Laser CW dan laser QCW dalam Pengelasan

Karakteristik Distribusi Energi

Atribut penting dari laser CW adalah distribusi energi Gaussiannya, di mana distribusi energi penampang sinar laser berkurang dari pusat ke luar dalam pola Gaussian (distribusi normal). Karakteristik distribusi ini memungkinkan laser CW mencapai presisi pemfokusan dan efisiensi pemrosesan yang sangat tinggi, terutama dalam aplikasi yang memerlukan penyebaran energi terkonsentrasi.

Diagram Distribusi Energi Laser CW

Keuntungan Pengelasan Laser Gelombang Berkelanjutan (CW).

Perspektif Mikrostruktur

Memeriksa struktur mikro logam mengungkapkan keunggulan berbeda dari pengelasan laser Continuous Wave (CW) dibandingkan pengelasan pulsa Quasi-Continuous Wave (QCW). Pengelasan pulsa QCW, dibatasi oleh batas frekuensinya, biasanya sekitar 500Hz, menghadapi trade-off antara tingkat tumpang tindih dan kedalaman penetrasi. Tingkat tumpang tindih yang rendah menghasilkan kedalaman yang tidak mencukupi, sedangkan tingkat tumpang tindih yang tinggi membatasi kecepatan pengelasan, sehingga mengurangi efisiensi. Sebaliknya, pengelasan laser CW, melalui pemilihan diameter inti laser dan kepala pengelasan yang sesuai, menghasilkan pengelasan yang efisien dan berkelanjutan. Metode ini terbukti sangat andal dalam aplikasi yang memerlukan integritas segel yang tinggi.

Pertimbangan Dampak Termal

Dari sudut pandang dampak termal, pengelasan laser pulsa QCW mengalami masalah tumpang tindih, yang menyebabkan pemanasan berulang pada lapisan las. Hal ini dapat menimbulkan ketidakkonsistenan antara struktur mikro logam dan bahan induk, termasuk variasi ukuran dislokasi dan laju pendinginan, sehingga meningkatkan risiko retak. Pengelasan laser CW, sebaliknya, menghindari masalah ini dengan menyediakan proses pemanasan yang lebih seragam dan berkelanjutan.

Kemudahan Penyesuaian

Dalam hal pengoperasian dan penyesuaian, pengelasan laser QCW memerlukan penyetelan beberapa parameter yang cermat, termasuk frekuensi pengulangan pulsa, daya puncak, lebar pulsa, siklus kerja, dan banyak lagi. Pengelasan laser CW menyederhanakan proses penyesuaian, dengan fokus utama pada bentuk gelombang, kecepatan, daya, dan jumlah pengaburan, sehingga secara signifikan mengurangi kesulitan operasional.

Kemajuan Teknologi dalam Pengelasan Laser CW

Meskipun pengelasan laser QCW dikenal karena daya puncaknya yang tinggi dan input termal yang rendah, bermanfaat untuk mengelas komponen yang sensitif terhadap panas dan material berdinding sangat tipis, kemajuan dalam teknologi pengelasan laser CW, terutama untuk aplikasi berdaya tinggi (biasanya di atas 500 watt) dan pengelasan penetrasi dalam berdasarkan efek lubang kunci, telah memperluas jangkauan penerapan dan efisiensinya secara signifikan. Jenis laser ini sangat cocok untuk bahan yang lebih tebal dari 1 mm, mencapai rasio aspek tinggi (lebih dari 8:1) meskipun masukan panas relatif tinggi.

Pengelasan Laser Gelombang Kontinu Kuasi (QCW).

Distribusi Energi Terfokus

QCW, singkatan dari "Quasi-Continuous Wave", mewakili teknologi laser di mana laser memancarkan cahaya secara terputus-putus, seperti yang digambarkan pada gambar a. Berbeda dengan distribusi energi seragam pada laser kontinu mode tunggal, laser QCW memusatkan energinya lebih padat. Karakteristik ini memberi laser QCW kepadatan energi yang unggul, sehingga menghasilkan kemampuan penetrasi yang lebih kuat. Efek metalurgi yang dihasilkan serupa dengan bentuk "paku" dengan rasio kedalaman-lebar yang signifikan, memungkinkan laser QCW unggul dalam aplikasi yang melibatkan paduan reflektansi tinggi, bahan peka panas, dan pengelasan mikro presisi.

Peningkatan Stabilitas dan Mengurangi Interferensi Plume

Salah satu keunggulan pengelasan laser QCW adalah kemampuannya untuk mengurangi efek gumpalan logam pada laju penyerapan material, sehingga menghasilkan proses yang lebih stabil. Selama interaksi bahan laser, penguapan yang intens dapat menciptakan campuran uap logam dan plasma di atas kumpulan lelehan, yang biasa disebut sebagai bulu logam. Gumpalan ini dapat melindungi permukaan material dari laser, menyebabkan penyaluran daya tidak stabil dan cacat seperti percikan, titik ledakan, dan lubang. Namun, emisi laser QCW yang terputus-putus (misalnya, ledakan 5 ms diikuti jeda 10 ms) memastikan bahwa setiap pulsa laser mencapai permukaan material tanpa terpengaruh oleh gumpalan logam, sehingga menghasilkan proses pengelasan yang sangat stabil, terutama menguntungkan untuk pengelasan lembaran tipis.

Dinamika Melt Pool yang Stabil

Dinamika lelehan, terutama dalam hal gaya yang bekerja pada lubang kunci, sangat penting dalam menentukan kualitas las. Laser yang terus menerus, karena paparannya yang berkepanjangan dan zona yang terkena dampak panas lebih besar, cenderung menciptakan kolam lelehan yang lebih besar yang berisi logam cair. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan yang terkait dengan kumpulan lelehan yang besar, seperti keruntuhan lubang kunci. Sebaliknya, energi terfokus dan waktu interaksi yang lebih pendek dari pengelasan laser QCW memusatkan kumpulan lelehan di sekitar lubang kunci, sehingga menghasilkan distribusi gaya yang lebih seragam dan insiden porositas, keretakan, dan percikan yang lebih rendah.