สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อรับโพสต์ทันที
เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง
CW ย่อมาจาก "Continuous Wave" หมายถึงระบบเลเซอร์ที่สามารถปล่อยแสงเลเซอร์ได้อย่างต่อเนื่องตลอดการทำงาน เลเซอร์ CW โดดเด่นด้วยความสามารถในการปล่อยแสงเลเซอร์อย่างต่อเนื่องจนกระทั่งหยุดการทำงาน เลเซอร์ CW จึงมีกำลังสูงสุดต่ำกว่าและกำลังเฉลี่ยสูงกว่าเมื่อเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่น
การใช้งานที่หลากหลาย
ด้วยคุณสมบัติเอาต์พุตต่อเนื่อง เลเซอร์ CW จึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในสาขาต่างๆ เช่น การตัดโลหะและการเชื่อมทองแดงและอะลูมิเนียม ทำให้เป็นหนึ่งในเลเซอร์ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ความสามารถในการจ่ายพลังงานที่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอทำให้เลเซอร์ CW มีประโยชน์อย่างยิ่งทั้งในกระบวนการแปรรูปที่มีความแม่นยำและการผลิตจำนวนมาก
พารามิเตอร์การปรับกระบวนการ
การปรับเลเซอร์ CW เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของกระบวนการต้องอาศัยการให้ความสำคัญกับพารามิเตอร์สำคัญหลายประการ ได้แก่ รูปคลื่นกำลัง ปริมาณการเบลอ เส้นผ่านศูนย์กลางจุดลำแสง และความเร็วในการประมวลผล การปรับพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุผลลัพธ์การประมวลผลที่ดีที่สุด เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและคุณภาพในการดำเนินงานตัดเฉือนด้วยเลเซอร์
แผนภาพพลังงานเลเซอร์ต่อเนื่อง
ลักษณะการกระจายพลังงาน
คุณสมบัติที่โดดเด่นอย่างหนึ่งของเลเซอร์ CW คือการกระจายพลังงานแบบเกาส์เซียน ซึ่งการกระจายพลังงานของหน้าตัดลำแสงเลเซอร์จะลดลงจากจุดศูนย์กลางออกไปด้านนอกในรูปแบบเกาส์เซียน (การกระจายแบบปกติ) คุณสมบัติการกระจายนี้ช่วยให้เลเซอร์ CW มีความแม่นยำในการโฟกัสและประสิทธิภาพการประมวลผลที่สูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการการใช้พลังงานเข้มข้น
แผนภาพการกระจายพลังงานเลเซอร์ CW
ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW)
มุมมองโครงสร้างจุลภาค
การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของโลหะเผยให้เห็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) เมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยพัลส์แบบคลื่นกึ่งต่อเนื่อง (QCW) การเชื่อมด้วยพัลส์แบบ QCW ซึ่งถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดความถี่ โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 500 เฮิรตซ์ ต้องเผชิญกับการแลกเปลี่ยนระหว่างอัตราการเหลื่อมซ้อนและความลึกในการเจาะ อัตราการเหลื่อมซ้อนที่ต่ำส่งผลให้ความลึกไม่เพียงพอ ในขณะที่อัตราการเหลื่อมซ้อนที่สูงจะจำกัดความเร็วในการเชื่อม ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ในทางตรงกันข้าม การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบ CW ทำให้เกิดการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพและต่อเนื่อง โดยการเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเลเซอร์และหัวเชื่อมที่เหมาะสม วิธีการนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้อย่างยิ่งในงานที่ต้องการความสมบูรณ์ของซีลสูง
การพิจารณาผลกระทบจากความร้อน
