Kontinuirano ili impulsno lasersko zavarivanje: Kako odabrati pravi način rada

Kupci laserskog zavarivanja često se suočavaju sa istim pitanjem u fazi specifikacije:kontinuirani talas (CW) ili impulsni?Odgovor nije jednostavno "puls za tanko, CW za debelo." Reflektivnost materijala, osjetljivost na toplinu, geometrija šava, potrebna dubina i vrijeme ciklusa guraju odluku u različitim smjerovima. Ovaj vodič prolazi kroz fiziku, karakteristike zraka, rezultate zavarivanja i logiku troškova, tako da možete uskladiti laserski način rada sa poslom -, a ne obrnuto.

Laser se može kategorizirati prema talasnoj dužini, aktivnom mediju ili načinu rada. Po talasnoj dužini, industrija se obično odnosi na infracrvene, vidljive i ultraljubičaste sisteme. Prema aktivnom mediju, izbori uključuju CO₂ lasere, lasere s vlaknima, Nd³⁺:YAG lasere- na čvrsto stanje, disk lasere, direktne diodne lasere (DDL) i lasere na boji. Način rada - način na koji se zrak isporučuje - je ono što je najvažnije za zavarivanje: kontinuirani talas (CW), kvazi-kontinuirani talas (QCW) ili impulsni.

Ako još uvijek uspoređujete koji laserski izvor odgovara vašoj aplikaciji, pogledajte naš članakupoređujući prednosti i nedostatke različitih tipova laseradaje uporedni--pregled CO₂, vlakana, Nd:YAG, diska i DDL platformi.

Unutar rezonatora svjetlost oscilira između ogledala. Kada stopa ponavljanja tih burstova ostane ispod praga, izlaz se isporučuje kao zasebni impulsi. Kada frekvencija pređe taj prag, pojedinačni impulsi se spajaju u kontinuirani tok. Ne postoji univerzalna frekvencijska granica koju koristi svaki proizvođač, ali praktična razlika je stvarna: impulsni sistemi isporučuju diskretne, visoko{3}}energetske pakete, dok CW sistemi isporučuju stabilan termalni ulaz.

Za širi uvod u ponašanje izvora topline, tipove spojeva i industrijske načine zavarivanja, počnite sosnove tehnologije laserskog zavarivanja.

Tabela 1: Praktična klasifikacija laserskih režima rada prema stopi ponavljanja. Granične vrijednosti su industrijski-referentni rasponi, a ne apsolutni pragovi.

Za fokusirano poređenje između CW i QCW posebno - uključujući efekat zavarivanja, prednosti i prikladnu primjenu - pročitajte vodič naPoređenje načina rada CW i QCW.

U rezanju metala, CW laseri se obično opisuju samo snagom. Kod pulsnog laserskog zavarivanja, četiri parametra definiraju proces: vršna impulsna snaga, trajanje impulsa (širina impulsa), stopa ponavljanja (frekvencija) i prosječna snaga. Odnos između njih je:

Prosječna snaga=vršna snaga impulsa × širina impulsa × stopa ponavljanja

Ova jednadžba je centralno ograničenje za bilo koji posao pulsnog zavarivanja. Impulsni Nd:YAG sistem prosječne snage 500 W i dalje može isporučiti vršne impulsne snage iznad 12 kW jer je energija spakovana u vrlo kratke, široko razdvojene rafale. Taj visoki omjer-prema-prosjeku je ono što čini pulsno zavarivanje efikasnim na reflektirajućim metalima i termički osjetljivim sklopovima.

Vlaknasti CW laseri dominiraju zavarivanjem velike-brzine sa dubokim-prodiranjem. Oni ne postižu istu vršnu snagu pojedinačnog-pulsa kao Nd:YAG, ali održavaju radni komad pod stabilnim termičkim opterećenjem pri velikim brzinama putovanja. DDL sistemi su sve konkurentniji u CW zavarivanju: kompaktni, električni efikasni i sa skoro-najvećim-profilom intenziteta koji ravnomjerno pokriva široke šavove.

Između dva ekstrema nalazi se QCW fiber lasersko zavarivanje. QCW sistemi ispuštaju kratke impulse pri stopama ponavljanja klase kHz-, kombinujući visoku vršnu snagu sa kontrolisanim radnim ciklusom. Za pregled tehnologije kako QCW premošćuje pulsnu i CW obradu, pogledajteQCW tehnologija laserskog zavarivanja vlakana pregled. Za mehaniku vršne snage - iza niza impulsa, pogledajteQCW struktura impulsa i vršna snaga.

Zamislite pulsno zavarivanje kao pokretač hrpe: svaki impuls daje snažan, lokaliziran udar, zatim se materijal hladi prije nego što stigne sljedeći impuls. Rezultat je duboka, uska zona{1}}zahvaćena toplinom (HAZ) i minimalno bočno širenje topline. Kontinuirano zavarivanje više liči na stabilan pištolj za eksere: niža pojedinačna energija impulsa, ali mnogo više udaraca u sekundi, tako da toplina neprekidno teče duž šava. Zavareni bazen ostaje otvoren duže, perla je šira, a penetracija se stvara kroz kontinuirani unos energije, a ne kroz diskretne rafale.

Nd:YAG impulsni laseri su klasičan izbor kada je važna precizna termička kontrola. Njihova visoka vršna snaga može prevladati reflektivnost aluminijuma, bakra i pozlaćenih-površina, a dugo-vreme između impulsa ograničava nakupljanje topline. Nasuprot tome, optički CW laseri pobjeđuju u brzini i stabilnosti: odličan kvalitet zraka, visoka efikasnost zidnog{4}}utikača i dugi servisni intervali. DDL dodaju još jednu opciju za aplikacije kojima je potrebno ravnomjerno grijanje na velikoj površini bez troškova sistema sa pumpom od vlakana ili lampe{6}}.

