Quali sono le differenze tra laser continuo (CW) e laser quasi continuo (QCW)?

I laser a onda continua (CW) e i laser a onda quasi-continua (QCW) sono due tipi di laser comunemente utilizzati in varie applicazioni. I laser CW emettono un raggio di luce continuo, mentre i laser QCW emettono una serie di brevi impulsi. Ecco alcune delle differenze tra questi due tipi di laser:

Distribuzione gaussiana dell'energia del laser- monomodale CW

Laser CW: CW è l'abbreviazione di "continuous wave", che significa laser ad onda continua. Raggiunge l'emissione laser attraverso l'energia di eccitazione continua, il che significa che il laser rimane acceso finché non si ferma. I laser CW hanno tipicamente una potenza di picco inferiore e una potenza media più elevata.

Come mostrato nella Figura 1, il laser continuo si riferisce a un laser che può emettere luce in modo continuo e continuo, noto collettivamente come laser continuo. Generalmente, i comuni tagli dei metalli e la saldatura di rame e alluminio sono laser continui, che sono i più utilizzati. I parametri principali per il debugging continuo del processo laser includono: forma d'onda di potenza, quantità di sfocatura, punto del diametro del nucleo e velocità;

Come mostrato nella Figura 2, il diagramma schematico della distribuzione gaussiana dell'energia del laser continuo mono-modale mostra la distribuzione dell'energia della sezione trasversale di un raggio laser. L'energia media è la più alta, mentre la periferia diminuisce a sua volta, mostrando una distribuzione gaussiana (distribuzione normale).

Confronto tra energia dell'impulso laser QCW e saldatura a impulsi

QCW è l'abbreviazione di "quasi onda continua", che significa un laser a onda quasi continua. Come mostrato nella Figura a del Laser pulsato, il laser è solitamente un processo di emissione di luce intermittente; La figura b mostra la distribuzione dell'energia laser. Rispetto ai laser continui monomodali, la distribuzione di energia del QCW è più concentrata, il che significa che QCW ha una densità di energia più elevata (capacità di penetrazione più forte) rispetto ai laser continui.

Ciò si riflette nell'aspetto metallografico, il che significa che QCW ha una maggiore capacità di penetrazione. L'aspetto metallografico prodotto è simile a quello di un chiodo, con un rapporto d'aspetto più elevato. La potenza di picco del laser e l'elevata densità di energia di QCW lo rendono adatto per leghe ad alta resistenza e materiali termosensibili. Ci sono enormi vantaggi nella microconnettività; La figura c mostra lo schema di saldatura del laser pulsato con frequenze diverse. Si può vedere che la saldatura a impulsi è relativamente stabile e quasi senza spruzzi.

I laser QCW utilizzano principalmente una tecnologia chiamata Q-switching, che è un metodo efficace per ottenere brevi impulsi ad alta-energia. Comprime l'uscita generale del laser continuo in impulsi estremamente stretti per l'emissione, aumentando così la potenza di picco della sorgente luminosa di diversi ordini di grandezza. Durante la commutazione Q-, prima che il mezzo di guadagno immagazzini energia sufficiente, l'intero risonatore laser mantiene un'elevata perdita di cavità. In questo momento, il laser non può produrre oscillazioni laser perché la soglia è troppo alta, quindi il numero di particelle di livello superiore può essere accumulato in grandi quantità. Quando l'accumulo raggiunge il valore di saturazione, la perdita della cavità si riduce rapidamente a un valore molto piccolo, quindi la maggior parte dell'energia immagazzinata dalle particelle di livello superiore verrà convertita in energia laser in breve tempo, generando un forte impulso laser all'estremità di uscita.

Ad esempio, un palloncino simile a un tamburo rotondo può essere rilasciato dal suo ugello e sgonfiato lentamente e continuamente, il che viene chiamato laser continuo. La regolazione del valore Q significa pressurizzare il palloncino e gonfiarlo istantaneamente, il che è più o meno il caso del continuo e del QCW.

Fig4 a Aspetto del chiodo di sigillatura laser CW, aspetto del cordone di saldatura diritto, esame metallografico della sezione longitudinale; un aspetto del chiodo di sigillatura laser QCW, aspetto della saldatura diritta, metallografia della sezione longitudinale;

Per approfondire il modo in cui la compressione degli impulsi e l'elevata densità di energia influiscono sulla micro-elaborazione effettiva, puoi leggere la nostra guida completa suottimizzando la microsaldatura laser a fibra-e scegliendo la sorgente giusta. Per un'analisi fondamentale di questa tecnologia, esplora la nostra spiegazione completa diTecnologia laser quasi-continua QCW.

1. L'aspetto di QCW è simile alla saldatura a punti a impulsi, con motivi a squama di pesce, mentre il laser continuo ha una curva liscia e continua;

2. Ingresso energetico: ingresso laser continuo, ingresso intermittente a impulsi, riflesso sulla metallografia, saldatura laser continua metallografica longitudinale continua, solo lievi fluttuazioni, il laser a impulsi può vedere chiaramente la perforazione laser come la giunzione metallografica laser a punto singolo, ciascun laser corrispondente metallografico è chiaramente visibile; Pertanto, la saldatura continua è più resistente della saldatura laser QCW in termini di resistenza del giunto di saldatura.

