Quais são as diferenças entre o laser contínuo (CW) e o laser quase contínuo (QCW)?

Lasers de onda contínua (CW) e lasers de onda quase{0}contínua (QCW) são dois tipos de laser comumente usados ​​em diversas aplicações. Os lasers CW emitem um feixe contínuo de luz, enquanto os lasers QCW emitem uma série de pulsos curtos. Aqui estão algumas das diferenças entre esses dois tipos de laser:

Distribuição de energia gaussiana de laser CW de{0}modo único

Laser CW: CW é a abreviatura de "onda contínua", que significa laser de onda contínua. Ele atinge a saída do laser por meio de energia de excitação contínua, o que significa que o laser permanece ligado até parar. Os lasers CW normalmente têm potência de pico mais baixa e potência média mais alta.

Conforme mostrado na Figura 1, laser contínuo refere-se a um laser que pode emitir luz contínua e continuamente, conhecido coletivamente como laser contínuo. Geralmente, o corte de metal comum e a soldagem de cobre e alumínio são lasers contínuos, que são os mais utilizados. Os principais parâmetros para depuração contínua do processo a laser incluem: forma de onda de potência, quantidade de desfocagem, ponto de diâmetro do núcleo e velocidade;

Conforme mostrado na Figura 2, o diagrama esquemático da distribuição de energia gaussiana do laser contínuo-monomodo mostra a distribuição de energia da seção transversal de um feixe de laser. A energia média é a mais alta, e a periferia diminui por sua vez, mostrando uma distribuição gaussiana (distribuição normal).

Comparação de energia de pulso de laser QCW e soldagem de pulso

QCW é a abreviatura de "onda quase contínua", que significa laser de onda quase contínua. Conforme mostrado na Figura a do laser pulsado, o laser geralmente é um processo de emissão intermitente de luz; A Figura b mostra a distribuição de energia do laser. Comparado aos lasers contínuos de modo único, a distribuição de energia do QCW é mais concentrada, o que significa que o QCW tem uma densidade de energia mais alta (maior capacidade de penetração) do que os lasers contínuos.

Isso se reflete no aspecto metalográfico, o que significa que o QCW possui maior capacidade de penetração. O aspecto metalográfico produzido é semelhante ao de um prego, com maior proporção de aspecto. O pico de potência do laser e a alta densidade de energia do QCW o tornam adequado para ligas de alta resistência e materiais termicamente sensíveis. Existem enormes vantagens na microconectividade; A Figura c mostra o diagrama esquemático de soldagem do laser pulsado com diferentes frequências. Pode-se observar que a soldagem por pulso é relativamente estável, quase sem respingos.

Os lasers QCW usam principalmente uma tecnologia chamada Q-switching, que é um método eficaz para obter pulsos curtos de alta-energia. Ele comprime o laser contínuo de saída geral em pulsos extremamente estreitos para emissão, aumentando assim a potência de pico da fonte de luz em várias ordens de grandeza. Durante a comutação Q-, antes que o meio de ganho armazene energia suficiente, todo o ressonador laser mantém uma alta perda de cavidade. Neste momento, o laser não pode produzir oscilação do laser porque o limite é muito alto, de modo que o número de partículas de nível superior pode ser acumulado em grandes quantidades. Quando o acúmulo atinge o valor de saturação, a perda de cavidade reduz rapidamente para um valor muito pequeno, de modo que a maior parte da energia armazenada pelas partículas de nível superior será convertida em energia laser em um curto espaço de tempo. Gere uma forte saída de pulso de laser na extremidade de saída.

Por exemplo, um balão semelhante a um tambor redondo pode ser liberado de seu bocal e esvaziado lenta e continuamente, o que é chamado de laser contínuo. Ajustar o valor Q significa pressurizar o balão e inflá-lo instantaneamente, o que é aproximadamente o caso do QCW contínuo e do QCW.

Fig4 a Aparência do prego de selagem a laser CW, aparência da costura de solda reta, exame metalográfico da seção longitudinal; aparência de prego de vedação a laser QCW, aparência de solda reta, metalografia de seção longitudinal;

Para se aprofundar em como essa compressão de pulso e alta densidade de energia afetam o micro{0}processamento real, você pode ler nosso guia completo emotimizar a microssoldagem-a laser de fibra e escolher a fonte certa. Para uma análise básica desta tecnologia, explore nossa explicação completa deTecnologia de laser quase{0}}contínua QCW.

1. A aparência do QCW é semelhante à soldagem por pontos de pulso, com padrões de escamas de peixe, enquanto o laser contínuo tem uma curva suave e contínua;

2. Entrada de energia: entrada contínua de laser, entrada intermitente de pulso, refletida na metalografia, solda metalográfica longitudinal contínua de solda a laser, apenas pequenas flutuações, o laser de pulso pode ver claramente a perfuração a laser como emenda metalográfica a laser de ponto único, cada laser correspondente metalográfico claramente visível; Portanto, a soldagem contínua é mais forte do que a soldagem a laser QCW na resistência da junta de solda.

