Какви са разликите между непрекъснат лазер (CW) и квази непрекъснат лазер (QCW)?

Лазерите с непрекъсната вълна (CW) и лазерите с квази-непрекъсната вълна (QCW) са два вида лазери, които обикновено се използват в различни приложения. CW лазерите излъчват непрекъснат лъч светлина, докато QCW лазерите излъчват поредица от кратки импулси. Ето някои от разликите между тези два вида лазери:

Гаусово енергийно разпределение на едно-модов CW лазер

CW лазер: CW е съкращението за "continuous wave", което означава лазер с непрекъсната вълна. Той постига лазерна мощност чрез непрекъсната енергия на възбуждане, което означава, че лазерът остава включен, докато спре. CW лазерите обикновено имат по-ниска пикова мощност и по-висока средна мощност.

Както е показано на фигура 1, непрекъснатият лазер се отнася до лазер, който може непрекъснато и непрекъснато да излъчва светлина, общо известен като непрекъснат лазер. Като цяло обикновеното рязане на метал и заваряването на меден алуминий са непрекъснати лазери, които са най-широко използвани. Основните параметри за непрекъснато отстраняване на грешки в лазерния процес включват: форма на вълната на мощността, степен на дефокусиране, петно ​​с диаметър на сърцевината и скорост;

Както е показано на Фигура 2, схематичната диаграма на Гаусово енергийно разпределение на едно-модов непрекъснат лазер показва енергийното разпределение на напречното сечение на лазерен лъч. Средната енергия е най-висока, а периферията намалява на свой ред, показвайки гаусово разпределение (нормално разпределение).

QCW лазерна импулсна енергия и сравнение на импулсно заваряване

QCW е съкращението за "квази непрекъсната вълна", което означава лазер с квази непрекъсната вълна. Както е показано на фигура a на импулсния лазер, лазерът обикновено е процес на прекъсващо излъчване на светлина; Фигура b показва разпределението на лазерната енергия. В сравнение с едномодовите непрекъснати лазери, разпределението на енергията на QCW е по-концентрирано, което означава, че QCW има по-висока енергийна плътност (по-силна способност за проникване) от непрекъснатите лазери.

Това се отразява в металографския аспект, което означава, че QCW има по-голяма способност за проникване. Произведеният металографски аспект е подобен на пирон, с по-високо съотношение. Пиковата мощност на лазера и високата енергийна плътност на QCW го правят подходящ за сплави с висока устойчивост, термочувствителни материали. Има огромни предимства в микросвързаността; Фигура c показва схематичната диаграма на заваряване на импулсен лазер с различни честоти. Може да се види, че импулсното заваряване е относително стабилно, почти без пръски.

QCW лазерите използват основно технология, наречена Q-switching, която е ефективен метод за получаване на високо-енергийни къси импулси. Той компресира общия изходен непрекъснат лазер в изключително тесни импулси за излъчване, като по този начин увеличава пиковата мощност на светлинния източник с няколко порядъка. По време на Q-превключването, преди усилващата среда да съхрани достатъчно енергия, целият лазерен резонатор поддържа висока загуба в кухината.

За въведение към още по-кратки импулсни режими извън Q-превключването, проучетесвръхбърза лазерна технология за прецизна обработка.

По това време лазерът не може да произведе лазерни трептения, тъй като прагът е твърде висок, така че броят на броя на частиците от горното ниво може да се натрупа в големи количества. Когато натрупването достигне стойността на насищане, загубата на кухина бързо намалява до много малка стойност, така че по-голямата част от енергията, съхранена от частици от по-високо ниво, ще бъде преобразувана в лазерна енергия за кратко време, Генерирайте силен изходен лазерен импулс в изходния край.

Например, балон, подобен на кръгъл барабан, може да бъде освободен от дюзата си и бавно и непрекъснато изпуснат, което се нарича непрекъснат лазер. Регулирането на стойността на Q е да постави балона под налягане и да го надуе незабавно, което е приблизително случаят с непрекъснато и QCW.

Фигура 4 a Външен вид на CW лазерен пирон за запечатване, външен вид на прав заваръчен шев, металографско изследване на надлъжен разрез; външен вид на QCW лазерно запечатване на ноктите, външен вид на прави заварки, металография на надлъжно сечение;

За да се потопите по-дълбоко в това как тази импулсна компресия и висока енергийна плътност влияят върху действителната микро{0}}обработка, можете да прочетете нашето изчерпателно ръководство заоптимизиране на фибролазерно микро{0}}заваряване и избор на правилния източник. За основна разбивка на тази технология, разгледайте пълното ни обяснение наQCW квази{0}}непрекъсната лазерна технология.

