용접중인 CW 레이저 및 QCW 레이저

에너지 분포 특성

CW 레이저의 주목할만한 속성은 가우스 에너지 분포이며, 여기서 레이저 빔의 에너지 분포는 가우스 (정규 분포) 패턴으로 중심에서 바깥쪽으로 감소합니다. 이 분포 특성을 통해 CW 레이저는 특히 집중 에너지 배치가 필요한 응용 분야에서 매우 높은 초점 정밀도 및 처리 효율을 달성 할 수 있습니다.

CW 레이저 에너지 분포 다이어그램

연속파 (CW) 레이저 용접의 장점

미세 구조적 관점

금속의 미세 구조를 검토하면 준 연속파 (QCW) 펄스 용접에 대한 연속파 (CW) 레이저 용접의 뚜렷한 장점이 나타납니다. QCW 펄스 용접은 주파수 한계, 일반적으로 약 500Hz에 의해 제한되며 중복 속도와 침투 깊이 사이의 상충 관계에 직면 해 있습니다. 겹치는 속도가 낮 으면 깊이가 충분하지 않아 겹치는 속도가 높으면 용접 속도가 제한되어 효율이 줄어 듭니다. 대조적으로, 적절한 레이저 코어 직경 및 용접 헤드의 선택을 통해 CW 레이저 용접은 효율적이고 연속적인 용접을 달성합니다. 이 방법은 높은 씰 무결성이 필요한 응용 분야에서 특히 신뢰할 수 있습니다.

열 영향 고려

열 영향의 관점에서, QCW 펄스 레이저 용접은 겹치는 문제로 인해 용접 이음새가 반복되는 가열로 이어집니다. 이는 금속의 미세 구조와 전위 크기의 변화와 냉각 속도를 포함하여 모재간에 불일치를 불러 일으켜 균열의 위험이 증가 할 수 있습니다. 반면에 CW 레이저 용접은보다 균일하고 지속적인 가열 공정을 제공 하여이 문제를 피합니다.

조정의 용이성

작동 및 조정 측면에서 QCW 레이저 용접은 펄스 반복 주파수, 피크 전력, 펄스 폭, 듀티 사이클 등을 포함한 여러 매개 변수의 세심한 튜닝을 요구합니다. CW 레이저 용접은 주로 파형, 속도, 전력 및 디 포커스 양에 중점을 둔 조정 프로세스를 단순화하여 작동 난이도를 크게 완화시킵니다.

CW 레이저 용접의 기술 진보

QCW 레이저 용접은 높은 피크 전력 및 낮은 열 입력으로 알려져 있지만, 용접 열-민감성 구성 요소 및 극도로 얇은 벽 재료, 특히 고출력 적용 (일반적으로 500 와트 이상) 및 키홀 효과를 기반으로 한 심층 침투 용접에 대한 CW 레이저 용접 기술의 발전에 유리하지만, 적용 범위 및 효율성을 크게 확대했습니다. 이 유형의 레이저는 특히 1mm보다 두꺼운 재료에 적합하며, 상대적으로 높은 열 입력에도 불구하고 높은 종횡비 (8 : 1 이상)를 달성합니다.

준 연속파 (QCW) 레이저 용접

집중된 에너지 분포

"준 연속파"에 상징 된 QCW는 그림 a에 묘사 된 바와 같이 레이저가 불연속적인 방식으로 빛을 방출하는 레이저 기술을 나타냅니다. 단일 모드 연속 레이저의 균일 한 에너지 분포와 달리 QCW 레이저는 에너지를보다 밀도로 집중시킵니다. 이 특징적인이 특징적인 QCW 레이저는 탁월한 에너지 밀도를 부여하여 더 강한 침투 능력으로 변환합니다. 결과적인 야금 효과는 상당한 깊이 대폭 비율을 갖는 "네일"모양과 유사하므로 QCW 레이저가 고 반성 합금, 열에 민감한 재료 및 정밀한 마이크로 웰링을 포함하는 응용 분야에서 탁월합니다.

향상된 안정성 및 깃털 간섭 감소

QCW 레이저 용접의 현저한 장점 중 하나는 재료의 흡수 속도에 대한 금속 깃털의 영향을 완화하는 능력으로,보다 안정적인 공정을 초래하는 것입니다. 레이저-재료 상호 작용 동안, 강렬한 증발은 용융 풀 위에 금속 증기와 플라즈마의 혼합물을 생성 할 수 있으며, 일반적으로 금속 플럼이라고합니다. 이 깃털은 레이저에서 재료 표면을 보호 할 수있어 불안정한 전력 전달 및 스 패터, 폭발점 및 구덩이와 같은 결함을 유발할 수 있습니다. 그러나, QCW 레이저의 간헐적 방출 (예 : 5ms 버스트와 10ms 일시 정지)은 각 레이저 펄스가 금속 깃털에 영향을받지 않는 재료의 표면에 도달하여 눈에 띄게 안정적인 용접 공정, 특히 얇은 니 니트 용접에 유리하게 만듭니다.

안정적인 용융 풀 역학

용융 풀의 역학, 특히 열쇠 구멍에 작용하는 힘의 관점에서 용접의 품질을 결정하는 데 중요합니다. 연속적인 레이저는 연장 된 노출과 더 큰 열 영향 구역으로 인해 액체 금속으로 채워진 더 큰 용융 풀을 생성하는 경향이 있습니다. 이로 인해 열쇠 구멍 붕괴와 같은 큰 용융 풀과 관련된 결함이 발생할 수 있습니다. 대조적으로, QCW 레이저 용접의 집중 에너지 및 짧은 상호 작용 시간은 키홀 주위에 용융 풀을 집중시켜보다 균일 한 힘 분포와 다공성, 균열 및 스 패스의 발생률이 낮아집니다.