Profil grede se često zanemaruje, ali on određuje kako energija ulazi u materijal.

Laseri sa CW vlaknima obično proizvode aGausov snop: gustina snage je najveća u centru i opada eksponencijalno prema ivicama, dajući TEM₀₀ profil u obliku zvona{0}}. Ta čvrsta koncentracija stvara vrlo visok vršni intenzitet u fokusu, što Gaussove zrake čini idealnim za zavarivanje otvora za ključaonicu i fino rezanje visokog{2}}omjera-omjera. Naučite kako ta fokusirana energija pokreće duboke zavare u našem objašnjenjukako funkcioniše lasersko zavarivanje duboke penetracije.

Impulsni Nd:YAG i mnogi DDL sistemi isporučuju acilindar(ravni-gornji) snop: energija je raspoređena skoro ravnomjerno po tački, sa oštrim ivicama. Top-profili proizvode konzistentno taloženje energije na definisanom području, što je korisno za površinsku obradu, zavarivanje provodljivošću topline i preklapanje tankih- spojeva gdje je ravna, ponovljiva zona fuzije važnija od maksimalne dubine.

Vaš izbor profila stoga zavisi od toga da li je prioritet dubina, brzina ili uniformnost.

Pod ispravnim parametrima, CW vlakna laserski šav je gladak i ujednačen, često eliminirajući potrebu za daljnjim brušenjem ili poliranjem. Zrno je kontinuirano, linije prstiju su ujednačene, a unos topline je predvidljiv od početka do kraja. Zbog toga aplikacije za pogon automobila, sabirnice akumulatora i cijevi s debelim-zidovima favoriziraju zavarivanje CW vlakana.

Kontinuirano zavarivanje · Poluvodičko lasersko zavarivanje pocinčanih čeličnih limova

Pulsirani Nd:YAG zavar se čujno razlikuje: svaki impuls proizvodi kratak zvuk kuckanja, a očvrsnuta perla pokazuje poznati uzorak riblje-ljuske uobičajen za precizan TIG rad. U načinu-zavarivanja, svaki impuls stvara diskretni grumen, koji je idealan za mikroelektroniku, medicinske uređaje i sklopove senzora gdje spoj mora biti mali i termički izolovan od obližnjih komponenti.

Impulsno zavarivanje · Nd:YAG lasersko zavarivanje limova od nerđajućeg čelika

Pulsni skupovi parametara su složeniji od CW. Operater mora uravnotežiti širinu impulsa, vršnu snagu, frekvenciju, brzinu putovanja i oblik valnog oblika. Nasuprot tome, CW zavarivanje je uglavnom pitanje snage, brzine putovanja i položaja fokusa snopa. Ako kvalitet površine, poroznost ili prskanje postanu problem, pogledajteotklanjanje kvarova na aparatu za lasersko zavarivanjevodič za sistematsku dijagnostiku.

Laseri sa CW vlaknima zauzeli su značajan tržišni udio od CO₂ i Nd:YAG sistema. Oni su stabilniji, energetski{1}}efikasniji, brži i lakši za integraciju sa robotima i proizvodnim linijama industrije 4.0. Tipični dobici uključuju zupčanike za prijenos automobila, komponente motora, kućišta baterija, sabirnice i cijevi od nehrđajućeg čelika debelog-presjeka.

Nd:YAG pulsni laseri zadržavaju vrijednost gdje god je mali ukupni unos topline glavni problem: elektronika osjetljiva na toplinu-, mikro-zavareni medicinski instrumenti, tanki-aerokosmički dijelovi i reflektirajući plemeniti metali. Laseri s QCW vlaknima se također takmiče i ovdje, nudeći visoku vršnu snagu sa programabilnim oblikovanjem impulsa, ali Nd:YAG sistemi i dalje nude niže ulazne troškove i jednostavnije održavanje u mnogim malim{4}}lotovima i radnim{5}}postavkama.

Za-popravke male količine, rad na prototipu ili-fleksibilnost na lokaciji,Osnove ručnog laserskog zavarivačapodešavanje može premostiti oba načina, omogućavajući operaterima da prelaze između CW rada na tankim-limovima i impulsnog popravka mjesta bez mijenjanja mašina.

Gledajući unaprijed, procesi oblikovanja zraka, više-snopa i hibridnih laserskih procesa dodatno će zamagliti linije. Pitanje više nije "CW ili pulsno?" ali "koja kombinacija izvora, oblika zraka i kontrole impulsa rješava aplikaciju uz najnižu ukupnu cijenu?"

Koristite ovaj okvir za kratku-listu pravog načina prije nego što zatražite ponudu:

Tabela 2: Matrica odluke za impulsno naspram kontinuiranog laserskog zavarivanja. Vrijednosti su tipične karakteristike procesa, a ne apsolutne garancije. Uzorak-validacije zavarivanja se preporučuje prije puštanja u proizvodnju.

Zaključak:Odaberite pulsni kada dio ne podnosi toplinu, spoj je mali ili je materijal visoko reflektirajući. Odaberite CW kada su brzina, duboka penetracija i niska cijena po metru važniji od minimiziranja HAZ-a. Za poslove koji se nalaze između, QCW zavarivanje vlakana ili dual- sistem može biti najfleksibilniji put.

Ako vam je potrebno rješenje{0}}spremno za proizvodnju, pregledajte naš asortimanindustrijske mašine za lasersko zavarivanjeili istražite6-osni QCW laserski zavarivačza automatizovane QCW aplikacije. Pošaljite svoj materijal i detalje o spojevima nainfo@kingslaser.comza uzorak-ocjene zavara.