1. Външният вид на QCW е подобен на импулсното точково заваряване, с модели на рибени люспи, докато непрекъснатият лазер има гладка и непрекъсната крива;

2. Входяща енергия: непрекъснат лазерен вход, импулсен периодичен вход, отразен върху металографията, непрекъснато лазерно заваряване надлъжно металографско непрекъснато, само леки колебания, импулсният лазер може ясно да види лазерното пробиване като едноточково лазерно металографско снаждане, всеки съответстващ лазер металографски ясно видим; Следователно непрекъснатото заваряване е по-силно от QCW лазерното заваряване по отношение на якостта на заваръчните съединения.

Подробно сравнение на принципите на непрекъснато (CW) и квази-непрекъснато (QCW) лазерно заваряване

1. Избягване на влиянието на струите върху абсорбцията на материала, което прави процеса по-стабилен: по време на взаимодействието между лазера и материала, материалът ще претърпи силно изпарение, образувайки смес от метални пари, плазма и други газове над разтопения басейн, общо известни като метални струи. Тези метални струи ще предпазят лазера от достигане до повърхността на материала, което ще доведе до нестабилна мощност на лазера, достигаща повърхността на материала, което ще доведе до дефекти като пръски, точки на експлозия и ями; Импулсното заваряване на QCW обаче се характеризира с прекъсващ светлинен поток (5 ms светлинен поток, 10 ms периодичен светлинен поток и след това следващият светлинен поток), което гарантира, че всеки лазерен удар върху повърхността на материала не се влияе от метални струи, което го прави по-стабилно в сравнение със заваряването и има предимства при заваряване на тънки пластини.

2. Стабилен резервоар за стопилка: Напрежението върху ключалката на резервоара за стопилка, дългата продължителност на непрекъснато лазерно действие, голямата площ на топлопроводимост, голямата площ на резервоара за стопилка и изобилието от течен метал правят резервоара за непрекъснато заваряване на стопилка много по-голям от басейна за стопилка на QCW лазера. Дефекти като пори, пукнатини и пръски са тясно свързани с разтопената вана: ако разтопената вана е голяма, повърхностното напрежение на разтопената вана намалява с повишаване на температурата и голямата разтопена вана е по-податлива на срутване в ключалката, както е показано в a3; Поради по-концентрираната енергия и краткото време на действие на QCW лазерното заваряване, разтопената вана съществува главно около ключалката и силата е еднаква. Относителният процент на поява на пори, пукнатини и пръски е по-нисък.

3. Зона, засегната от топлината на Saller: непрекъснатото лазерно действие върху материала непрекъснато пренася топлина към материала, което прави тънкия материал силно податлив на термична деформация и дефекти като пукнатини, причинени от вътрешно напрежение. QCW периодично действа върху материала, като му дава време за охлаждане, което го прави по-малък в засегнатата от топлина зона и входяща топлина, което го прави по-подходящ за обработка на тънки материали; А материали, близки до термичните сензори, могат да се обработват само с QCW лазер.

4. Висока пикова мощност: С еднаква средна мощност на непрекъснати и QCW лазери, QCW може да постигне по-висока пикова мощност, по-висока енергийна плътност, по-голяма дълбочина на топене и по-силно проникване. QCW има повече предимства при заваряването на листове от медна сплав и алуминиева сплав. Енергийната плътност на непрекъснат лазер със същата средна мощност е по-ниска от QCW, което може да накара лазера да не произведе следи от заваряване върху повърхността на материала и всички те да бъдат отразени. Ако лазерът е твърде висок, скоростта на лазерно поглъщане ще се увеличи рязко след постигане на топене на материала и входящата топлина внезапно ще се увеличи, което ще доведе до неконтролируема дълбочина на топене и входяща топлина. Не може да се използва при заваряване на тънки плочи и може да има явления на невъзможност за създаване на следи от заваряване или изгаряне, което не може да отговори на изискванията на процеса.

Подробно сравнение на CW и QCW механизми за ключалка за лазерно заваряване

Поради тези характеристики без-пръски и висока-стабилност, квази-непрекъснатите вълни революционизираха прецизното производство. Научете повече за специфичното инженерство зад тези системи в нашата статия:Какво представлява машината за лазерно заваряване на влакна QCW?