Comparação detalhada dos princípios de soldagem a laser contínua (CW) e quase{0}}contínua (QCW)

1. Evitar a influência das plumas na absorvância do material, tornando o processo mais estável: durante a interação entre o laser e o material, o material sofrerá forte evaporação, formando uma mistura de vapor metálico, plasma e outros gases acima da poça fundida, conhecidos coletivamente como plumas metálicas. Essas plumas metálicas protegerão o laser de atingir a superfície do material, resultando em potência instável do laser atingindo a superfície do material, resultando em defeitos como respingos, pontos de explosão e poços; No entanto, a soldagem por pulso de QCW é caracterizada pela saída de luz intermitente (5ms de saída de luz, 10ms de saída de luz intermitente e, em seguida, a próxima saída de luz), o que garante que cada golpe de laser na superfície do material não seja afetado por plumas metálicas, tornando-o mais estável em comparação à soldagem e tem vantagens na soldagem de placas finas.

2. Piscina de fusão estável: A tensão no buraco da fechadura da piscina de fusão, a longa duração da ação contínua do laser, a grande área de condução de calor, a grande área da piscina de fusão e a abundância de metal líquido tornam a piscina de fusão de soldagem contínua muito maior do que a piscina de fusão a laser QCW. Defeitos como poros, rachaduras e respingos estão intimamente relacionados à poça de fusão: se a poça de fusão for grande, a tensão superficial da poça de fusão diminui com o aumento da temperatura, e a poça de fusão grande é mais propensa ao colapso do buraco da fechadura, como mostrado em a3; Devido à energia mais concentrada e ao curto tempo de ação da soldagem a laser QCW, a poça de fusão existe principalmente ao redor do buraco da fechadura e a força é uniforme. A taxa relativa de ocorrência de poros, trincas e respingos é menor.

3. Zona afetada pelo calor de Saller: a ação contínua do laser no material transfere continuamente calor para o material, tornando o material fino altamente suscetível a deformações térmicas e defeitos como rachaduras causadas por tensões internas. O QCW atua intermitentemente no material, proporcionando-lhe tempo de resfriamento, tornando-o menor na zona afetada pelo calor e na entrada de calor, tornando-o mais adequado para o processamento de materiais finos; E materiais próximos a sensores térmicos só podem ser processados ​​com laser QCW.

4. Alta potência de pico: Com a mesma potência média de lasers contínuos e QCW, o QCW pode atingir maior potência de pico, maior densidade de energia, maior profundidade de fusão e penetração mais forte. QCW tem mais vantagens na soldagem de ligas de cobre e chapas de liga de alumínio. A densidade de energia de um laser contínuo com a mesma potência média é inferior ao QCW, o que pode fazer com que o laser não produza marcas de soldagem na superfície do material e todas elas sejam refletidas. Se o laser for muito alto, a taxa de absorção do laser aumentará drasticamente após atingir a fusão do material, e a entrada de calor aumentará repentinamente, resultando em profundidade de fusão e entrada de calor incontroláveis. Não pode ser usado na soldagem de placas finas e pode haver fenômenos de falha na produção de marcas de soldagem ou queima, o que não atende aos requisitos do processo.

Comparação detalhada de mecanismos de fechadura de soldagem a laser CW e QCW

Devido a essas características de ausência de-respingos e alta{1}}estabilidade, ondas quase-contínuas revolucionaram a fabricação de precisão. Saiba mais sobre a engenharia específica por trás desses sistemas em nosso artigo:O que é uma máquina de solda a laser de fibra QCW?

Como a duração do pulso é curta (geralmente vários milissegundos), o calor que entra na peça é minimizado, por isso é recomendado o uso de soldagem a laser pulsado ao redor do sensor térmico e materiais de parede extremamente finos. Ao mesmo tempo, devido à grande quantidade de energia transmitida no início do pulso, a soldagem a laser pulsado é frequentemente adequada para metais reflexivos. Geralmente chamado de "pulso aprimorado", o pico de potência no início do ciclo de pulso dura apenas uma pequena parte da duração total do pulso. Porém, sua potência é suficiente para romper a refletividade do material, mantendo uma potência média inferior, reduzindo assim o calor. Os lasers CW devem fornecer uma grande quantidade de energia para acoplar metais altamente reflexivos, e o calor gerado pode facilmente danificar as peças ou componentes dentro deles. A soldagem a laser de onda contínua CW é principalmente um laser de alta-potência com potência acima de 500 watts. De modo geral, este tipo de laser deve ser utilizado para placas com espessura igual ou superior a 1mm. O mecanismo de soldagem é uma soldagem de penetração profunda baseada no efeito buraco de fechadura, com uma grande proporção de mais de 8:1, mas um aporte de calor relativamente alto.

Finalmente, devido ao avanço da tecnologia laser, também existe tecnologia de modulação contínua de laser para obter soldagem por pulso de lasers contínuos, bem como soldagem por pulso de alta-frequência de lasers QCW.

No geral, tanto os lasers CW quanto os lasers QCW têm suas vantagens e desvantagens, dependendo da aplicação específica. Os lasers CW são adequados para aplicações que requerem um feixe de luz contínuo, enquanto os lasers QCW são adequados para aplicações que requerem pulsos curtos de alta energia. Portanto, é importante escolher o tipo certo de laser para sua aplicação específica para obter os melhores resultados.

Quer sua aplicação exija a alta potência de pico de um laser QCW para micro{0}componentes delicados ou a saída de energia contínua de um laser CW padrão para corte de metal espesso, selecionar o sistema industrial certo é crucial. Explore nosso-alto desempenhoMáquina de solda a laser de fibracategoria para encontrar a configuração personalizada perfeita para sua atualização de produção.