Uzluksiz lazer (CW) va kvazi uzluksiz lazer (QCW) o'rtasidagi farqlar qanday?

Uzluksiz to'lqin (CW) lazerlari va kvazi uzluksiz to'lqin (QCW) lazerlari turli xil ilovalarda keng qo'llaniladigan ikki turdagi lazerdir. CW lazerlari uzluksiz yorug'lik nurini chiqaradi, QCW lazerlari esa bir qator qisqa pulslarni chiqaradi. Ushbu ikki turdagi lazer o'rtasidagi farqlardan ba'zilari:

CW va QCW o'rtasidagi farqlar

CW lazer: CW "uzluksiz to'lqin" ning qisqartmasi bo'lib, uzluksiz to'lqin lazerini anglatadi. U doimiy qo'zg'alish energiyasi orqali lazer chiqishiga erishadi, ya'ni lazer to'xtaguncha yoniq qoladi. CW lazerlari odatda pastroq tepalik quvvatiga va yuqori o'rtacha quvvatga ega.

1-rasmda ko'rsatilganidek, uzluksiz lazer doimiy va doimiy ravishda yorug'lik chiqaradigan lazerga tegishli bo'lib, birgalikda doimiy lazer deb nomlanadi. Odatda, keng tarqalgan metall kesish va mis alyuminiyni payvandlash eng ko'p ishlatiladigan doimiy lazerlardir. Uzluksiz lazer jarayonini disk raskadrovka qilishning asosiy parametrlari quyidagilardan iborat: quvvat to'lqin shakli, defokuslash miqdori, yadro diametri nuqtasi va tezlik;

2-rasmda ko'rsatilganidek, bir rejimli uzluksiz lazerning Gauss energiya taqsimotining sxematik diagrammasi lazer nurining ko'ndalang kesimining energiya taqsimotini ko'rsatadi. O'rta energiya eng yuqori, periferiya esa o'z navbatida kamayadi, Gauss taqsimotini ko'rsatadi (Oddiy taqsimot).

QCW "kvazi uzluksiz to'lqin" ning qisqartmasi bo'lib, u kvazi uzluksiz to'lqin lazerini anglatadi. Impulsli lazerning a-rasmida ko'rsatilganidek, lazer odatda intervalgacha yorug'lik chiqarish jarayonidir; Shakl b lazer energiyasining taqsimlanishini ko'rsatadi. Yagona rejimli uzluksiz lazerlar bilan taqqoslaganda, QCW ning energiya taqsimoti ko'proq konsentratsiyalangan, ya'ni QCW doimiy lazerlarga qaraganda yuqori energiya zichligiga (kuchli penetratsiya qobiliyatiga) ega. Bu metallografik jihatda aks etadi, ya'ni QCW ko'proq kirish qobiliyatiga ega. Ishlab chiqarilgan metallografik jihat mixga o'xshaydi, nisbati yuqoriroq. QCW ning eng yuqori lazer quvvati va yuqori energiya zichligi uni yuqori qarshilikli qotishmalar, termal sezgir materiallar uchun mos qiladi Mikro ulanishda katta afzalliklar mavjud; v-rasmda turli chastotalar bilan impulsli lazerning payvandlash sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, impulsli payvandlash deyarli hech qanday chayqalishsiz nisbatan barqarordir [1].

QCW lazerlari asosan Q-switching deb ataladigan texnologiyadan foydalanadi, bu yuqori energiyali qisqa impulslarni olishning samarali usuli hisoblanadi. U umumiy chiqish uzluksiz lazerni emissiya uchun juda tor impulslarga siqib chiqaradi va shu bilan yorug'lik manbasining eng yuqori quvvatini bir necha darajaga oshiradi. Q-switching paytida, daromad muhiti etarli energiyani to'plashdan oldin, butun lazer rezonatori yuqori bo'shliqni yo'qotishni saqlaydi. Bu vaqtda lazer lazer tebranishini hosil qila olmaydi, chunki chegara juda yuqori, shuning uchun yuqori darajadagi Zarrachalar soni ko'p miqdorda to'planishi mumkin. To'planish to'yinganlik qiymatiga yetganda, bo'shliqning yo'qolishi tezda juda kichik qiymatga tushadi, shuning uchun yuqori darajadagi zarralar tomonidan saqlanadigan energiyaning ko'p qismi qisqa vaqt ichida lazer energiyasiga aylanadi, chiqish oxirida kuchli lazer zarbasini hosil qiladi. .

Masalan, dumaloq barabanga o'xshash sharchani nozuldan chiqarib, asta-sekin va doimiy ravishda o'chirish mumkin, bu doimiy lazer deb ataladi. Q qiymatini sozlash havo shariga bosim o'tkazish va uni bir zumda puflashdir, bu taxminan uzluksiz va QCW bilan bog'liq.

