Kaynakta CW lazer ve QCW lazer

Enerji Dağıtım Özellikleri

Sürekli dalga (CW) lazerlerin dikkat çekici bir özelliği, enerji dağılımının Gauss dağılımına sahip olmasıdır; burada lazer ışınının kesitinin enerji dağılımı, merkezden dışa doğru Gauss (normal dağılım) şeklinde azalır. Bu dağılım özelliği, özellikle yoğunlaştırılmış enerji kullanımını gerektiren uygulamalarda, CW lazerlerin son derece yüksek odaklama hassasiyeti ve işlem verimliliği elde etmesini sağlar.

CW Lazer Enerji Dağıtım Şeması

Sürekli Dalga (CW) Lazer Kaynağının Avantajları

Mikro yapısal bakış açısı

Metallerin mikro yapısını incelemek, Sürekli Dalga (CW) lazer kaynağının Yarı Sürekli Dalga (QCW) darbeli kaynağına göre belirgin avantajlarını ortaya koymaktadır. Frekans sınırı (tipik olarak 500 Hz civarında) nedeniyle kısıtlanan QCW darbeli kaynak, örtüşme oranı ve penetrasyon derinliği arasında bir denge kurmak zorundadır. Düşük örtüşme oranı yetersiz derinliğe yol açarken, yüksek örtüşme oranı kaynak hızını kısıtlayarak verimliliği düşürür. Buna karşılık, uygun lazer çekirdek çaplarının ve kaynak başlıklarının seçimiyle CW lazer kaynağı, verimli ve sürekli kaynak sağlar. Bu yöntem, özellikle yüksek sızdırmazlık bütünlüğü gerektiren uygulamalarda güvenilirliğini kanıtlamaktadır.

Termal Etki Değerlendirmesi

Termal etki açısından bakıldığında, QCW darbeli lazer kaynağı, kaynak dikişinin tekrar tekrar ısınmasına yol açan örtüşme sorunundan muzdariptir. Bu durum, metalin mikro yapısı ile ana malzeme arasında tutarsızlıklar, dislokasyon boyutlarında ve soğuma hızlarında farklılıklar ortaya çıkarabilir ve böylece çatlama riskini artırabilir. Öte yandan, CW lazer kaynağı, daha homojen ve sürekli bir ısıtma işlemi sağlayarak bu sorunu ortadan kaldırır.

Ayarlama Kolaylığı

Çalışma ve ayarlama açısından, QCW lazer kaynağı, darbe tekrarlama frekansı, tepe gücü, darbe genişliği, görev döngüsü ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli parametrelerin titizlikle ayarlanmasını gerektirir. CW lazer kaynağı, esas olarak dalga biçimi, hız, güç ve odak dışı miktarına odaklanarak ayarlama sürecini basitleştirir ve çalışma zorluğunu önemli ölçüde azaltır.

Sürekli Dalga Lazer Kaynağında Teknolojik Gelişmeler

QCW lazer kaynağı, yüksek tepe gücü ve düşük ısı girdisiyle bilinir ve ısıya duyarlı bileşenlerin ve son derece ince duvarlı malzemelerin kaynaklanmasında faydalıdır. Ancak, özellikle yüksek güç uygulamaları (tipik olarak 500 watt'ın üzerinde) ve anahtar deliği etkisine dayalı derin penetrasyonlu kaynak için CW lazer kaynağı teknolojisindeki gelişmeler, uygulama alanını ve verimliliğini önemli ölçüde genişletmiştir. Bu lazer türü, özellikle 1 mm'den daha kalın malzemeler için uygundur ve nispeten yüksek ısı girdisine rağmen yüksek en boy oranları (8:1'in üzerinde) elde etmeyi sağlar.

Yarı Sürekli Dalga (QCW) Lazer Kaynağı

Odaklanmış Enerji Dağıtımı

QCW, "Yarı Sürekli Dalga" anlamına gelir ve lazerin ışığı süreksiz bir şekilde yaydığı bir lazer teknolojisini temsil eder (Şekil a'da gösterildiği gibi). Tek modlu sürekli lazerlerin düzgün enerji dağılımının aksine, QCW lazerler enerjilerini daha yoğun bir şekilde yoğunlaştırır. Bu özellik, QCW lazerlere üstün bir enerji yoğunluğu kazandırarak daha güçlü nüfuz etme yetenekleri sağlar. Ortaya çıkan metalurjik etki, önemli bir derinlik-genişlik oranına sahip "çivi" şekline benzer ve bu da QCW lazerlerin yüksek yansıma alaşımları, ısıya duyarlı malzemeler ve hassas mikro kaynak uygulamalarında üstün performans göstermesini sağlar.

Geliştirilmiş Stabilite ve Azaltılmış Duman Girişimi

QCW lazer kaynağının en belirgin avantajlarından biri, metal dumanının malzemenin emilim oranı üzerindeki etkilerini azaltarak daha istikrarlı bir işlem sağlamasıdır. Lazer-malzeme etkileşimi sırasında, yoğun buharlaşma, erime havuzunun üzerinde metal buharı ve plazma karışımı oluşturabilir; bu durum genellikle metal dumanı olarak adlandırılır. Bu duman, malzemenin yüzeyini lazerden koruyarak kararsız güç iletimine ve sıçrama, patlama noktaları ve çukurlar gibi kusurlara neden olabilir. Bununla birlikte, QCW lazerlerin aralıklı emisyonu (örneğin, 5 ms'lik bir patlama ve ardından 10 ms'lik bir duraklama), her lazer darbesinin metal dumanından etkilenmeden malzemenin yüzeyine ulaşmasını sağlayarak, özellikle ince levha kaynakları için avantajlı olan, oldukça istikrarlı bir kaynak işlemi sağlar.

Kararlı Erime Havuzu Dinamiği

Erime havuzunun dinamikleri, özellikle de kaynak deliğine etki eden kuvvetler açısından, kaynağın kalitesini belirlemede çok önemlidir. Sürekli lazerler, uzun süreli maruz kalma süreleri ve daha büyük ısıdan etkilenen bölgeleri nedeniyle, sıvı metal ile dolu daha büyük erime havuzları oluşturma eğilimindedir. Bu, kaynak deliğinin çökmesi gibi büyük erime havuzlarıyla ilişkili kusurlara yol açabilir. Buna karşılık, QCW lazer kaynağının odaklanmış enerjisi ve daha kısa etkileşim süresi, erime havuzunu kaynak deliği çevresinde yoğunlaştırarak daha homojen bir kuvvet dağılımı ve daha düşük gözeneklilik, çatlama ve sıçrama oluşumuna neden olur.