Kontinuálne alebo pulzné laserové zváranie: Ako si vybrať správny režim

Kupujúci laserového zvárania často čelia rovnakej otázke vo fáze špecifikácie:spojitá vlna (CW) alebo pulzná?Odpoveď nie je jednoducho "pulz pre tenké, CW pre hrubé." Odrazivosť materiálu, tepelná citlivosť, geometria švu, požadovaná hĺbka a čas cyklu posúvajú rozhodnutia rôznymi smermi. Táto príručka vás prevedie fyzikou, charakteristikami lúča, výsledkami zvaru a logikou nákladov, aby ste mohli prispôsobiť laserový režim úlohe - a nie naopak.

Laser môže byť kategorizovaný podľa vlnovej dĺžky, aktívneho média alebo prevádzkového režimu. Podľa vlnových dĺžok priemysel bežne označuje infračervené, viditeľné a ultrafialové systémy. Aktívne médium zahŕňa CO₂ lasery, vláknové lasery, Nd3⁺:YAG pevné-lasery, diskové lasery, priame diódové lasery (DDL) a farbiace lasery. Pri zváraní je najdôležitejší prevádzkový režim -, akým je lúč dodávaný -: spojitá vlna (CW), kvázi{6}}kontinuálna vlna (QCW) alebo pulzná.

Ak stále porovnávate, ktorý laserový zdroj vyhovuje vašej aplikácii, náš článok oporovnanie výhod a nevýhod rôznych typov laserovposkytuje{0}}vedľa seba{1}}prehľad platforiem CO₂, optických vlákien, Nd:YAG, diskov a DDL.

Vo vnútri rezonátora svetlo osciluje medzi zrkadlami. Keď frekvencia opakovania týchto zhlukov zostane pod prahovou hodnotou, výstup sa dodáva ako samostatné impulzy. Akonáhle frekvencia prekročí túto hranicu, jednotlivé impulzy sa spoja do súvislého prúdu. Neexistuje žiadna univerzálna hranica frekvencie, ktorú používa každý výrobca, ale praktický rozdiel je skutočný: pulzné systémy dodávajú diskrétne, vysoko{3}}energetické pakety, zatiaľ čo systémy CW dodávajú stabilný tepelný vstup.

Ak chcete získať širší úvod do správania zdroja tepla, typov spojov a priemyselných režimov zvárania, začnite száklady technológie laserového zvárania.

Tabuľka 1: Praktická klasifikácia prevádzkových režimov lasera podľa opakovacej frekvencie. Hraničné hodnoty sú odvetvové-referenčné rozsahy, nie absolútne prahové hodnoty.

Pre cielené porovnanie medzi CW a QCW konkrétne - vrátane efektu zvárania, výhod a vhodnosti aplikácie - si prečítajte príručku naPorovnanie prevádzkového režimu CW a QCW.

Pri rezaní kovov sa CW lasery zvyčajne opisujú iba výkonom. Pri pulznom laserovom zváraní definujú proces štyri parametre: špičkový výkon pulzu, trvanie pulzu (šírka pulzu), frekvencia opakovania (frekvencia) a priemerný výkon. Vzťah medzi nimi je:

Priemerný výkon=špičkový výkon impulzu × šírka impulzu × frekvencia opakovania

Táto rovnica je ústredným obmedzením pre akúkoľvek prácu pulzného zvárania. Pulzný systém Nd:YAG s priemerným výkonom 500 W-môže stále poskytovať špičkový pulzný výkon nad 12 kW, pretože energia je zabalená do veľmi krátkych, široko oddelených dávok. Tento vysoký pomer-k-priemeru robí pulzné zváranie efektívnym na reflexných kovoch a tepelne citlivých zostavách.

Vláknové CW lasery dominujú vysokorýchlostnému{0}}zváraniu s hlbokým{1}}prenikaním. Nedosahujú rovnaký-pulzný špičkový výkon ako Nd:YAG, ale udržujú obrobok pod stabilným tepelným zaťažením pri vysokých rýchlostiach pohybu. Systémy DDL sú v CW zváraní čoraz konkurencieschopnejšie: kompaktné, elektricky účinné a s takmer{5}}top-profilom intenzity, ktorý rovnomerne pokrýva široké švy.