Shakl 4 a CW lazerli muhrlangan tirnoqning ko'rinishi, to'g'ri payvand chokining ko'rinishi, bo'ylama kesmaning metallografik tekshiruvi; QCW lazerli muhrlangan tirnoq ko'rinishi, to'g'ri payvand ko'rinishi, uzunlamasına kesim metallografiyasi;

Uzluksiz lazerli payvandlash effekti QCW kvazi uzluksiz lazerli payvandlash effektiga qarshi:

1. QCW ning ko'rinishi pulsli nuqta payvandlashga o'xshaydi, baliq shkalasi naqshlari bilan, uzluksiz lazer esa silliq va uzluksiz egri chiziqqa ega;

2. Energiya kiritish: uzluksiz lazer kiritish, pulsli intervalgacha kirish, metallografiyada aks ettirilgan, uzluksiz lazerli payvandlash bo'ylama metallografik uzluksiz, faqat engil tebranishlar, puls lazeri bitta nuqta lazerli metallografik biriktirish kabi lazerli burg'ulashni aniq ko'rishi mumkin, har bir lazer mos keladigan metallografik aniq ko'rinadi. ; Shuning uchun, uzluksiz payvandlash payvand choki kuchida QCW lazerli payvandlashdan ko'ra kuchliroqdir.

Rasm CW lazerli payvandlashning sxematik diagrammasi; b-rasm QCW lazerli payvandlashning sxematik diagrammasi

QCW lazerli payvandlashning afzalliklari

1. Plumlarning materialni yutish qobiliyatiga ta'sirini oldini olish, jarayonni yanada barqaror qilish: lazer va material o'rtasidagi o'zaro ta'sir paytida material qattiq bug'lanishga uchraydi va eritilgan hovuz ustidagi metall bug'lari, plazma va boshqa gazlar aralashmasini hosil qiladi. metall plyuslar sifatida tanilgan. Ushbu metall plyuslar lazerni material yuzasiga etib borishidan himoya qiladi, natijada beqaror lazer kuchi material yuzasiga etib boradi, natijada chayqalishlar, portlash nuqtalari va chuqurlar kabi nuqsonlar paydo bo'ladi; Shu bilan birga, QCW ning impulsli payvandlash vaqti-vaqti bilan yorug'lik chiqishi (5 ms yorug'lik chiqishi, 10 ms intervalgacha yorug'lik chiqishi va keyin keyingi yorug'lik chiqishi) bilan tavsiflanadi, bu material yuzasiga har bir lazer zarbasi metall plyuslardan ta'sirlanmasligini ta'minlaydi, payvandlash bilan solishtirganda yanada barqaror qilish va yupqa plastinka payvandlashda afzalliklarga ega.

2. Barqaror eritish havzasi: Eritma hovuzining kalit teshigidagi stress, doimiy lazer ta'sirining uzoq davom etishi, katta issiqlik o'tkazuvchanligi, katta eritma hovuzi maydoni va suyuq metallning ko'pligi uzluksiz payvandlash eritmasi hovuzini ancha katta qiladi. QCW lazer eritmasi hovuziga qaraganda. Teshiklar, yoriqlar va chayqalishlar kabi nuqsonlar erigan hovuz bilan chambarchas bog'liq: agar erigan hovuz katta bo'lsa, eritilgan hovuzning sirt tarangligi harorat oshishi bilan kamayadi va katta erigan hovuz ko'rsatilgandek, kalit teshigining qulashiga ko'proq moyil bo'ladi. a3 da; QCW lazerli payvandlashning ko'proq konsentrlangan energiya va qisqa ta'sir qilish vaqti tufayli eritilgan hovuz asosan kalit teshigi atrofida mavjud va kuch bir xil. Teshiklar, yoriqlar va chayqalishlarning nisbiy paydo bo'lish darajasi pastroq.

3. Saller issiqlik ta'sir zonasi: materialga doimiy lazer ta'siri issiqlikni materialga doimiy ravishda uzatadi, bu esa nozik materialni termal deformatsiyaga va ichki stressdan kelib chiqqan yoriqlar kabi nuqsonlarga juda sezgir qiladi. QCW vaqti-vaqti bilan materialga ta'sir qiladi, uni sovutish vaqtini beradi, uni issiqlik ta'sir zonasida va issiqlik kiritishda kichikroq qiladi, bu nozik materiallarni qayta ishlash uchun ko'proq mos keladi; Va termal sensorlarga yaqin materiallar faqat QCW lazer yordamida qayta ishlanishi mumkin.

4. Yuqori tepalik quvvati: Uzluksiz va QCW lazerlarining bir xil o'rtacha quvvati bilan QCW yuqori cho'qqi quvvatiga, yuqori energiya zichligiga, katta erish chuqurligiga va kuchli penetratsiyaga erishishi mumkin. QCW mis qotishmasi va alyuminiy qotishma qatlamini payvandlashda ko'proq afzalliklarga ega. Bir xil o'rtacha quvvatga ega bo'lgan uzluksiz lazerning energiya zichligi QCW dan past bo'lib, bu lazerning material yuzasida payvandlash belgilarini ishlab chiqarmasligi va ularning barchasini aks ettirishi mumkin. Agar lazer juda yuqori bo'lsa, materialning erishiga erishgandan so'ng lazerning yutilish darajasi keskin oshadi va issiqlik kiritish birdan oshib, nazoratsiz erish chuqurligi va issiqlik kiritishiga olib keladi. Uni yupqa plastinka payvandlashda qo'llash mumkin emas va jarayon talablariga javob bermaydigan payvandlash belgilarini ishlab chiqarmaslik yoki yonib ketish hodisalari bo'lishi mumkin.

