Анализ рабочих режимов и применимых сценариев сварки на машине QCW

Сварочные машины с импульсным квазинепрерывным лазером (QCW) представляют собой класс лазерного сварочного оборудования, характеристики которого находятся между непрерывными лазерами и традиционными импульсными лазерами. Комбинируя высокую пиковую мощность с относительно длительной продолжительностью импульсов, лазеры QCW обеспечивают значительные преимущества при сварке тонколистовых материалов, прецизионной сварке и в применениях, чувствительных к тепловложению. В данной статье представлен систематический анализ рабочих режимов сварочных машин QCW и их типичных областей применения.

1. Основной принцип работы машин для лазерной сварки QCW

Источники QCW работают в импульсном режиме, но каждый импульс имеет более длительную продолжительность и более высокую частоту повторения. В результате выходное лазерное излучение демонстрирует квазинепрерывное поведение во времени. По сравнению с короткоимпульсными лазерами, лазеры QCW обеспечивают более высокую пиковую мощность и более концентрированную энергию. По сравнению с непрерывными лазерами они позволяют лучше контролировать тепловложение, сохраняя при этом высокую плотность мгновенной энергии.

В процессе сварки лазерный луч передается по оптическому волокну и фокусируется на поверхности заготовки. Материал быстро плавится за короткое время, образуя устойчивую сварочную ванну. Тепловложение регулируется через интервалы между импульсами, что обеспечивает меньшую зону термического влияния (ЗТВ) и улучшает формирование сварного шва.

2. Основные режимы работы машин для лазерной сварки QCW
2.1 Режим одиночного импульса

В одиночном импульсном режиме лазер генерирует отдельные импульсы с заданной энергией, что делает его подходящим для точечной и микросварки. Энергию можно точно контролировать, обеспечивая постоянный размер сварочной точки и высокую повторяемость. Этот режим идеально подходит для применений, требующих высокой точности.

Характеристики:

Контролируемом тепловложении

Высокая стабильность размеров сварочных точек

Минимальная деформация материала

2.2 Режим многократного импульсного перекрытия при сварке

В многократном импульсном режиме лазер непрерывно генерирует серию импульсов. Наложение импульсов позволяет удлинить сварной шов, формируя сплошной валик. Данный режим обеспечивает баланс между эффективностью сварки и контролем тепловых процессов и подходит для коротких и средних по длине сварных швов.

Характеристики:

Хорошая непрерывность сварного шва

Стабильное поведение расплавленной ванны

Подходит для сварки нахлёсткой тонколистовых материалов

2.3 Квазинепрерывный режим сварки

В квазинепрерывном режиме используются более высокие частоты импульсов и увеличенная длительность импульсов, что приводит к лазерному излучению, по своим макроскопическим характеристикам близкому к непрерывному. Этот режим обеспечивает высокую пиковую мощность при одновременном снижении продолжительного тепловложения, что делает его подходящим для применений с жёсткими требованиями к зонам термического влияния.

Характеристики:

Высокая пиковая мощность

Уменьшенная зона термического влияния

Равномерное формирование сварного шва

3. Типовые сценарии применения машин для сварки лазером в квазинепрерывном режиме
3.1 Сварка тонколистового металла

Машины для сварки лазером в квазинепрерывном режиме особенно подходят для сварки тонких материалов, таких как нержавеющая сталь, углеродистая сталь, оцинкованная сталь и алюминиевые сплавы. Высокая мгновенная мощность обеспечивает быстрое проплавление материала, а контролируемое тепловложение помогает предотвратить дефекты, такие как прожог и чрезмерное проседание.

3.2 Сварка прецизионных компонентов

В приложениях, связанных с электронными компонентами, датчиками, медицинскими устройствами и прецизионными механическими деталями, лазеры QCW обеспечивают локальную сварку с минимальным тепловым воздействием, снижая риск повреждения окружающих чувствительных компонентов.

3.3 Применение ручных лазерных сварочных систем

Машины для сварки лазером QCW широко используются в ручных сварочных системах. Их стабильная энергетическая мощность и относительно низкое общее энергопотребление делают их подходящими для коротких сварных швов, прерывистой сварки и работ на месте эксплуатации, что повышает удобство и гибкость для операторов.

3.4 Сварочные применения, чувствительные к тепловой деформации

Для заготовок с жёсткими требованиями к плоскостности или материалов, склонных к деформации — таких как тонкостенные конструкции и небольшие металлические сборки — возможность импульсной модуляции лазеров QCW помогает контролировать поведение охлаждения расплавленной ванны и уменьшить концентрацию сварочных напряжений.

4. Обобщение преимуществ применения машин для лазерной сварки QCW

Выходные характеристики между непрерывными и импульсными лазерами, обеспечивающие высокую технологическую гибкость

Высокая пиковая мощность для быстрого зажигания и стабильного формирования расплавленной ванны

Регулируемый тепловой ввод с малой зоной термического влияния

Особенно подходит для сварки тонколистовых материалов, прецизионной и ручной сварки

Благодаря гибким режимам работы лазерные сварочные аппараты QCW достигают эффективного баланса между производительностью сварки и качеством шва. При сварке тонколистовых материалов, прецизионной сварке и в приложениях с жёсткими требованиями к тепловому контролю лазерные сварочные машины QCW демонстрируют отличную технологическую адаптивность. Правильный выбор режимов работы и оптимизация подбора параметров являются ключевыми для полного раскрытия их эксплуатационных преимуществ.