Láser CW e láser QCW en Soldadura

Características de distribución da enerxía

Un atributo notable dos láseres CW é a súa distribución de enerxía gaussiana, onde a distribución de enerxía da sección transversal dun raio láser diminúe dende o centro cara a fóra nun patrón gaussiano (distribución normal). Esta característica de distribución permite aos láseres CW acadar unha precisión de enfoque e unha eficiencia de procesamento extremadamente altas, especialmente en aplicacións que requiren un despregue de enerxía concentrada.

Diagrama de distribución de enerxía láser CW

Vantaxes da soldadura con láser de onda continua (CW).

Perspectiva microestructural

O exame da microestrutura dos metais revela distintas vantaxes da soldadura por láser de onda continua (CW) sobre a soldadura por pulso de onda cuasi-continua (QCW). A soldadura por pulso QCW, restrinxida polo seu límite de frecuencia, normalmente ao redor de 500 Hz, enfróntase a unha compensación entre a taxa de superposición e a profundidade de penetración. Unha baixa taxa de solapamento resulta nunha profundidade insuficiente, mentres que unha alta taxa de solapamento restrinxe a velocidade de soldadura, reducindo a eficiencia. Pola contra, a soldadura con láser CW, mediante a selección de diámetros de núcleo láser e cabezas de soldadura adecuadas, consegue unha soldadura eficiente e continua. Este método resulta particularmente fiable en aplicacións que requiren unha alta integridade de selado.

Consideración do impacto térmico

Desde o punto de vista do impacto térmico, a soldadura con láser de pulso QCW sofre o problema da superposición, o que leva ao quecemento repetido da costura de soldadura. Isto pode introducir inconsistencias entre a microestrutura do metal e o material de orixe, incluíndo variacións nos tamaños de dislocación e nas velocidades de arrefriamento, aumentando así o risco de rachaduras. A soldadura con láser CW, pola contra, evita este problema proporcionando un proceso de quecemento máis uniforme e continuo.

Facilidade de axuste

En termos de operación e axuste, a soldadura con láser QCW esixe un axuste meticuloso de varios parámetros, incluíndo a frecuencia de repetición do 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, a velocidade, a potencia e a cantidade de desenfoque, reducindo significativamente a dificultade operativa.

Progreso Tecnolóxico en Soldadura Láser CW

Aínda que a soldadura con láser QCW é coñecida pola súa alta potencia de pico e baixa entrada térmica, beneficiosa para soldar compoñentes sensibles á calor e materiais de paredes extremadamente delgadas, os avances na tecnoloxía de soldadura con láser CW, especialmente para aplicacións de alta potencia (normalmente por riba de 500 watts) e soldadura de penetración profunda baseada no efecto burato, ampliaron significativamente o seu rango de aplicación e eficiencia. Este tipo de láser é especialmente indicado para materiais de máis de 1 mm de grosor, logrando relacións de aspecto elevadas (máis de 8:1) a pesar da entrada de calor relativamente alta.

Soldadura con láser de onda cuasi-continua (QCW).

Distribución Enerxética Focalizada

QCW, que significa "Onda Cuasi-Continua", representa unha tecnoloxía láser onde o láser emite luz de forma descontinua, como se representa na figura a. A diferenza da distribución uniforme de enerxía dos láseres continuos monomodo, os láseres QCW concentran a súa enerxía de forma máis densa. Esta característica outorga aos láseres QCW unha densidade de enerxía superior, traducíndose en capacidades de penetración máis fortes. O efecto metalúrxico resultante é semellante a unha forma de "unha" cunha proporción significativa de profundidade a ancho, o que permite que os láseres QCW destaquen en aplicacións que inclúen aliaxes de alta reflectancia, materiais sensibles á calor e microsoldadura de precisión.

Estabilidade mellorada e redución da interferencia do penacho

Unha das vantaxes pronunciadas da soldadura con láser QCW é a súa capacidade para mitigar os efectos do penacho metálico sobre a taxa de absorción do material, o que leva a un proceso máis estable. Durante a interacción láser-material, a intensa evaporación pode crear unha mestura de vapor metálico e plasma por riba da piscina de fusión, comunmente coñecida como pena de metal. Este penacho pode protexer a superficie do material do láser, causando unha entrega de enerxía inestable e defectos como salpicaduras, puntos de explosión e pozos. Non obstante, a emisión intermitente de láseres QCW (por exemplo, unha ráfaga de 5 ms seguida dunha pausa de 10 ms) garante que cada pulso de láser chegue á superficie do material sen ser afectado pola pena metálica, o que resulta nun proceso de soldadura notablemente estable, especialmente vantaxoso para a soldadura de chapas delgadas.

Dinámica de piscina de fusión estable

A dinámica da piscina de fusión, especialmente en canto ás forzas que actúan sobre o oco da chave, son cruciais para determinar a calidade da soldadura. Os láseres continuos, debido á súa exposición prolongada e ás zonas máis grandes afectadas pola calor, tenden a crear piscinas de fusión máis grandes cheas de metal líquido. Isto pode provocar defectos asociados a grandes piscinas de fusión, como o colapso do burato da chaveira. Pola contra, a enerxía enfocada e o tempo de interacción máis curto da soldadura con láser QCW concentran a piscina de fusión ao redor do oco da chave, o que resulta nunha distribución de forza máis uniforme e unha menor incidencia de porosidade, rachaduras e salpicaduras.