CW lazerli payvandlashning afzalliklari

1. Metalografik nuqtai nazardan: chap rasmda ko'rsatilganidek, QCW impulsli payvandlash metallografik biriktirishga tegishli va yuqori chastota chegarasi asosan 500Hz atrofida. Qoplash tezligi past, samarali erish chuqurligi sayoz, bir-biriga yopishish tezligi yuqori, tezlikni yaxshilash mumkin emas va samaradorlik past; Uzluksiz lazer turli yadro diametrlari va payvandlash bo'g'inlari bo'lgan lazerlarni tanlash orqali samarali va uzluksiz payvandlashni amalga oshirishi mumkin va uzluksiz lazer ba'zi hollarda muhrlanish uchun yuqori talablar bilan barqarorroq bo'ladi;

2. Issiqlik ta'siri darajasi nuqtai nazaridan: QCW pulsli lazer nurlari bilan payvandlashda bir-birining ustiga chiqish tezligi muammosi mavjud va payvand choki qayta-qayta isitiladi. Metall va asosiy metallning metallografik fazasi bir marta payvandlashdan keyin boshqacha bo'lishi va dislokatsiyaning o'lchami boshqacha bo'lganligi sababli, qayta eritilgandan keyin sovutish tezligi mos kelmasligi mumkin, bu yoriqlarga olib kelishi oson, ammo bu hodisa doimiy ravishda mavjud emas. lazerli payvandlash;

3. Nosozliklarni tuzatish qiyinligi nuqtai nazaridan: QCW puls lazeri disk raskadrovka zarba takrorlash chastotasini, tepalik quvvatini, zarba kengligini, ish aylanishini, puls energiyasini, o'rtacha quvvatni, eng yuqori quvvat zichligini, energiya zichligini, defokuslash miqdorini va boshqalarni talab qiladi; Uzluksiz lazer faqat to'lqin shakli, tezlik, quvvat va defokusga e'tibor qaratishi kerak, bu nisbatan oddiy.

QCW lazerining qisqacha mazmuni: ikkita asosiy afzallik: eng yuqori quvvat, past issiqlik kiritish va kichik ish qismi deformatsiyasi.

Pulsning davomiyligi qisqa (odatda bir necha millisekundlar) bo'lganligi sababli, qismga kiradigan issiqlik minimallashtiriladi, shuning uchun termal sensor atrofida impulsli lazerli payvandlash va juda nozik devor materiallaridan foydalanish tavsiya etiladi. Shu bilan birga, pulsning boshida uzatiladigan energiyaning katta miqdori tufayli, impulsli lazerli payvandlash ko'pincha aks ettiruvchi metallga mos keladi. Odatda "kengaytirilgan impuls" deb nomlanadi, impuls siklining boshida quvvatning ko'tarilishi pulsning umumiy davomiyligining kichik bir qismigagina davom etadi. Biroq, uning kuchi pastroq o'rtacha quvvatni saqlab, materialning aks ettirish qobiliyatini buzish uchun etarli va shu bilan issiqlikni kamaytiradi. CW lazerlari yuqori darajada aks ettiruvchi metallarni ulash uchun katta miqdorda energiya berishi kerak va hosil bo'lgan issiqlik ular ichidagi qismlarga yoki tarkibiy qismlarga osongina zarar etkazishi mumkin. CW uzluksiz to'lqinli lazerli payvandlash asosan 500 vattdan yuqori quvvatga ega yuqori quvvatli lazerdir. Umuman olganda, ushbu turdagi lazer qalinligi 1 mm yoki undan ko'p bo'lgan plitalar uchun ishlatilishi kerak. Payvandlash mexanizmi kalit teshigi effektiga asoslangan chuqur penetratsion payvandlash bo'lib, katta tomonlar nisbati 8:1 dan ortiq, lekin nisbatan yuqori issiqlik kiritish.

Nihoyat, lazer texnologiyasining rivojlanishi tufayli, uzluksiz lazerlarning pulsli payvandlashiga, shuningdek, QCW lazerlarining yuqori chastotali impulsli payvandlashiga erishish uchun uzluksiz lazer modulyatsiyasi texnologiyasi ham mavjud.

Umuman olganda, CW lazerlari ham, QCW lazerlari ham o'ziga xos dasturga qarab o'zlarining afzalliklari va kamchiliklariga ega. CW lazerlari doimiy yorug'lik nurini talab qiladigan ilovalar uchun mos keladi, QCW lazerlari esa yuqori energiyaning qisqa impulslarini talab qiladigan ilovalar uchun javob beradi. Shuning uchun, eng yaxshi natijalarga erishish uchun maxsus dasturingiz uchun to'g'ri lazer turini tanlash muhimdir.