Medzi týmito dvoma extrémami je zváranie vláknovým laserom QCW. Systémy QCW vysielajú krátke impulzy s opakovacou frekvenciou triedy kHz-, pričom kombinujú vysoký špičkový výkon s riadeným pracovným cyklom. Pre technologický prehľad o tom, ako QCW premosťuje pulzné a CW spracovanie, pozriTechnológia zvárania vláknovým laserom QCW prehľad. Mechaniku špičkového{1}}výkonu za sledom impulzov nájdete na stránkeŠtruktúra impulzov QCW a špičkový výkon.

Myslite na pulzné zváranie ako na kladivo: každý impulz poskytuje silný, lokalizovaný náraz, potom sa materiál ochladí pred príchodom ďalšieho impulzu. Výsledkom je hlboká, úzka tepelne-ovplyvnená zóna (HAZ) a minimálne bočné šírenie tepla. Kontinuálne zváranie je skôr ako stabilná nastreľovacia pištoľ: nižšia energia jednotlivých impulzov, ale oveľa viac zásahov za sekundu, takže teplo prúdi nepretržite pozdĺž švu. Zvarový kúpeľ zostáva otvorený dlhšie, húsenica je širšia a prienik sa vytvára skôr trvalým vstupom energie než diskrétnymi výbuchmi.

Nd:YAG pulzné lasery sú klasickou voľbou, keď záleží na presnej tepelnej kontrole. Ich vysoký špičkový výkon dokáže prekonať odrazivosť povrchov potiahnutých hliníkom, meďou a zlatom-a dlhý čas prerušenia- medzi impulzmi obmedzuje hromadenie tepla. Naproti tomu vláknové CW lasery vyhrávajú rýchlosťou a stabilitou: vynikajúca kvalita lúča, vysoká účinnosť nástennej-zástrčky a dlhé servisné intervaly. DDL pridávajú ďalšiu možnosť pre aplikácie, ktoré potrebujú rovnomerné zahrievanie na veľkej ploche bez nákladov na vlákno alebo lampu-systém čerpania.

Profil lúča je často prehliadaný, ale určuje, ako energia vstupuje do materiálu.

CW vláknové lasery zvyčajne produkujú aGaussov lúč: hustota výkonu je najvyššia v strede a exponenciálne klesá smerom k okrajom, čím vytvára zvonový -profil TEM₀₀. Táto úzka koncentrácia vytvára veľmi vysokú špičkovú intenzitu pri zaostrení, vďaka čomu sú Gaussove lúče ideálne na zváranie kľúčovou dierkou a jemné rezanie s vysokým -pomerom{3}} strán. Zistite, ako táto sústredená energia poháňa hlboké zvary v našom vysvetleníako funguje laserové zváranie s hlbokým prienikom.

Pulzné Nd:YAG a mnohé DDL systémy poskytujú acylindr-(plochý-vrchol) lúč: energia je rozložená takmer rovnomerne po celom mieste s ostrými hranami. Cylindrické profily vytvárajú konzistentné ukladanie energie na definovanej ploche, čo je užitočné pri povrchovej úprave, tepelnom vodivom zváraní a spojoch prekrývajúcich sa tenkých-plechov, kde na plochej, opakovateľnej fúznej zóne záleží viac ako na maximálnej hĺbke.

Váš výber profilu teda závisí od toho, či je prioritou hĺbka, rýchlosť alebo rovnomernosť.

Pri správnych parametroch je CW vláknový laserový šev hladký a rovnomerný, čo často eliminuje potrebu následného brúsenia alebo leštenia. Korálka je kontinuálna, línie špičky sú rovnomerné a prívod tepla je predvídateľný od začiatku do konca. To je dôvod, prečo automobilové hnacie ústrojenstvo, batériové prípojnice a hrubostenné-potrubia uprednostňujú CW vláknové zváranie.