Тъй като продължителността на импулса е кратка (обикновено няколко милисекунди), топлината, навлизаща в частта, е сведена до минимум, така че се препоръчва използването на импулсно лазерно заваряване около термичния сензор и изключително тънките стенни материали. В същото време, поради голямото количество енергия, предавано в началото на импулса, импулсното лазерно заваряване често е подходящо за отразяващ метал. Обикновено наричан "усилен импулс", пикът на мощността в началото на импулсния цикъл продължава само малка част от общата продължителност на импулса. Въпреки това, неговата мощност е достатъчна, за да пробие отразяващата способност на материала, като същевременно поддържа по-ниска средна мощност, като по този начин намалява топлината. CW лазерите трябва да осигурят голямо количество енергия за свързване на силно отразяващи метали, а генерираната топлина може лесно да повреди частите или компонентите в тях. CW лазерното заваряване с непрекъсната вълна е предимно лазер с висока-мощност с мощност над 500 вата. Най-общо казано, този тип лазер трябва да се използва за плочи с дебелина от 1 mm или повече. Механизмът за заваряване е заваряване с дълбоко проникване, базирано на ефекта на ключалката, с голямо аспектно съотношение над 8:1, но относително високо входяща топлина.

И накрая, поради напредъка на лазерната технология има и технология за непрекъсната лазерна модулация за постигане на импулсно заваряване на непрекъснати лазери, както и високо{0}}честотно импулсно заваряване на QCW лазери.

Като цяло както CW лазерите, така и QCW лазерите имат своите предимства и недостатъци в зависимост от конкретното приложение. CW лазерите са подходящи за приложения, които изискват непрекъснат лъч светлина, докато QCW лазерите са подходящи за приложения, които изискват кратки импулси с висока енергия. Ето защо е важно да изберете правилния тип лазер за вашето конкретно приложение, за да постигнете най-добри резултати.

За да сравните повече лазерни източници един до друг, прочетете нашето ръководство запредимства и недостатъци на различните лазерипреди да изберете система.

Независимо дали вашето приложение изисква високата пикова мощност на QCW лазер за деликатни микро-компоненти или непрекъснатата енергийна мощност на стандартен CW лазер за рязане на дебел метал, изборът на правилната индустриална система е от решаващо значение. Разгледайте нашата висока-производителностМашина за лазерно заваряване на влакнакатегория, за да намерите перфектната персонализирана конфигурация за вашето производствено надграждане.

Изборът между CW, QCW и други импулсни лазерни източници се свежда до три въпроса относно вашия производствен процес: какъв материал обработвате, колко е дебел и какъв е вашият приоритет между скорост и качество?

Дебелина на материала и чувствителност към топлина.CW лазерите осигуряват стабилна, висока средна мощност, което ги прави естественият избор за метални пластини с дебелина 1 mm и по-дебели. За тънки листове под 1 mm или за компоненти, които се намират близо до топлинно-чувствителни елементи, като батерийни клетки, сензори и електронни пакети, периодичният изход на QCW лазер поддържа ниска входяща топлина и предотвратява изкривяване. Същата логика важи и за избора между непрекъснати и импулсни режими като цяло: дългите ширини на импулса са подходящи за дебели, прощаващи материали, докато късите, високи-пикови импулси защитават тънките или деликатните.

Отражателна способност на детайла.Силно отразяващи метали като мед, алуминий и злато отразяват голяма част от падащия лъч. CW лазерът трябва да даде достатъчно мощност, за да пробие тази отразяваща способност, която лесно може да прегрее частта. QCW лазерът концентрира енергията си в кратки импулси с много висока пикова мощност, свързвайки се с отразяващи повърхности по-надеждно, като същевременно поддържа ниска средна мощност. Ето защо източниците на QCW се използват широко за заваряване на листове от мед и алуминиева сплав.

Пропускателна способност срещу прецизност.Ако вашата линия извършва денонощно рязане на дебели-плочи или заваряване с дълбоко{1}}проникване, високата средна мощност на CW лазера увеличава производителността. Ако вашият процес изисква фино управление, минимално пръскане и малка-засегната зона, QCW или импулсен източник ви осигурява прецизност при умерена скорост. Няма универсален „най-добър“ лазер - правилният източник е този, който съответства на материала, геометрията на фугата или среза и целта за качество на вашето конкретно приложение. Когато се съмнявате, изпратете проби на вашия доставчик на лазери за пробно пускане, преди да се ангажирате с конфигурация на машината.