Confronto dettagliato dei principi di saldatura laser continua (CW) e quasi-continua (QCW)

1. Evitare l'influenza dei pennacchi sull'assorbimento del materiale, rendendo il processo più stabile: durante l'interazione tra laser e materiale, il materiale subirà una grave evaporazione, formando una miscela di vapore metallico, plasma e altri gas sopra la vasca fusa, noti collettivamente come pennacchi metallici. Questi pennacchi metallici impediranno al laser di raggiungere la superficie del materiale, determinando una potenza laser instabile che raggiunge la superficie del materiale, con conseguenti difetti quali schizzi, punti di esplosione e cavità; Tuttavia, la saldatura a impulsi di QCW è caratterizzata da un'emissione di luce intermittente (5 ms di emissione di luce, 10 ms di emissione di luce intermittente e quindi l'emissione di luce successiva), che garantisce che ogni colpo laser sulla superficie del materiale non sia influenzato da pennacchi metallici, rendendolo più stabile rispetto alla saldatura e presenta vantaggi nella saldatura di lamiere sottili.

2. Pool di fusione stabile: lo stress sul buco della serratura del pool di fusione, la lunga durata dell'azione laser continua, l'ampia area di conduzione del calore, l'ampia area del pool di fusione e l'abbondanza di metallo liquido rendono il pool di saldatura continua molto più grande del pool di fusione laser QCW. Difetti come pori, crepe e schizzi sono strettamente correlati alla piscina fusa: se la piscina fusa è grande, la tensione superficiale della piscina fusa diminuisce con l'aumentare della temperatura e la piscina fusa grande è più incline al collasso del buco della serratura, come mostrato in a3; A causa dell'energia più concentrata e del breve tempo di azione della saldatura laser QCW, il bagno di fusione si trova principalmente attorno al buco della serratura e la forza è uniforme. Il tasso relativo di comparsa di pori, crepe e schizzi è inferiore.

3. Zona Saller interessata dal calore: l'azione laser continua sul materiale trasferisce continuamente calore al materiale, rendendo il materiale sottile altamente suscettibile alla deformazione termica e ai difetti come crepe causate da stress interno. QCW agisce in modo intermittente sul materiale, concedendogli tempo di raffreddamento, rendendolo più piccolo nella zona termicamente interessata e nell'apporto termico, rendendolo più adatto alla lavorazione di materiali sottili; E i materiali vicini ai sensori termici possono essere lavorati solo utilizzando il laser QCW.

4. Potenza di picco elevata: con la stessa potenza media dei laser continui e QCW, QCW può raggiungere una potenza di picco più elevata, una densità di energia più elevata, una maggiore profondità di fusione e una penetrazione più forte. QCW presenta più vantaggi nella saldatura di lamiere in lega di rame e lega di alluminio. La densità di energia di un laser continuo con la stessa potenza media è inferiore a QCW, il che potrebbe far sì che il laser non riesca a produrre segni di saldatura sulla superficie del materiale e che tutti questi vengano riflessi. Se il laser è troppo alto, il tasso di assorbimento del laser aumenterà notevolmente dopo aver raggiunto la fusione del materiale e l'apporto di calore aumenterà improvvisamente, con conseguente profondità di fusione e apporto di calore incontrollabili. Non può essere utilizzato nella saldatura di lamiere sottili e potrebbero verificarsi fenomeni di mancata produzione di segni di saldatura o di bruciatura, che non possono soddisfare i requisiti del processo.

Confronto dettagliato dei meccanismi di saldatura laser CW e QCW

A causa di queste caratteristiche di assenza di-spruzzi e di elevata-stabilità, le onde quasi-continue hanno rivoluzionato la produzione di precisione. Scopri di più sull'ingegneria specifica alla base di questi sistemi nel nostro articolo:Cos'è una saldatrice laser a fibra QCW?

Poiché la durata dell'impulso è breve (solitamente diversi millisecondi), il calore che entra nella parte è ridotto al minimo, pertanto si consiglia di utilizzare la saldatura laser pulsata attorno al sensore termico e materiali con pareti estremamente sottili. Allo stesso tempo, a causa della grande quantità di energia trasmessa all'inizio dell'impulso, la saldatura laser pulsata è spesso adatta per metalli riflettenti. Solitamente definito "impulso potenziato", il picco di potenza all'inizio del ciclo di impulsi dura solo per una piccola parte della durata totale dell'impulso. Tuttavia, la sua potenza è sufficiente per superare la riflettività del materiale mantenendo una potenza media inferiore, riducendo così il calore. I laser CW devono fornire una grande quantità di energia per accoppiare metalli altamente riflettenti e il calore generato può facilmente danneggiare le parti o i componenti al loro interno. La saldatura laser a onda continua CW è per lo più laser ad alta-potenza con potenza superiore a 500 watt. In generale, questo tipo di laser dovrebbe essere utilizzato per piastre con uno spessore di 1 mm o più. Il meccanismo di saldatura è una saldatura a penetrazione profonda basata sull'effetto buco della serratura, con un ampio rapporto di aspetto superiore a 8:1, ma un apporto di calore relativamente elevato.

Infine, grazie al progresso della tecnologia laser, esiste anche la tecnologia di modulazione laser continua per ottenere la saldatura a impulsi dei laser continui, nonché la saldatura a impulsi ad alta-frequenza dei laser QCW.

Nel complesso, sia i laser CW che i laser QCW presentano vantaggi e svantaggi, a seconda dell’applicazione specifica. I laser CW sono adatti per applicazioni che richiedono un fascio di luce continuo, mentre i laser QCW sono adatti per applicazioni che richiedono brevi impulsi ad alta energia. Pertanto, è importante scegliere il giusto tipo di laser per la propria applicazione specifica per ottenere i migliori risultati.

Sia che la tua applicazione richieda l'elevata potenza di picco di un laser QCW per micro-componenti delicati o l'energia in uscita continua di un laser CW standard per il taglio di metalli spessi, la scelta del giusto sistema industriale è fondamentale. Esplora le nostre-prestazioni elevateSaldatrice laser a fibracategoria per trovare la configurazione personalizzata perfetta per il tuo upgrade di produzione.