado por pluma metálica, obtendo un proceso de soldadura especialmente estable, especialmente vantaxoso para soldadura de follas finas.

Dinámica de piscina estable de fusión

A dinámica da piscina fundida, especialmente en canto ás forzas que actúan no buraco, son cruciais para determinar a calidade da soldadura. Os láseres continuos, debido á súa exposición prolongada e as zonas máis afectadas por calor, tenden a crear piscinas máis grandes de fusión cheas de metal líquido. Isto pode levar a defectos asociados a grandes piscinas fundidas, como o colapso do buraco. En contraste, a enerxía centrada e o tempo de interacción máis curto da soldadura por láser QCW concentra a piscina de fusión arredor do buraco, obtendo unha distribución de forza máis uniforme e unha menor incidencia de porosidade, rachaduras e salpicaduras.