ليزر CW و QCW ليزر في اللحام

خصائص توزيع الطاقة

تتمثل السمة البارزة في ليزر CW هي توزيع الطاقة الغوسية ، حيث يتناقص توزيع الطاقة في المقطع العرضي لشعاع الليزر من المركز إلى الخارج في نمط غاوسي (التوزيع الطبيعي). تتيح خاصية التوزيع هذه ليزر CW تحقيق الدقة والمعالجة عالية التركيز للغاية ، وخاصة في التطبيقات التي تتطلب نشر الطاقة المركزة.

مخطط توزيع الطاقة بالليزر CW

مزايا لحام الليزر المستمر (CW)

المنظور المجهرية

يكشف فحص البنية المجهرية للمعادن عن مزايا مميزة للحام بالليزر الموجة المستمرة (CW) على لحام النبض شبه المتواصل (QCW). يواجه لحام نبض QCW ، المقيد بحد تردده ، عادة حوالي 500 هرتز ، مفاضلة بين معدل التداخل وعمق الاختراق. يؤدي معدل التداخل المنخفض إلى عدم كفاية عمق ، في حين أن معدل التداخل العالي يقيد سرعة اللحام ، مما يقلل من الكفاءة. في المقابل ، يحقق اللحام بالليزر CW ، من خلال اختيار الأقطار الأساسية الليزر المناسبة ورؤوس اللحام ، اللحام الفعال والمستمر. تثبت هذه الطريقة موثوقة بشكل خاص في التطبيقات التي تتطلب سلامة ختم عالية.

اعتبار التأثير الحراري

من وجهة نظر التأثير الحراري ، يعاني لحام ليزر نبض QCW من مسألة التداخل ، مما يؤدي إلى التدفئة المتكررة لتماس اللحام. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إدخال التناقضات بين البنية المجهرية للمعادن والمواد الأصل ، بما في ذلك الاختلافات في أحجام الخلع ومعدلات التبريد ، وبالتالي زيادة خطر التكسير. لحام ليزر CW ، من ناحية أخرى ، يتجنب هذه المشكلة من خلال توفير عملية تسخين أكثر موحدة ومستمرة.

سهولة التعديل

من حيث التشغيل والتكيف ، يتطلب لحام الليزر QCW ضبطًا دقيقًا للعديد من المعلمات ، بما في ذلك تردد تكرار النبض ، وقوة الذروة ، وعرض النبض ، ودورة العمل ، والمزيد. يقوم اللحام بالليزر CW بتبسيط عملية التعديل ، مع التركيز بشكل رئيسي على الشكل الموجي والسرعة والطاقة وتجاهل الكمية ، مما يخفف بشكل كبير من الصعوبة التشغيلية.

التقدم التكنولوجي في اللحام بالليزر CW

في حين أن لحام الليزر QCW معروف بقوة الذروة العالية والمدخلات الحرارية المنخفضة ، فإنه مفيد للمكونات الحساسة للحرارة والمواد ذات الجدران الرقيقة للغاية ، والتقدم في تقنية اللحام بالليزر CW ، وخاصة بالنسبة للتطبيقات ذات الطاقة العالية (عادة ما تكون فوق 500 واط) ولحام تغلغل عميق بناءً على تأثير هيكل المفتاح ، وسّع نطاق التطبيق بشكل كبير. هذا النوع من الليزر مناسب بشكل خاص للمواد أكثر سمكًا من 1 مم ، مما يحقق نسبًا عالية الارتفاع (أكثر من 8: 1) على الرغم من المدخلات الحرارية المرتفعة نسبيًا.

لحام ليزر شبه مستمر (QCW)

توزيع الطاقة المركزة

يمثل QCW ، الذي يقف على "الموجة شبه الدقيقة" ، تقنية ليزر حيث ينبعث الليزر الضوء بطريقة متقطعة ، كما هو موضح في الشكل أ. على عكس توزيع الطاقة الموحدة للليزر المستمر الوضع الواحد ، تركز الليزر QCW طاقتها بشكل أكثر كثافة. يمنح هذا المميز ليزر QCW كثافة طاقة متفوقة ، وترجم إلى قدرات اختراق أقوى. إن التأثير المعدني الناتج يشبه شكل "مسمار" مع نسبة كبيرة من العمق إلى العرض ، مما يسمح ليزر QCW بالتفوق في التطبيقات التي تتضمن سبائك عالي الانعكاس ، ومواد حساسة للحرارة ، واللدينج الدقيق.

تعزيز الاستقرار وتقليل تداخل العمود

تتمثل إحدى المزايا الواضحة لحام الليزر في QCW في قدرتها على التخفيف من آثار عمود المعادن على معدل امتصاص المادة ، مما يؤدي إلى عملية أكثر استقرارًا. أثناء التفاعل بالليزر ، يمكن للتبخر الشديد أن يخلق مزيجًا من البخار المعدني والبلازما فوق تجمع الذوبان ، ويشار إليه عادة باسم عمود معدني. يمكن أن تحمي هذه العمود سطح المادة من الليزر ، مما تسبب في توصيل الطاقة غير المستقر وعيوب مثل التعثر ونقاط الانفجار والحفر. ومع ذلك ، فإن الانبعاث المتقطع لليزر QCW (على سبيل المثال ، ينفجر 5MS متبوعًا بقطر 10 مللي ثانية) يضمن أن كل نبضة ليزر تصل إلى سطح المادة غير المتأثر ببلوم المعادن ، مما يؤدي إلى عملية لحام مستقرة بشكل ملحوظ ، ومفيدة بشكل خاص لللحام الرقيق.

ديناميات تجمع الذوبان المستقرة

تعتبر ديناميات تجمع الذوبان ، وخاصة فيما يتعلق بالقوى التي تعمل على ثقب المفتاح ، حاسمة في تحديد جودة اللحام. تميل الليزر المستمر ، بسبب تعرضها المطول والمناطق المتأثرة بالحرارة الأكبر ، إلى إنشاء برك ذوبان أكبر مملوءة بالمعادن السائلة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى عيوب مرتبطة بتجمعات الذوبان الكبيرة ، مثل انهيار ثقب المفتاح. في المقابل ، تركز الطاقة المركزة ووقت التفاعل الأقصر للحام بالليزر QCW على تجمع الذوبان حول ثقب المفتاح ، مما يؤدي إلى توزيع قوة أكثر اتساقًا وانخفاض نسبة الإصابة بالمسامية ، والتصدع ، والترش.