Analiza delovnih načinov in primernih scenarijev za QCW laserje za varjenje

QCW (kvazizvezni val) laserji za varjenje predstavljajo skupino opreme za lasersko varjenje, katerih delovne značilnosti ležijo med zveznimi valovnimi lasergi in tradicionalnimi pulznimi lasergi. S kombinacijo visoke vršne moči in relativno dolgih trajanj impulzov QCW laserji ponujajo jasne prednosti pri varjenju tankih pločevin, natančnem varjenju ter pri uporabah, ki so občutljive na toplotni vnos. V tem članku je podana sistematična analiza delovnih načinov QCW laserjev za varjenje in njihovih tipičnih uporabnih scenarijev.

1. Osnovno delovno načelo QCW laserjekih varilnih naprav

QCW laserji so upravljani v sunkovnem načinu, vendar ima vsak sunek daljšo trajanje in višjo ponavljalno frekvenco. Posledično se izhodni laser prikaže kot kvazi-nenehno obnašanje v času. V primerjavi s kratkimi sunki imajo QCW laserji višjo vrhnjo moč in bolj koncentrirano energijo. V primerjavi z nenehnimi valovi omogočajo boljše nadzorovanje toplotnega vnosa, hkrati pa ohranjajo visoko trenutno gostoto energije.

Med postopkom varjenja se laserski žarek prenaša preko optičnega vlakna in usmeri na površino obdelovanca. Material se v kratkem času hitro stopi in tvori stabilni taljeni bazen. Toplotni vnos se regulira prek intervalov sunkov, kar omogoča manjšo cono toplotnega vpliva (HAZ) in izboljšano oblikovanje varilnega šiva.

2. Glavni delovni načini QCW laserjekih varilnih naprav
2.1 Način varjenja s posameznim sunkom

V načinu posameznih impulzov laser oddaja posamezne impulze s prednastavljeno energijo, kar ga naredi primeren za točkovno varjenje in mikro-varjenje. Energijo je mogoče natančno nadzorovati, kar zagotavlja dosledno velikost točke zvarjenja in visoko ponovljivost. Ta način je idealen za aplikacije z zahtevnimi natančnostnimi zahtevami.

Značilnosti:

Nadzorovan vnos toplote

Visoka doslednost točk zvarjenja

Minimalna deformacija materiala

2.2 Način večkratnega prekrivanja impulzov

V večimpulznem načinu laser neprekinjeno oddaja serijo impulzov. Podaljšanje zvarnega šiva se doseže s prekrivanjem impulzov, kar ustvari zvezen zavarni val. Ta način uravnoveša učinkovitost varjenja in nadzor toplote ter je primeren za kratke do srednje dolge zvarne šive.

Značilnosti:

Dobra zveznost zvara

Stabilno obnašanje taline

Primerno za varjenje tankoplastnih prekrivnih spojev

2.3 Kvazizvezen način varjenja

V skoraj zveznem načinu se uporabljata višja frekvenca sunkov in podaljšana širina sunkov, kar povzroči laserski izhod, ki makroskopsko zelo spominja na delovanje zveznega valovanja. Ta način ohranja visoko vršno moč in hkrati zmanjšuje trajni toplotni vnos, zaradi česar je primeren za aplikacije z strogi zahtevami glede toplotno vplivljenih con.

Značilnosti:

Visoka vršna moč

Zmanjšana toplotno vplivljena cona

Enakomerna oblika varjenega šiva

3. Tipični primeri uporabe QCW laserjskih varilnih naprav
3.1 Varjenje tankih kovinskih pločevin

QCW laserjske varilne naprave so posebej primernе za varjenje tankih materialov, kot so nerjaveča jekla, ogljikovo jeklo, cinkano jeklo in aluminijeve zlitine. Visoka trenutna moč omogoča hitro prediranje materiala, nadzorovan toplotni vnos pa pomaga preprečiti napake, kot so pregorevanje in prekomerno prodiranje.

3.2 Varjenje natančnih komponent

Pri aplikacijah, ki vključujejo elektronske komponente, senzorje, medicinske naprave in natančne mehanske dele, omogočajo QCW laserji lokalno varjenje z minimalnim toplotnim vplivom, kar zmanjša tveganje toplotnih poškodb okoliških občutljivih komponent.

3.3 Aplikacije ročnega laserskega varjenja

QCW laserski varilni stroji se pogosto uporabljajo v ročnih varilnih sistemih. Njihov stabilen izhod energije in relativno nizek skupni porab električne energije jih naredijo primerne za kratke varilne šive, občasno varjenje in delo na terenu, s čimer izboljšajo uporabniško priročnost in fleksibilnost.

3.4 Aplikacije varjenja, občutljive na toplotno deformacijo

Za obdelovance z veliko zahtevnostjo glede ravnosti ali materiale, nagnjene k deformaciji – kot so tankostenske konstrukcije in majhne kovinske sestave – zmogljivost pulznega moduliranja QCW laserjev pomaga nadzorovati obnašanje strjevanja taline in zmanjšati koncentracijo napetosti zaradi varjenja.

4. Povzetek prednosti uporabe QCW laserskih varilnih strojev

Izhodne značilnosti med neprekinjenimi in sunkovnimi laserji, ki ponujajo močno prilagodljivost procesa

Visoka vrhnja moč za hitro vžiganje in stabilno oblikovanje taline

Prilagodljiv toplotni vnos z majhnim toplotno vplivnim območjem

Posebej primerno za varjenje tankih pločevin, točnostno in ročno varjenje

Z zagotavljanjem fleksibilnih načinov delovanja QCW laserji za varjenje dosegajo učinkovito ravnovesje med učinkovitostjo varjenja in kakovostjo zvara. Pri varjenju tankih pločevin, točnostnem varjenju ter aplikacijah z visokimi zahtevami po termični kontroli QCW laserji za varjenje kažejo odlično prilagodljivost procesa. Pravilna izbira načinov delovanja in optimizirano usklajevanje parametrov sta ključna za popolno izkoriščanje njihovih prednosti.