Kaynakta CW lazer ve QCW lazer

Enerji Dağıtım Özellikleri

CW lazerlerin dikkate değer bir özelliği, bir lazer ışınının kesitinin enerji dağılımının Gauss (normal dağılım) modelinde merkezden dışarıya doğru azaldığı Gauss enerji dağılımıdır. Bu dağıtım özelliği, CW lazerlerin, özellikle konsantre enerji dağıtımı gerektiren uygulamalarda son derece yüksek odaklama hassasiyeti ve işleme verimliliği elde etmesine olanak tanır.

CW Lazer Enerji Dağıtım Şeması

Sürekli Dalga (CW) Lazer Kaynağının Avantajları

Mikroyapısal Perspektif

Metallerin mikro yapısının incelenmesi, Sürekli Dalga (CW) lazer kaynağının Yarı Sürekli Dalga (QCW) darbeli kaynağa göre belirgin avantajlarını ortaya çıkarır. Tipik olarak 500Hz civarındaki frekans sınırıyla sınırlanan QCW darbeli kaynak, örtüşme oranı ile nüfuz etme derinliği arasında bir dengeyle karşı karşıyadır. Düşük bir örtüşme oranı yetersiz derinlikle sonuçlanırken, yüksek bir örtüşme oranı kaynak hızını kısıtlayarak verimliliği azaltır. Buna karşılık, CW lazer kaynağı, uygun lazer çekirdeği çaplarının ve kaynak kafalarının seçilmesiyle verimli ve sürekli kaynak sağlar. Bu yöntemin özellikle yüksek sızdırmazlık bütünlüğü gerektiren uygulamalarda güvenilir olduğu kanıtlanmıştır.

Termal Etki Değerlendirmesi

Termal etki açısından bakıldığında, QCW darbeli lazer kaynağında üst üste binme sorunu yaşanmakta ve bu durum kaynak dikişinin tekrar tekrar ısınmasına neden olmaktadır. Bu, metalin mikro yapısı ile ana malzeme arasında, dislokasyon boyutlarında ve soğuma hızlarında farklılıklar da dahil olmak üzere tutarsızlıklara neden olabilir ve dolayısıyla çatlama riskini artırabilir. CW lazer kaynağı ise daha düzgün ve sürekli bir ısıtma işlemi sağlayarak bu sorunun önüne geçer.

Ayarlama Kolaylığı

Çalıştırma ve ayarlama açısından QCW lazer kaynağı, darbe tekrarlama frekansı, tepe gücü, darbe genişliği, görev döngüsü ve daha fazlasını içeren çeşitli parametrelerin titizlikle ayarlanmasını gerektirir. CW lazer kaynağı, esas olarak dalga formuna, hıza, güce ve odak dışılık miktarına odaklanarak ayarlama sürecini basitleştirir ve operasyonel zorluğu önemli ölçüde azaltır.

CW Lazer Kaynağında Teknolojik İlerleme

QCW lazer kaynağı, ısıya duyarlı bileşenlerin ve son derece ince duvarlı malzemelerin kaynaklanması için faydalı olan yüksek tepe gücü ve düşük termal girdisi ile bilinirken, özellikle yüksek güçlü uygulamalar (tipik olarak 500 watt'ın üzerinde) ve CW lazer kaynak teknolojisindeki gelişmeler ve Anahtar deliği etkisine dayanan derin nüfuzlu kaynak, uygulama aralığını ve verimliliğini önemli ölçüde genişletti. Bu tip lazer özellikle 1 mm'den kalın malzemeler için uygundur ve nispeten yüksek ısı girdisine rağmen yüksek en-boy oranlarına (8:1'in üzerinde) ulaşır.

Yarı Sürekli Dalga (QCW) Lazer Kaynağı

Odaklanmış Enerji Dağıtımı

"Yarı-Sürekli Dalga" anlamına gelen QCW, şekil a'da gösterildiği gibi lazerin ışığı kesintili bir şekilde yaydığı bir lazer teknolojisini temsil eder. Tek modlu sürekli lazerlerin tekdüze enerji dağılımının aksine, QCW lazerler enerjilerini daha yoğun bir şekilde yoğunlaştırır. Bu özellik, QCW lazerlerine üstün bir enerji yoğunluğu vererek daha güçlü nüfuz etme yetenekleri sağlar. Ortaya çıkan metalurjik etki, önemli bir derinlik-genişlik oranına sahip bir "çivi" şekline benzer ve QCW lazerlerinin yüksek yansıtmalı alaşımlar, ısıya duyarlı malzemeler ve hassas mikro kaynak içeren uygulamalarda üstünlük sağlamasına olanak tanır.

Gelişmiş Stabilite ve Azaltılmış Tüy Girişimi

QCW lazer kaynağının belirgin avantajlarından biri, metal dumanının malzemenin emme oranı üzerindeki etkilerini azaltarak daha istikrarlı bir prosese yol açmasıdır. Lazer-malzeme etkileşimi sırasında yoğun buharlaşma, genellikle metal dumanı olarak adlandırılan eriyik havuzunun üzerinde bir metal buharı ve plazma karışımı oluşturabilir. Bu duman malzemenin yüzeyini lazerden koruyarak dengesiz güç dağıtımına ve sıçrama, patlama noktaları ve çukurlar gibi kusurlara neden olabilir. Bununla birlikte, QCW lazerlerinin aralıklı emisyonu (örneğin, 5 ms'lik bir patlama ve ardından 10 ms'lik bir duraklama), her bir lazer darbesinin metal dumanından etkilenmeden malzemenin yüzeyine ulaşmasını sağlar ve bu da özellikle ince sac kaynağı için avantajlı olan oldukça istikrarlı bir kaynak işlemiyle sonuçlanır.

Kararlı Erime Havuzu Dinamiği

Eriyik havuzunun dinamikleri, özellikle anahtar deliğine etki eden kuvvetler açısından, kaynağın kalitesinin belirlenmesinde çok önemlidir. Sürekli lazerler, uzun süreli maruz kalmaları ve ısıdan etkilenen daha büyük bölgeleri nedeniyle, sıvı metalle dolu daha büyük eriyik havuzları oluşturma eğilimindedir. Bu, anahtar deliği çökmesi gibi büyük eriyik havuzlarıyla ilişkili kusurlara yol açabilir. Buna karşılık, QCW lazer kaynağının odaklanmış enerjisi ve daha kısa etkileşim süresi, eriyik havuzunu anahtar deliği etrafında yoğunlaştırarak daha düzgün bir kuvvet dağılımına ve daha düşük gözeneklilik, çatlama ve sıçrama vakasına neden olur.