สมัครรับข่าวสารจากโซเชียลมีเดียของเรา
เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง
CW ย่อมาจาก "Continuous Wave" หมายถึงระบบเลเซอร์ที่สามารถให้แสงเลเซอร์ได้อย่างต่อเนื่องตลอดการทำงาน เลเซอร์ CW มีลักษณะเด่นคือสามารถปล่อยแสงเลเซอร์ได้อย่างต่อเนื่องจนกระทั่งการทำงานสิ้นสุดลง โดยเลเซอร์ประเภทนี้จะมีกำลังสูงสุดต่ำกว่าและมีกำลังเฉลี่ยสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่น
การใช้งานที่ครอบคลุม
เนื่องจากเลเซอร์ CW มีเอาต์พุตต่อเนื่อง จึงถูกนำไปใช้ในสาขาต่างๆ เช่น การตัดโลหะและการเชื่อมทองแดงและอลูมิเนียม ทำให้เป็นเลเซอร์ประเภทหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปและแพร่หลายที่สุด ความสามารถในการส่งเอาต์พุตพลังงานที่สม่ำเสมอทำให้เลเซอร์ชนิดนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งทั้งในสถานการณ์การประมวลผลที่แม่นยำและการผลิตจำนวนมาก
พารามิเตอร์การปรับกระบวนการ
การปรับเลเซอร์ CW เพื่อประสิทธิภาพกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดนั้นต้องเน้นที่พารามิเตอร์หลักหลายประการ เช่น รูปคลื่นพลังงาน ปริมาณการเบลอ เส้นผ่านศูนย์กลางจุดลำแสง และความเร็วในการประมวลผล การปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ให้แม่นยำถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุผลลัพธ์การประมวลผลที่ดีที่สุด ช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและคุณภาพในการดำเนินการตัดด้วยเลเซอร์
แผนภาพพลังงานเลเซอร์ต่อเนื่อง
ลักษณะการกระจายพลังงาน
คุณลักษณะที่โดดเด่นของเลเซอร์ CW คือการกระจายพลังงานแบบเกาส์เซียน ซึ่งการกระจายพลังงานของหน้าตัดลำแสงเลเซอร์จะลดลงจากจุดศูนย์กลางออกไปด้านนอกในรูปแบบเกาส์เซียน (การกระจายแบบปกติ) ลักษณะการกระจายนี้ทำให้เลเซอร์ CW สามารถโฟกัสได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพในการประมวลผลสูงมาก โดยเฉพาะในแอปพลิเคชันที่ต้องใช้พลังงานเข้มข้น
แผนภาพการกระจายพลังงานเลเซอร์ CW
ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW)
มุมมองโครงสร้างจุลภาค
การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของโลหะเผยให้เห็นข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) เมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยพัลส์แบบคลื่นต่อเนื่องกึ่งหนึ่ง (QCW) การเชื่อมด้วยพัลส์ QCW ซึ่งถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดความถี่ ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 500 เฮิรตซ์ ต้องเผชิญกับการแลกเปลี่ยนระหว่างอัตราการทับซ้อนและความลึกในการเจาะ อัตราการทับซ้อนที่ต่ำส่งผลให้ความลึกไม่เพียงพอ ในขณะที่อัตราการทับซ้อนที่สูงจะจำกัดความเร็วในการเชื่อม ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ในทางตรงกันข้าม การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบ CW จะทำให้การเชื่อมมีประสิทธิภาพและต่อเนื่อง โดยการเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเลเซอร์และหัวเชื่อมที่เหมาะสม วิธีนี้พิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการความสมบูรณ์ของซีลสูง
การพิจารณาผลกระทบจากความร้อน
จากมุมมองของผลกระทบจากความร้อน การเชื่อมด้วยเลเซอร์พัลส์ QCW ประสบปัญหาการทับซ้อนกัน ส่งผลให้ต้องให้ความร้อนบริเวณรอยเชื่อมซ้ำๆ กัน ซึ่งอาจนำไปสู่ความไม่สอดคล้องกันระหว่างโครงสร้างจุลภาคของโลหะและวัสดุต้นทาง รวมถึงขนาดการเคลื่อนตัวและอัตราการระบายความร้อนที่แตกต่างกัน ส่งผลให้มีความเสี่ยงต่อการแตกร้าวเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW หลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้ด้วยการให้กระบวนการให้ความร้อนที่สม่ำเสมอและต่อเนื่องมากขึ้น