Kontinuálne zváranie · Polovodičové laserové zváranie pozinkovaných oceľových plechov

Impulzný Nd:YAG zvar je počuteľne odlišný: každý impulz vydá krátky zvuk klepania a stuhnutá guľôčka ukazuje známy vzor rybích{0}} šupín, ktorý je spoločný pre precíznu prácu TIG. V režime bodového-zvárania vytvára každý impulz diskrétny nuget, ktorý je ideálny pre mikroelektroniku, lekárske zariadenia a zostavy snímačov, kde musí byť spoj malý a tepelne izolovaný od blízkych komponentov.

Pulzné zváranie · Nd:YAG laserové zváranie nerezových plechov

Impulzné sady parametrov sú zložitejšie ako CW. Operátor musí vyvážiť šírku impulzu, špičkový výkon, frekvenciu, rýchlosť pohybu a tvar vlny. CW zváranie je naopak do značnej miery záležitosťou výkonu, rýchlosti pohybu a polohy zaostrenia lúča. Ak sa kvalita povrchu, pórovitosť alebo rozstrekovanie stane problémom, pozrite siriešenie problémov s laserovým zváracím strojompríručka pre systematickú diagnostiku.

CW vláknové lasery získali významný podiel na trhu od systémov CO₂ a Nd:YAG. Sú stabilnejšie, energeticky{1}}účinnejšie, rýchlejšie a ľahšie sa integrujú s robotmi a výrobnými linkami Industry 4.0. Typické víťazstvá zahŕňajú automobilové prevodovky, súčasti motora, kryty batérií, prípojnice a hrubé- rúrky z nehrdzavejúcej ocele.

Pulzné lasery Nd:YAG si zachovávajú hodnotu všade tam, kde je prvoradým problémom nízky celkový tepelný príkon: elektronika citlivá na teplo, mikro-zvárané lekárske nástroje, tenkostenné súčiastky pre letectvo a kozmonautiku a reflexné drahé kovy. Aj tu súťažia vláknové lasery QCW, ktoré ponúkajú vysoký špičkový výkon s programovateľným tvarovaním impulzov, ale systémy Nd:YAG stále ponúkajú nižšie vstupné náklady a jednoduchšiu údržbu v mnohých malých-veľkostiach a pracovných{5}}obchodoch.

Pre malé{0}}objemové opravy, prototypové práce alebo-flexibilitu na mieste, azáklady ručnej laserovej zváračkynastavenie môže premostiť oba režimy, čo umožňuje operátorom prepínať medzi CW tenkými-opravami plechu a pulznými bodovými opravami bez výmeny strojov.

Pri pohľade do budúcnosti tvarovanie lúčov, viaclúčové{0}}a hybridné laserové procesy rozmazávajú čiary ešte viac. Otázka už nie je "CW alebo pulzná?" ale "ktorá kombinácia zdroja, tvaru lúča a pulzného riadenia rieši aplikáciu pri najnižších celkových nákladoch?"

Pred vyžiadaním cenovej ponuky použite tento rámec na skrátenie{0}}zoznamu správneho režimu:

Tabuľka 2: Rozhodovacia matica pre pulzné vs. kontinuálne laserové zváranie. Hodnoty sú typické charakteristiky procesu, nie absolútne záruky. Pred uvedením do výroby sa odporúča overenie-zvaru.

Zrátané a podčiarknuté:Zvoľte pulzný, keď súčiastka neznáša teplo, spoj je malý alebo materiál je vysoko reflexný. Zvoľte CW, keď na rýchlosti, hĺbke prieniku a nízkych nákladoch na meter záleží viac ako na minimalizácii HAZ. Pre úlohy, ktoré sú medzi nimi, môže byť najflexibilnejšou cestou zváranie vláknami QCW alebo systém s duálnym{2}}režimom.

Ak potrebujete riešenie pripravené na výrobu-, prezrite si náš sortimentpriemyselné laserové zváracie strojealebo preskúmať6-osová vláknová laserová zváračka QCWpre automatizované aplikácie QCW. Pošlite svoj materiál a spoločné údaje nainfo@kingslaser.compre vzorové{0}}hodnotenie zvaru.