Kaynakta CW lazer ve QCW lazer

Enerji Dağıtım Özellikleri

Sürekli dalga lazerlerinin dikkat çekici bir özelliği, bir lazer ışınının kesit alanının enerji dağılımının merkezden dışarıya doğru Gauss (normal dağılım) şeklinde azaldığı Gauss enerji dağılımlarıdır. Bu dağılım özelliği, sürekli dalga lazerlerinin, özellikle yoğunlaştırılmış enerji dağıtımı gerektiren uygulamalarda son derece yüksek odaklama hassasiyeti ve işlem verimliliği elde etmesini sağlar.

Sürekli Dalga Lazer Enerji Dağıtım Diyagramı

Sürekli Dalga (CW) Lazer Kaynağının Avantajları

Mikroyapısal Perspektif

Metallerin mikro yapılarının incelenmesi, Sürekli Dalga (SDA) lazer kaynağının Yarı Sürekli Dalga (KDA) darbeli kaynağına göre belirgin avantajlarını ortaya koymaktadır. Genellikle 500 Hz civarındaki frekans sınırıyla sınırlı olan KDA darbeli kaynağı, örtüşme oranı ve penetrasyon derinliği arasında bir denge kurmak durumundadır. Düşük örtüşme oranı yetersiz derinliğe neden olurken, yüksek örtüşme oranı kaynak hızını kısıtlayarak verimliliği düşürür. Buna karşılık, uygun lazer çekirdek çapları ve kaynak kafalarının seçilmesiyle SDA lazer kaynağı, verimli ve sürekli kaynak sağlar. Bu yöntem, özellikle yüksek sızdırmazlık bütünlüğü gerektiren uygulamalarda güvenilir olduğunu kanıtlamaktadır.

Termal Etki Değerlendirmesi

Termal darbe açısından bakıldığında, QCW darbeli lazer kaynağı, kaynak dikişinin tekrar tekrar ısınmasına yol açan örtüşme sorunuyla karşı karşıyadır. Bu durum, metalin mikro yapısı ile ana malzeme arasında, dislokasyon boyutları ve soğuma hızlarındaki farklılıklar da dahil olmak üzere tutarsızlıklara yol açarak çatlama riskini artırabilir. CW lazer kaynağı ise, daha homojen ve sürekli bir ısıtma işlemi sağlayarak bu sorunu ortadan kaldırır.

Ayarlama Kolaylığı

Çalışma ve ayar 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 ise, esas olarak dalga formu, hız, güç ve odak dışı kalma miktarına odaklanarak ayar sürecini basitleştirir ve operasyonel zorluğu önemli ölçüde azaltır.

Sürekli Dalga Lazer Kaynağında Teknolojik İlerleme

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

Yarı Sürekli Dalga (QCW) Lazer Kaynağı

Odaklanmış Enerji Dağıtımı

"Yarı Sürekli Dalga" anlamına gelen QCW, Şekil a'da gösterildiği gibi lazerin ışığı kesikli bir şekilde yaydığı bir lazer teknolojisini temsil eder. Tek modlu sürekli lazerlerin düzgün enerji dağılımının aksine, QCW lazerler enerjilerini daha yoğun bir şekilde yoğunlaştırır. Bu özellik, QCW lazerlere üstün bir enerji yoğunluğu sağlayarak daha güçlü penetrasyon kabiliyetleri sağlar. Ortaya çıkan metalurjik etki, önemli bir derinlik-genişlik oranına sahip bir "çivi" şekline benzer ve QCW lazerlerin yüksek yansıtıcı alaşımlar, ısıya duyarlı malzemeler ve hassas mikro kaynak uygulamalarında mükemmellik sağlamasını mümkün kılar.

Gelişmiş Stabilite ve Azaltılmış Duman Girişimi

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

Kararlı Erime Havuzu Dinamikleri

Eriyik havuzunun dinamikleri, özellikle de anahtar deliğine etki eden kuvvetler açısından, kaynak kalitesini belirlemede kritik öneme sahiptir. Sürekli lazerler, uzun süreli maruz kalmaları ve daha geniş ısıdan etkilenen bölgeleri nedeniyle, sıvı metalle dolu daha büyük eriyik havuzları oluşturma eğilimindedir. Bu durum, 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 dağılımı ve daha düşük gözeneklilik, çatlama ve sıçrama oranı sağlar.