ความสะดวกในการปรับแต่ง
ในด้านการทำงานและการปรับแต่ง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จำเป็นต้องมีการปรับแต่งพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างพิถีพิถัน เช่น ความถี่การทำซ้ำของพัลส์ กำลังสูงสุด ความกว้างของพัลส์ รอบการทำงาน และอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW ทำให้กระบวนการปรับแต่งง่ายขึ้น โดยเน้นที่รูปคลื่น ความเร็ว กำลัง และปริมาณการเบลอเป็นหลัก ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการทำงานได้อย่างมาก
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW
แม้ว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จะขึ้นชื่อในเรื่องกำลังไฟฟ้าสูงสุดและปริมาณความร้อนที่ต่ำ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเชื่อมชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนและวัสดุที่มีผนังบางมาก แต่ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอพพลิเคชั่นที่มีกำลังไฟฟ้าสูง (โดยทั่วไปจะมากกว่า 500 วัตต์) และการเชื่อมแบบเจาะลึกตามเอฟเฟกต์รูกุญแจ ได้ขยายขอบเขตการใช้งานและประสิทธิภาพอย่างมาก เลเซอร์ประเภทนี้เหมาะเป็นพิเศษสำหรับวัสดุที่มีความหนามากกว่า 1 มม. โดยให้อัตราส่วนความกว้างยาวสูง (มากกว่า 8:1) แม้จะมีปริมาณความร้อนค่อนข้างสูง
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (QCW)
การกระจายพลังงานแบบมุ่งเน้น
QCW ย่อมาจาก "Quasi-Continuous Wave" เป็นเทคโนโลยีเลเซอร์ที่เลเซอร์จะปล่อยแสงในลักษณะไม่ต่อเนื่องดังที่แสดงไว้ในรูป ก. เลเซอร์ QCW จะรวมพลังงานไว้อย่างหนาแน่นกว่า ซึ่งแตกต่างจากเลเซอร์ต่อเนื่องโหมดเดียวที่กระจายพลังงานสม่ำเสมอ คุณลักษณะนี้ทำให้เลเซอร์ QCW มีความหนาแน่นของพลังงานที่เหนือกว่า ส่งผลให้มีความสามารถในการเจาะทะลุได้ดีกว่า ผลลัพธ์ทางโลหะวิทยาที่ได้จะคล้ายกับรูปทรง "ตะปู" โดยมีอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างที่สำคัญ ทำให้เลเซอร์ QCW สามารถนำไปใช้ได้อย่างยอดเยี่ยมในงานที่เกี่ยวข้องกับโลหะผสมที่มีการสะท้อนแสงสูง วัสดุที่ไวต่อความร้อน และการเชื่อมไมโครที่แม่นยำ
เพิ่มเสถียรภาพและลดการรบกวนของควัน
ข้อดีอย่างหนึ่งของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW คือ ความสามารถในการลดผลกระทบของกลุ่มโลหะต่ออัตราการดูดซับของวัสดุ ซึ่งทำให้กระบวนการมีความเสถียรมากขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยาระหว่างเลเซอร์กับวัสดุ การระเหยอย่างรุนแรงสามารถสร้างส่วนผสมของไอโลหะและพลาสมาเหนือแอ่งหลอมเหลว ซึ่งมักเรียกกันว่ากลุ่มโลหะ กลุ่มนี้สามารถป้องกันพื้นผิวของวัสดุจากเลเซอร์ ทำให้เกิดการจ่ายพลังงานที่ไม่เสถียรและเกิดข้อบกพร่อง เช่น การกระเซ็น จุดระเบิด และหลุม อย่างไรก็ตาม การปล่อยแสงเลเซอร์ QCW เป็นระยะๆ (เช่น การระเบิด 5 มิลลิวินาทีตามด้วยช่วงหยุด 10 มิลลิวินาที) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าพัลส์เลเซอร์แต่ละพัลส์จะไปถึงพื้นผิวของวัสดุโดยไม่ได้รับผลกระทบจากกลุ่มโลหะ ส่งผลให้กระบวนการเชื่อมมีความเสถียรอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแผ่นบาง
ไดนามิกของ Melt Pool ที่เสถียร
พลวัตของแอ่งหลอมโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของแรงที่กระทำต่อรูกุญแจ มีความสำคัญในการกำหนดคุณภาพของการเชื่อม เลเซอร์ต่อเนื่องมักสร้างแอ่งหลอมโลหะขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยโลหะเหลว เนื่องจากได้รับแสงเป็นเวลานานและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่มีขนาดใหญ่ สิ่งนี้อาจนำไปสู่ข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับแอ่งหลอมโลหะขนาดใหญ่ เช่น การยุบตัวของรูกุญแจ ในทางตรงกันข้าม พลังงานที่โฟกัสและเวลาปฏิสัมพันธ์ที่สั้นกว่าของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จะทำให้แอ่งหลอมโลหะรวมตัวอยู่รอบ ๆ รูกุญแจ ส่งผลให้แรงกระจายสม่ำเสมอมากขึ้น และเกิดรูพรุน รอยแตกร้าว และการกระเซ็นน้อยลง
พื้นที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด (HAZ)
การเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่องทำให้วัสดุได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้มีการนำความร้อนเข้าไปในวัสดุในปริมาณมาก ซึ่งอาจทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่ไม่พึงประสงค์และข้อบกพร่องที่เกิดจากความเค้นในวัสดุที่มีความบาง เลเซอร์ QCW ที่มีการทำงานเป็นระยะๆ ช่วยให้วัสดุมีเวลาเย็นตัวลง จึงลดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและปริมาณความร้อนที่เข้ามา ทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีความบางและส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน
พลังพีคที่สูงขึ้น
แม้ว่าจะมีกำลังเฉลี่ยเท่ากับเลเซอร์ต่อเนื่อง แต่เลเซอร์ QCW ก็มีกำลังสูงสุดและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า ส่งผลให้สามารถเจาะลึกได้ลึกขึ้นและมีความสามารถในการเชื่อมที่แข็งแกร่งขึ้น ข้อได้เปรียบนี้เด่นชัดเป็นพิเศษในการเชื่อมแผ่นโลหะบางของทองแดงและโลหะผสมอลูมิเนียม ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ต่อเนื่องที่มีกำลังเฉลี่ยเท่ากันอาจไม่สามารถทำเครื่องหมายบนพื้นผิวของวัสดุได้เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำกว่า ซึ่งทำให้เกิดการสะท้อนกลับ เลเซอร์ต่อเนื่องที่มีกำลังสูงแม้จะมีความสามารถในการหลอมละลายวัสดุได้ แต่สามารถดูดซับได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังการหลอมละลาย ทำให้ความลึกของการหลอมละลายและปริมาณความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะบาง และอาจส่งผลให้ไม่มีเครื่องหมายหรือเกิดการไหม้ และไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการ
การเปรียบเทียบผลการเชื่อมระหว่างเลเซอร์ CW และ QCW
ก. เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW):
- ลักษณะของเล็บที่ปิดด้วยเลเซอร์
- ลักษณะของรอยเชื่อมตรง
- แผนผังวงจรการปล่อยแสงเลเซอร์
- หน้าตัดตามยาว
ข. เลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องเสมือน (QCW):
- ลักษณะของเล็บที่ปิดด้วยเลเซอร์
- ลักษณะของรอยเชื่อมตรง
- แผนผังวงจรการปล่อยแสงเลเซอร์
- หน้าตัดตามยาว
- * ที่มา: บทความโดย Willdong ผ่านบัญชีสาธารณะ WeChat LaserLWM
- * ลิงก์บทความต้นฉบับ: https://mp.weixin.qq.com/s/8uCC5jARz3dcgP4zusu-FA.
- เนื้อหาบทความนี้จัดทำขึ้นเพื่อการเรียนรู้และการสื่อสารเท่านั้น และลิขสิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียนต้นฉบับ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเพื่อลบบทความดังกล่าว
QCW Laser จาก Lumispot Tech :
เลเซอร์ CW :
เวลาโพสต์ : 05 มี.ค. 2567