Решението CW{0}}срещу-QCW изглежда различно при всяко основно лазерно приложение и двете технологии рядко са взаимозаменяеми при външно заваряване.

Изрязване.Лазерите с непрекъсната вълна доминират при индустриалното рязане. Тяхната постоянна производителност създава плавни прорези при висока скорост, а за дебелини на плочата над 2–3 mm механизмът за дълбоко{3}}проникване е по същество CW режим. QCW лазерите не се използват за насипно рязане на листове, но намират ниша в микро-рязане на тънки фолиа, където топлината трябва да остане локализирана.

Заваряване.Това е приложението, в което CW и QCW наистина се конкурират, както е описано в разделите по-горе: CW за дълбоко-проникване и заваряване на дебели-плочи, QCW за тънки листове, термо-чувствителни възли и отразяващи мед-алуминиеви съединения.

Маркиране.Импулсните лазери - включително QCW в края на късия-импулс - доминират лазерното маркиране, тъй като моментната пикова мощност изпарява материала, докато ниската средна мощност поддържа повърхността хладна. CW източниците не се използват за фино маркиране.

Почистване.И двата режима служат за лазерно почистване: лазерите с непрекъсната вълна премахват боя, ръжда и покрития върху големи площи бързо, докато импулсните лазери почистват деликатни повърхности с прецизен контрол. Широкомащабното-отстраняване на промишлени покрития и отстраняване на ръжда обикновено предпочитат непрекъснатия режим, поради което непрекъснатите лазерни почистващи препарати са стандартна категория в производствените линии. За купувачи, оценяващи почистващи решения, aмашина за лазерно почистване с непрекъсната вълнае опцията-за преминаване към-високопроизводителна подготовка на повърхността.

Пробиване и микро{0}}обработка.QCW лазерите превъзхождат пробиването и микро{0}}съединяването, тъй като пиковата им мощност създава дълбоки, тесни отвори с високо съотношение на страните, подобно на описаните по-рано металографски профили с форма на пирони.

Изводът: първо картографирайте приложението си върху тази матрица, след което изберете източника. Повечето производствени линии завършват с повече от един тип лазер - CW източник за тежка работа и импулсен или QCW източник за фина работа.

CW и QCW са само два члена на много по-голямо лазерно семейство. Разбирането къде се намират ви помага да вземате по-добри решения за покупка и да предвиждате накъде се насочва технологията.

Лазерното семейство.В единия край високо{0}}мощните непрекъснати лазери служат за рязане и дълбоко заваряване; от друга, ултракъси{1}}импулсни лазери доставят енергия за фемтосекунди и пикосекунди за студена микро-безвредна-обработка. Между тях се намират импулсни, QCW и наносекундни източници, покриващи маркиране, пробиване и фино заваряване. Всеки-режим на ширина на импулса се преобразува в различен набор от приложения - колкото по-широка е вашата продуктова гама, толкова по-вероятно е да имате нужда от няколко източника един до друг.

Полупроводниковите лазери като градивни елементи.Високо{0}}мощните диодни и оптични лазери се изграждат все повечеполупроводникова лазерна технология, който осигурява енергията на помпата зад повечето индустриални CW и QCW системи. Докато полупроводниковите чипове се стремят към по-висока яркост и по-ниска цена, те дърпат цялото семейство напред - повече мощност на долар, по-добро качество на лъча и нови дължини на вълните за материали, които преди са били трудни за обработка.

Защо лазерната обработка продължава да се разширява.В сравнение с конвенционалните методи, лазерната обработка предлага без{0}}контактна работа, без износване на инструмента, програмируема гъвкавост и повтарящо се качество. Тези структурнипредимства на технологията за лазерна обработкаобяснете защо фабриките продължават да заменят механичните, термичните и химичните процеси с лазерни решения в ламаринената, електронната, автомобилната и енергийната промишленост.

Накъде върви индустрията.Пазарът продължава да се движи към по-висока средна мощност, по-къси ширини на импулса и по-интелигентен контрол на процесите. Следвайкианализ на лазерната индустрияпубликувано от производители на оборудване и наблюдатели в индустрията, е практичен начин да проследите кои типове източници набират популярност - и да определите времето за следващата си инвестиция в машина. Каквото и да е вашето приложение, започнете от материала и целевото качество и оставете данните за процеса - да не са навик - да избират между CW, QCW и импулсни.