จากมุมมองของผลกระทบจากความร้อน การเชื่อมด้วยเลเซอร์พัลส์ QCW มักประสบปัญหาการเหลื่อมซ้อนกัน ซึ่งนำไปสู่ความร้อนซ้ำๆ บริเวณรอยเชื่อม ซึ่งอาจนำไปสู่ความไม่สอดคล้องกันระหว่างโครงสร้างจุลภาคของโลหะและวัสดุหลัก รวมถึงความแตกต่างของขนาดความคลาดเคลื่อนและอัตราการเย็นตัว ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกร้าว ในทางกลับกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW สามารถหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้ด้วยการให้ความร้อนที่สม่ำเสมอและต่อเนื่องมากขึ้น
ความสะดวกในการปรับแต่ง
ในด้านการใช้งานและการปรับแต่ง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จำเป็นต้องปรับแต่งพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างพิถีพิถัน เช่น ความถี่การทำซ้ำของพัลส์ กำลังสูงสุด ความกว้างของพัลส์ รอบการทำงาน และอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW ช่วยให้กระบวนการปรับแต่งง่ายขึ้น โดยเน้นที่รูปคลื่น ความเร็ว กำลัง และปริมาณการเบลอเป็นหลัก ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการใช้งานได้อย่างมาก
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW
แม้ว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จะขึ้นชื่อเรื่องกำลังสูงสุดที่สูงและปริมาณความร้อนต่ำ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเชื่อมชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนและวัสดุที่มีผนังบางมาก แต่ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกำลังสูง (โดยทั่วไปมากกว่า 500 วัตต์) และการเชื่อมแบบเจาะลึกโดยใช้เอฟเฟกต์รูกุญแจ ได้ขยายขอบเขตการใช้งานและประสิทธิภาพอย่างมาก เลเซอร์ประเภทนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีความหนามากกว่า 1 มม. ให้อัตราส่วนภาพสูง (มากกว่า 8:1) แม้จะมีปริมาณความร้อนค่อนข้างสูง
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องกึ่งหนึ่ง (QCW)
การกระจายพลังงานแบบมุ่งเน้น
QCW ย่อมาจาก "Quasi-Continuous Wave" หมายถึงเทคโนโลยีเลเซอร์ที่เลเซอร์เปล่งแสงแบบไม่ต่อเนื่อง ดังแสดงในรูป ก. เลเซอร์ QCW มีการกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอกว่าเลเซอร์ต่อเนื่องแบบโหมดเดียว เลเซอร์ QCW มีการรวมพลังงานไว้อย่างหนาแน่นกว่า คุณสมบัตินี้ทำให้เลเซอร์ QCW มีความหนาแน่นของพลังงานที่เหนือกว่า ส่งผลให้มีความสามารถในการทะลุทะลวงที่แข็งแกร่งขึ้น ผลลัพธ์ทางโลหะวิทยาที่ออกมาคล้ายกับรูปทรง "ตะปู" ที่มีอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างสูง ทำให้เลเซอร์ QCW โดดเด่นในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับโลหะผสมที่มีการสะท้อนแสงสูง วัสดุที่ไวต่อความร้อน และการเชื่อมไมโครแบบละเอียด
เพิ่มเสถียรภาพและลดการรบกวนของควัน
ข้อดีอย่างหนึ่งที่โดดเด่นของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW คือความสามารถในการลดผลกระทบของควันโลหะต่ออัตราการดูดซับของวัสดุ ทำให้กระบวนการเชื่อมมีเสถียรภาพมากขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยาระหว่างเลเซอร์กับวัสดุ การระเหยอย่างรุนแรงสามารถสร้างส่วนผสมของไอโลหะและพลาสมาเหนือแหล่งหลอมเหลว ซึ่งมักเรียกว่าควันโลหะ ควันนี้สามารถป้องกันพื้นผิวของวัสดุจากเลเซอร์ ทำให้เกิดการจ่ายพลังงานที่ไม่เสถียรและข้อบกพร่องต่างๆ เช่น การกระเด็น การระเบิด และหลุม อย่างไรก็ตาม การปล่อยแสงเลเซอร์ QCW เป็นระยะ (เช่น การระเบิด 5 มิลลิวินาที ตามด้วยการหยุด 10 มิลลิวินาที) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าพัลส์เลเซอร์แต่ละพัลส์จะไปถึงพื้นผิวของวัสดุโดยไม่ได้รับผลกระทบจากควันโลหะ ส่งผลให้กระบวนการเชื่อมมีเสถียรภาพอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแผ่นบาง
ไดนามิกของ Melt Pool ที่เสถียร
