สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อโพสต์พร้อมท์
เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง
CW เป็นตัวย่อของ "Continuous Wave" หมายถึงระบบเลเซอร์ที่สามารถให้เอาต์พุตเลเซอร์ได้อย่างต่อเนื่องระหว่างการทำงาน เลเซอร์ CW มีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยความสามารถในการปล่อยเลเซอร์อย่างต่อเนื่องจนกระทั่งหยุดทำงาน โดยมีกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ต่ำกว่าและกำลังเฉลี่ยที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่น
แอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย
เนื่องจากคุณสมบัติเอาต์พุตที่ต่อเนื่อง เลเซอร์ CW จึงพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในด้านต่างๆ เช่น การตัดโลหะและการเชื่อมทองแดงและอลูมิเนียม ทำให้เลเซอร์เป็นประเภทเลเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปและแพร่หลายที่สุด ความสามารถในการส่งมอบพลังงานที่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอทำให้เป็นสิ่งที่ประเมินค่าไม่ได้ทั้งในสถานการณ์การประมวลผลที่แม่นยำและการผลิตจำนวนมาก
พารามิเตอร์การปรับกระบวนการ
การปรับเลเซอร์ CW เพื่อประสิทธิภาพกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดเกี่ยวข้องกับการมุ่งเน้นไปที่พารามิเตอร์หลักหลายประการ รวมถึงรูปคลื่นกำลัง จำนวนการพร่ามัว เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสง และความเร็วในการประมวลผล การปรับพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการบรรลุผลการประมวลผลที่ดีที่สุด ซึ่งรับประกันประสิทธิภาพและคุณภาพในการดำเนินการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์
แผนภาพพลังงานเลเซอร์ต่อเนื่อง
ลักษณะการกระจายพลังงาน
คุณลักษณะที่โดดเด่นของเลเซอร์ CW คือการกระจายพลังงานแบบเกาส์เซียน โดยการกระจายพลังงานของหน้าตัดของลำแสงเลเซอร์จะลดลงจากจุดศูนย์กลางออกไปด้านนอกในรูปแบบเกาส์เซียน (การกระจายแบบปกติ) คุณลักษณะการกระจายนี้ช่วยให้เลเซอร์ CW บรรลุความแม่นยำในการโฟกัสและประสิทธิภาพการประมวลผลที่สูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการการใช้พลังงานแบบเข้มข้น
แผนภาพการกระจายพลังงานเลเซอร์ CW
ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW)
มุมมองโครงสร้างจุลภาค
การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของโลหะเผยให้เห็นข้อดีที่ชัดเจนของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) มากกว่าการเชื่อมแบบพัลส์แบบคลื่นต่อเนื่องแบบกึ่งต่อเนื่อง (QCW) การเชื่อมแบบพัลส์ QCW ซึ่งถูกจำกัดโดยขีดจำกัดความถี่ โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 500 เฮิร์ตซ์ ต้องเผชิญกับข้อเสียระหว่างอัตราการทับซ้อนและความลึกของการเจาะ อัตราการทับซ้อนที่ต่ำส่งผลให้มีความลึกไม่เพียงพอ ในขณะที่อัตราการทับซ้อนที่สูงจะจำกัดความเร็วในการเชื่อม ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง ในทางตรงกันข้าม การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW โดยการเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางแกนเลเซอร์และหัวเชื่อมที่เหมาะสม ทำให้การเชื่อมมีประสิทธิภาพและต่อเนื่อง วิธีการนี้พิสูจน์ความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษในการใช้งานที่ต้องการความสมบูรณ์ของการซีลสูง
การพิจารณาผลกระทบจากความร้อน
จากมุมมองของผลกระทบจากความร้อน การเชื่อมด้วยเลเซอร์พัลส์ QCW ประสบปัญหาการทับซ้อนกัน ส่งผลให้ตะเข็บเชื่อมได้รับความร้อนซ้ำๆ สิ่งนี้อาจทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันระหว่างโครงสร้างจุลภาคของโลหะและวัสดุหลัก รวมถึงความแปรผันของขนาดการเคลื่อนที่และอัตราการเย็นตัว ซึ่งส่งผลให้มีความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกร้าวมากขึ้น ในทางกลับกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW จะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้โดยให้กระบวนการทำความร้อนที่สม่ำเสมอและต่อเนื่องมากขึ้น
ความง่ายในการปรับเปลี่ยน
ในแง่ของการทำงานและการปรับแต่ง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW ต้องการการปรับพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างพิถีพิถัน รวมถึงความถี่การเกิดซ้ำของพัลส์ กำลังสูงสุด ความกว้างของพัลส์ รอบการทำงาน และอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW ช่วยลดความยุ่งยากในกระบวนการปรับแต่ง โดยเน้นที่รูปคลื่น ความเร็ว กำลัง และปริมาณการพร่ามัวเป็นหลัก ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการปฏิบัติงานได้อย่างมาก
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW
ในขณะที่การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW ขึ้นชื่อในด้านกำลังสูงสุดและการป้อนความร้อนต่ำ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการเชื่อมส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อนและวัสดุที่มีผนังบางมาก ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ CW โดยเฉพาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูง (โดยทั่วไปจะสูงกว่า 500 วัตต์) และ การเชื่อมแบบเจาะลึกโดยอาศัยเอฟเฟกต์รูกุญแจ ได้ขยายขอบเขตการใช้งานและประสิทธิภาพอย่างมาก เลเซอร์ประเภทนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีความหนามากกว่า 1 มม. ซึ่งได้อัตราส่วนภาพสูง (มากกว่า 8:1) แม้ว่าจะมีความร้อนเข้ามาค่อนข้างสูงก็ตาม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องกึ่ง (QCW)
การกระจายพลังงานที่มุ่งเน้น
QCW ย่อมาจาก "Quasi-Continuous Wave" หมายถึงเทคโนโลยีเลเซอร์ที่เลเซอร์ปล่อยแสงในลักษณะที่ไม่ต่อเนื่อง ดังที่ปรากฎในรูป ก ต่างจากการกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอของเลเซอร์ต่อเนื่องโหมดเดียว เลเซอร์ QCW จะรวมพลังงานของพวกมันไว้อย่างหนาแน่นมากขึ้น คุณลักษณะนี้ทำให้เลเซอร์ QCW มีความหนาแน่นของพลังงานที่เหนือกว่า ซึ่งแปลเป็นความสามารถในการเจาะทะลุที่แข็งแกร่งขึ้น ผลทางโลหะวิทยาที่ได้นั้นคล้ายกับรูปร่าง "ตะปู" ที่มีอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างอย่างมาก ช่วยให้เลเซอร์ QCW สามารถทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับโลหะผสมที่มีการสะท้อนแสงสูง วัสดุที่ไวต่อความร้อน และการเชื่อมไมโครที่มีความแม่นยำ
ความเสถียรที่เพิ่มขึ้นและลดการรบกวนของขนนก
ข้อดีอย่างหนึ่งที่เด่นชัดของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW คือความสามารถในการลดผลกระทบของพลูมโลหะที่มีต่ออัตราการดูดซับของวัสดุ ส่งผลให้กระบวนการมีเสถียรภาพมากขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยาระหว่างเลเซอร์กับวัสดุ การระเหยที่รุนแรงสามารถสร้างส่วนผสมของไอโลหะและพลาสมาเหนือสระที่หลอมละลาย หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าพลูมโลหะ ขนนกนี้สามารถป้องกันพื้นผิวของวัสดุจากเลเซอร์ ทำให้เกิดการส่งพลังงานที่ไม่เสถียรและข้อบกพร่อง เช่น สะเก็ดระเบิด จุดที่ระเบิด และหลุม อย่างไรก็ตาม การปล่อยเลเซอร์ QCW เป็นระยะๆ (เช่น การระเบิด 5 มิลลิวินาที ตามด้วยการหยุดชั่วคราว 10 มิลลิวินาที) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแต่ละพัลส์เลเซอร์จะไปถึงพื้นผิวของวัสดุโดยไม่ได้รับผลกระทบจากขนนกโลหะ ส่งผลให้กระบวนการเชื่อมมีความเสถียรอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบแผ่นบาง
พลวัตของ Melt Pool ที่เสถียร
พลวัตของหลอมเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของแรงที่กระทำต่อรูกุญแจ มีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดคุณภาพของการเชื่อม เลเซอร์ต่อเนื่องเนื่องจากการเปิดรับแสงเป็นเวลานานและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดใหญ่ มีแนวโน้มที่จะสร้างบ่อหลอมเหลวขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยโลหะเหลว สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับแหล่งหลอมละลายขนาดใหญ่ เช่น การพังทลายของรูกุญแจ ในทางตรงกันข้าม พลังงานที่โฟกัสและเวลาปฏิสัมพันธ์ที่สั้นกว่าของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW จะรวมตัวไปที่บ่อหลอมเหลวรอบๆ รูกุญแจ ส่งผลให้มีการกระจายแรงที่สม่ำเสมอมากขึ้น และอุบัติการณ์ของความพรุน การแตกร้าว และการกระเด็นก็ลดลง
โซนได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด (HAZ)
การเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่องจะทำให้วัสดุได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งนำไปสู่การนำความร้อนเข้าสู่วัสดุอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่ไม่พึงประสงค์และข้อบกพร่องที่เกิดจากความเครียดในวัสดุบาง ๆ เลเซอร์ QCW ซึ่งมีการทำงานเป็นระยะๆ ช่วยให้วัสดุมีเวลาเย็นลง ซึ่งช่วยลดโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและอินพุตความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด ทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ QCW เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุบางและส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน
กำลังสูงสุดที่สูงขึ้น
แม้ว่าจะมีกำลังเฉลี่ยเท่ากันกับเลเซอร์ต่อเนื่อง แต่เลเซอร์ QCW ก็มีกำลังสูงสุดและความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า ส่งผลให้เกิดการเจาะลึกและความสามารถในการเชื่อมที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ข้อได้เปรียบนี้เด่นชัดเป็นพิเศษในการเชื่อมแผ่นบางของโลหะผสมทองแดงและอลูมิเนียม ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ต่อเนื่องที่มีกำลังเฉลี่ยเท่ากันอาจไม่สามารถสร้างรอยบนพื้นผิวของวัสดุได้ เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า ซึ่งนำไปสู่การสะท้อนกลับ เลเซอร์ต่อเนื่องกำลังสูง แม้ว่าจะสามารถหลอมวัสดุได้ แต่ก็สามารถประสบกับอัตราการดูดซับที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังการหลอม ทำให้เกิดความลึกของการหลอมและการป้อนความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้ ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมแบบแผ่นบาง และอาจส่งผลให้ไม่มีการทำเครื่องหมายหรือการไหม้ -ผ่านการไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนดของกระบวนการ
การเปรียบเทียบผลการเชื่อมระหว่างเลเซอร์ CW และ QCW
ก. เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW):
- ลักษณะของเล็บที่ปิดผนึกด้วยเลเซอร์
- ลักษณะของรอยเชื่อมตรง
- แผนผังของการปล่อยแสงเลเซอร์
- ภาพตัดขวางตามยาว
ข. เลเซอร์คลื่นต่อเนื่องเสมือน (QCW):
- ลักษณะของเล็บที่ปิดผนึกด้วยเลเซอร์
- ลักษณะของรอยเชื่อมตรง
- แผนผังของการปล่อยแสงเลเซอร์
- ภาพตัดขวางตามยาว
- * ที่มา: บทความโดย Willdong ผ่านบัญชีสาธารณะ WeChat LaserLWM
- * ลิงก์บทความต้นฉบับ: https://mp.weixin.qq.com/s/8uCC5jARz3dcgP4zusu-FA
- เนื้อหาของบทความนี้จัดทำขึ้นเพื่อการเรียนรู้และการสื่อสารเท่านั้น และลิขสิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียนต้นฉบับ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ
เลเซอร์ QCW จาก Lumispot Tech :
เลเซอร์ CW:
เวลาโพสต์: Mar-05-2024