Laser CW dan laser QCW dalam pengelasan

Karakteristik distribusi energi

Atribut penting dari laser CW adalah distribusi energi Gaussian mereka, di mana distribusi energi penampang laser berkurang dari tengah ke luar dalam pola Gaussian (distribusi normal). Karakteristik distribusi ini memungkinkan laser CW untuk mencapai presisi fokus yang sangat tinggi dan efisiensi pemrosesan, terutama dalam aplikasi yang membutuhkan penyebaran energi terkonsentrasi.

Diagram Distribusi Energi Laser CW

Keuntungan Pengelasan Laser Gelombang Kontinu (CW)

Perspektif mikrostruktur

Meneliti struktur mikro logam mengungkapkan keunggulan yang berbeda dari pengelasan laser gelombang kontinu (CW) dibandingkan pengelasan pulsa gelombang semu-kontinu (QCW). Pengelasan pulsa QCW, dibatasi oleh batas frekuensinya, biasanya sekitar 500Hz, menghadapi trade-off antara laju tumpang tindih dan kedalaman penetrasi. Laju tumpang tindih yang rendah menghasilkan kedalaman yang tidak mencukupi, sedangkan laju tumpang tindih yang tinggi membatasi kecepatan pengelasan, mengurangi efisiensi. Sebaliknya, pengelasan laser CW, melalui pemilihan diameter inti laser yang sesuai dan kepala pengelasan, mencapai pengelasan yang efisien dan berkelanjutan. Metode ini terbukti sangat dapat diandalkan dalam aplikasi yang membutuhkan integritas segel tinggi.

Pertimbangan Dampak Termal

Dari sudut pandang dampak termal, pengelasan laser pulsa QCW menderita dari masalah tumpang tindih, yang mengarah pada pemanasan berulang jahitan las. Hal ini dapat memperkenalkan ketidakkonsistenan antara struktur mikro logam dan bahan induk, termasuk variasi dalam ukuran dislokasi dan laju pendinginan, sehingga meningkatkan risiko retak. Pengelasan laser CW, di sisi lain, menghindari masalah ini dengan memberikan proses pemanasan yang lebih seragam dan berkelanjutan.

Kemudahan penyesuaian

Dalam hal operasi dan penyesuaian, tuntutan pengelasan laser QCW dengan teliti beberapa parameter, termasuk frekuensi pengulangan pulsa, daya puncak, lebar pulsa, siklus tugas, dan banyak lagi. Pengelasan laser CW menyederhanakan proses penyesuaian, berfokus terutama pada bentuk gelombang, kecepatan, daya, dan jumlah defokus, secara signifikan mengurangi kesulitan operasional.

Kemajuan Teknologi dalam Pengelasan Laser CW

Sementara pengelasan laser QCW dikenal dengan daya puncaknya yang tinggi dan input termal yang rendah, bermanfaat untuk pengelasan komponen yang peka terhadap panas dan bahan berdinding sangat tipis, kemajuan dalam teknologi pengelasan laser CW, terutama untuk aplikasi daya tinggi (biasanya di atas 500 watt) dan pengelasan penetrasi mendalam berdasarkan efek utama, telah secara signifikan mengekspresikannya dan melaksanakannya. Jenis laser ini sangat cocok untuk bahan yang lebih tebal dari 1mm, mencapai rasio aspek tinggi (lebih dari 8: 1) meskipun input panas yang relatif tinggi.

Pengelasan laser gelombang quasi-continuous (QCW)

Distribusi energi terfokus

QCW, berdiri untuk "gelombang quasi-kontinu," mewakili teknologi laser di mana laser memancarkan cahaya dengan cara yang terputus, seperti yang digambarkan dalam Gambar a. Berbeda dengan distribusi energi seragam laser kontinu-mode tunggal, laser QCW memusatkan energi mereka lebih padat. Karakteristik ini memberikan laser QCW kepadatan energi yang unggul, diterjemahkan ke dalam kemampuan penetrasi yang lebih kuat. Efek metalurgi yang dihasilkan mirip dengan bentuk "kuku" dengan rasio kedalaman-ke-lebar yang signifikan, yang memungkinkan laser QCW unggul dalam aplikasi yang melibatkan paduan reflektansi tinggi, bahan sensitif panas, dan pelepasan mikro presisi.

Stabilitas yang ditingkatkan dan pengurangan gangguan bulu

Salah satu keunggulan yang nyata dari pengelasan laser QCW adalah kemampuannya untuk mengurangi efek bulu logam pada tingkat penyerapan material, yang mengarah ke proses yang lebih stabil. Selama interaksi laser-material, penguapan yang intens dapat membuat campuran uap logam dan plasma di atas kolam leleh, yang biasa disebut sebagai bulu logam. Plume ini dapat melindungi permukaan material dari laser, menyebabkan pengiriman daya yang tidak stabil dan cacat seperti percikan, titik ledakan, dan lubang. Namun, emisi intermiten laser QCW (misalnya, semburan 5 ms diikuti oleh jeda 10 ms) memastikan bahwa setiap pulsa laser mencapai permukaan material yang tidak terpengaruh oleh bulu logam, menghasilkan proses pengelasan yang sangat stabil, terutama menguntungkan untuk pengelasan lembar tipis.

Dinamika kolam lebur yang stabil

Dinamika kumpulan leleh, terutama dalam hal kekuatan yang bekerja pada lubang kunci, sangat penting dalam menentukan kualitas lasan. Laser terus menerus, karena paparan mereka yang berkepanjangan dan zona yang terkena dampak panas, cenderung membuat kolam leleh yang lebih besar diisi dengan logam cair. Hal ini dapat menyebabkan cacat yang terkait dengan kolam leleh besar, seperti keruntuhan lubang kunci. Sebaliknya, energi yang terfokus dan waktu interaksi yang lebih pendek dari pengelasan laser QCW memusatkan kolam leleh di sekitar lubang kunci, menghasilkan distribusi gaya yang lebih seragam dan insiden porositas, retak, dan percikan yang lebih rendah.