พลวัตของแอ่งหลอมเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของแรงที่กระทำต่อรูกุญแจ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดคุณภาพของรอยเชื่อม เลเซอร์แบบต่อเนื่องซึ่งสัมผัสกับความร้อนเป็นเวลานานและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดใหญ่กว่า มีแนวโน้มที่จะสร้างแอ่งหลอมเหลวขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยโลหะเหลว ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับแอ่งหลอมเหลวขนาดใหญ่ เช่น การยุบตัวของรูกุญแจ ในทางตรงกันข้าม พลังงานที่รวมศูนย์และเวลาปฏิกิริยาที่สั้นกว่าของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จะทำให้แอ่งหลอมเหลวรวมตัวอยู่รอบรูกุญแจ ส่งผลให้การกระจายแรงสม่ำเสมอมากขึ้น และการเกิดรูพรุน รอยแตกร้าว และการกระเด็นของโลหะลดลง
โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด (HAZ)
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบต่อเนื่องทำให้วัสดุได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดการนำความร้อนเข้าสู่วัสดุอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจก่อให้เกิดการเสียรูปจากความร้อนที่ไม่พึงประสงค์และข้อบกพร่องที่เกิดจากความเค้นในวัสดุบาง เลเซอร์ QCW ที่มีการทำงานแบบไม่ต่อเนื่องช่วยให้วัสดุมีเวลาเย็นตัวลง จึงช่วยลดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า ทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุบางและชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อน
พลังงานสูงสุดที่สูงขึ้น
แม้จะมีกำลังเฉลี่ยเท่ากับเลเซอร์แบบต่อเนื่อง แต่เลเซอร์ QCW ก็มีกำลังสูงสุดและความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า ส่งผลให้สามารถเจาะลึกได้ลึกขึ้นและมีความสามารถในการเชื่อมที่แข็งแกร่งขึ้น ข้อได้เปรียบนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในการเชื่อมแผ่นบางของโลหะผสมทองแดงและอลูมิเนียม ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์แบบต่อเนื่องที่มีกำลังเฉลี่ยเท่ากันอาจไม่สามารถทำเครื่องหมายบนพื้นผิวของวัสดุได้เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า ซึ่งนำไปสู่การสะท้อนกลับ เลเซอร์แบบต่อเนื่องกำลังสูงแม้จะมีความสามารถในการหลอมละลายวัสดุได้ แต่อาจมีอัตราการดูดซับที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากการหลอมละลาย ทำให้เกิดความลึกของการหลอมละลายและความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นบาง และอาจส่งผลให้เกิดรอยไหม้หรือรอยไหม้ ซึ่งไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการ
การเปรียบเทียบผลการเชื่อมระหว่างเลเซอร์ CW และ QCW
ก. เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW):
- ลักษณะของเล็บที่ปิดผนึกด้วยเลเซอร์
- ลักษณะของรอยเชื่อมตรง
- แผนผังของการปล่อยแสงเลเซอร์
- หน้าตัดตามยาว
ข. เลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องกึ่งหนึ่ง (QCW):
- ลักษณะของเล็บที่ปิดผนึกด้วยเลเซอร์
- ลักษณะของรอยเชื่อมตรง
- แผนผังของการปล่อยแสงเลเซอร์
- หน้าตัดตามยาว
- * ที่มา: บทความโดย Willdong ผ่านบัญชีสาธารณะ WeChat LaserLWM
- * ลิงก์บทความต้นฉบับ: https://mp.weixin.qq.com/s/8uCC5jARz3dcgP4zusu-FA.
- เนื้อหาบทความนี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการเรียนรู้และการสื่อสารเท่านั้น และลิขสิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียนต้นฉบับ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเพื่อลบออก
QCW Laser จาก Lumispot Tech :
เลเซอร์ CW :
เวลาโพสต์: 5 มี.ค. 2567