Выбор между лазерной непрерывной и импульсной сваркой: Исчерпывающее руководство | MachineMFG

Выбор между лазерной непрерывной и импульсной сваркой: Исчерпывающее руководство

0
(0)
Непрерывная сварка оцинкованного листа полупроводниковым лазером

Непрерывная сварка оцинкованный лист полупроводниковым лазером

Импульсная сварка пластин из нержавеющей стали с помощью Nd 3 + YAG лазера

Импульсный сварка нержавеющей стали Пластина с Nd 3 +: YAG лазером

1. Соответствующие принципы

Лазеры можно классифицировать различными способами. Один из методов классификации основан на длине волны, где лазеры можно разделить на инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые.

Другая классификация основана на рабочем веществе лазера, включая CO2 лазер, волоконный лазер, твердотельный лазер Nd3+:YAG, Nd3+:YAG дисковый лазер (уникальный для Trumpf), прямой полупроводниковый лазер, лазер на красителях и другие. Режим работы лазера, непрерывный или импульсный, также определяет тип лазера.

Как правило, лазерный луч испускается один раз, когда он колеблется в резонансном резонаторе, но за счет высокочастотных колебаний может быть сформировано несколько испусканий. Лазер считается имеющим непрерывный световой поток, когда выходная частота достигает критического значения, и считается импульсным лазером, если выходная частота ниже этого критического значения.

Однако в научных кругах и промышленности не существует стандартного определения для разделения непрерывных и импульсных лазеров. Согласно общему пониманию, если частота повторяющегося света ниже 102 Гц, он считается импульсным лазером, 102-103 Гц - квазинепрерывным (QCW), 103-106 Гц - непрерывным (CW), а все, что выше 106-109 Гц, - суперконтинуумом.

Например, в области резки металла типичные частотные параметры IPG и Raycus волоконных лазеров составляет 5000 Гц, в то время как типичная частота ранних твердотельных лазеров Nd3+:YAG составляет 300 Гц. Что касается параметров мощности, то CW-лазеры обычно обеспечивают только мощность, а импульсные лазеры - мощность одиночного импульса, среднюю мощность, длительность импульса и частоту.

Конкретный экономичный метод:

Средняя мощность = Мощность одиночного импульса × Ширина импульса × Частота

2. Лазерный источник света

В области металла лазерная сваркаТвердотельные лазеры Nd3+: YAG обычно используются для импульсной сварки, а волоконные лазеры - для непрерывной сварки. Однако с развитием лазерных технологий различие между ними становится все менее четким, поскольку промышленные прямые полупроводниковые лазеры все чаще используются для непрерывной сварки.

Импульс лазерная сваркаЛазеры, использующие Nd3+: YAG, известны своими низкочастотными высокоэнергетическими импульсами. Например, импульсный лазер мощностью 500 Вт может генерировать единичные импульсы мощностью до 12 кВт и более, что приводит к увеличению сварочный проход по сравнению с волоконными лазерами той же мощности.

С другой стороны, непрерывные (волоконные) лазеры характеризуются высокой частотой и стабильным, низким выходом энергии одиночного импульса.

Простая аналогия, объясняющая разницу между импульсной и непрерывной сваркой, заключается в том, что импульсная сварка похожа на забивание свай с помощью сваебойной машины, где каждый удар тяжелый, но скорость медленная. С другой стороны, непрерывная сварка похожа на забивание гвоздей электрическим молотком, где каждый удар небольшой, но скорость забивания высокая.

3. Характеристики пучка

Как известно, луч, создаваемый непрерывным волновым (волоконным) лазером, является типичным гауссовым лучом. Это означает, что плотность мощности в центре луча очень высока и быстро уменьшается от центра.

В отличие от этого, интенсивность света импульсного лазера имеет плоское распределение, то есть энергия примерно равномерно распределена по поверхности, перпендикулярной лучу.

Стоит отметить, что распределение луча прямого полупроводникового лазера также похоже на распределение с плоской вершиной, но здесь это не будет обсуждаться.

Распределение энергии гауссовых пучков

Распределение энергии пучка с плоской вершиной

4. Процесс сварки

Частота светового потока при непрерывной сварке чрезвычайно высока.

При использовании надлежащей защиты и параметров сварки можно получить однородный и гладкий шов, не требующий шлифовки или полировки.

Импульсная сварка, с другой стороны, имеет более низкую частоту света и производит четкий, прерывистый стук во время сварки. процесс сварки. Полученный сварной шов имеет вид плоской рыбьей чешуи, похожей на аргонодуговая сваркаПри необходимости можно выполнять точечную сварку или полную сварку в одном месте.

Непрерывная сварка требует выбора лишь нескольких параметров, таких как подходящая сварочная дорожка, скорость и мощность, что делает ее относительно простой. Импульсная сварка, однако, требует комплексного рассмотрения множества параметров, включая ширину импульса, частоту светового потока, мощность одиночного импульса, скорость движения и форму волны импульса, что делает ее более сложным процессом.

Точка импульсной сварки (точка сварки)

Непрерывный сварочный шов

Кроме того волоконный лазер Луч имеет высокую плотность энергии в оптическом центре. С помощью современных технологий лазерный луч можно эффективно передавать по волокну с очень малым диаметром сердцевины. Благодаря этому световые лазеры средней и высокой мощности идеально подходят для сварки с глубоким проплавлением, создавая сварные швы с высоким отношением глубины к ширине.

Плоское распределение импульсных лазерных лучей дает значительные преимущества при сварке с теплопроводностью, особенно при сварке тонких листов.

5. Приложение

Непрерывный (волоконный) лазер занял значительную долю рынка в области сварки, вытеснив CO2 и твердотельных лазеров Nd3+: YAG, благодаря их стабильности, низкому энергопотреблению, эффективности, высокому качеству пучка и плотности энергии. Ожидается, что эта тенденция сохранится и в будущем.

Nd3+: YAG полупроводниковый лазерНесмотря на долгую историю развития и большой рынок сбыта, перспективные возможности будут открываться в специализированных областях. В настоящее время непрерывная лазерная сварка в основном используется для сварки с глубоким проникновением. Например, оптоволоконные (непрерывные) лазеры широко используются в производстве автозапчастей. По мере развития технологий, особенно в оптический волоконный лазер и технологии прямого полупроводникового лазера, непрерывная лазерная сварка, как ожидается, будет применяться в более широком диапазоне областей.

Кроме того, высокая эффективность и стабильность непрерывного лазерная сварка соответствует растущей тенденции в обрабатывающей промышленности к интеллектуальным и автоматизированным методам производства.

Хотя импульсная сварка сокращается на рынке, она все еще сохраняет свое место в будущем. Волоконные лазеры разработали квазинепрерывные лазеры, которые конкурируют с импульсной сваркой, но импульсная сварка все еще служит цели для специальных материалов и требований к сварке. Кроме того, твердотельный лазер Nd3+: YAG обладает такими преимуществами, как низкая стоимость, простота использования и простота обслуживания, что сохранит актуальность импульсной сварки в долгосрочной перспективе.

6. Заключение

Выбор между двумя методы сварки требует тщательной оценки различных факторов, таких как стоимость, эксплуатационные расходы, технологические требования и эффективность производства.

Импульсная сварка имеет низкий общий КПД, но обеспечивает высокую энергию единичного импульса. Однако ее использование может быть дорогостоящим. С другой стороны, непрерывная сварка более эффективна и имеет более низкие эксплуатационные расходы, но при этом она требует больших первоначальных затрат.

Оба метода имеют свои преимущества и недостатки, а значит, имеют свои области применения.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх