Was sind die Unterschiede zwischen kontinuierlichem Laser (CW) und quasi kontinuierlichem Laser (QCW)?

Dauerstrichlaser (CW) und Quasi{0}}Dauerstrichlaser (QCW) sind zwei Arten von Lasern, die häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. CW-Laser senden einen kontinuierlichen Lichtstrahl aus, während QCW-Laser eine Reihe kurzer Impulse aussenden. Hier sind einige der Unterschiede zwischen diesen beiden Lasertypen:

Gaußsche Energieverteilung eines Einzelmode-CW-Lasers

CW-Laser: CW ist die Abkürzung für „continuous wave“, also Dauerstrichlaser. Die Laserleistung wird durch kontinuierliche Anregungsenergie erreicht, d. h. der Laser bleibt eingeschaltet, bis er stoppt. CW-Laser haben typischerweise eine niedrigere Spitzenleistung und eine höhere Durchschnittsleistung.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, bezieht sich der Begriff „Dauerlaser“ auf einen Laser, der kontinuierlich und kontinuierlich Licht emittieren kann, was zusammenfassend als Dauerlaser bezeichnet wird. Im Allgemeinen handelt es sich beim herkömmlichen Metallschneiden und Kupfer-Aluminium-Schweißen um kontinuierliche Laser, die am weitesten verbreitet sind. Zu den Hauptparametern für das kontinuierliche Debuggen von Laserprozessen gehören: Leistungswellenform, Defokussierungsbetrag, Kerndurchmesserpunkt und Geschwindigkeit;

Wie in Abbildung 2 dargestellt, zeigt das schematische Diagramm der Gaußschen Energieverteilung eines kontinuierlichen Einzelmode-Lasers die Energieverteilung des Querschnitts eines Laserstrahls. Die mittlere Energie ist am höchsten und die Peripherie nimmt wiederum ab und zeigt eine Gaußsche Verteilung (Normalverteilung).

Vergleich von QCW-Laserimpulsenergie und Impulsschweißen

QCW ist die Abkürzung für „Quasi Continuous Wave“, was einen quasi kontinuierlichen Wellenlaser bedeutet. Wie in Abbildung a des gepulsten Lasers dargestellt, handelt es sich beim Laser normalerweise um einen Prozess der intermittierenden Lichtemission. Abbildung b zeigt die Laserenergieverteilung. Im Vergleich zu Single-Mode-Dauerlasern ist die Energieverteilung von QCW konzentrierter, was bedeutet, dass QCW eine höhere Energiedichte (stärkere Durchdringungsfähigkeit) aufweist als Dauerlaser.

Dies spiegelt sich im metallografischen Aspekt wider, was bedeutet, dass QCW eine größere Eindringfähigkeit aufweist. Der erzeugte metallografische Aspekt ähnelt einem Nagel, mit einem höheren Aspektverhältnis. Die Spitzenlaserleistung und die hohe Energiedichte von QCW machen es für hochbeständige Legierungen und wärmeempfindliche Materialien geeignet. Die Mikrokonnektivität bietet enorme Vorteile. Abbildung c zeigt das schematische Schweißdiagramm eines gepulsten Lasers mit verschiedenen Frequenzen. Es ist zu erkennen, dass das Impulsschweißen relativ stabil und nahezu spritzerfrei ist.

QCW-Laser verwenden hauptsächlich eine Technologie namens Q-Switching, eine effektive Methode, um kurze Impulse mit hoher Energie zu erhalten. Es komprimiert den kontinuierlichen Laser mit allgemeiner Leistung zur Emission in extrem schmale Impulse und erhöht dadurch die Spitzenleistung der Lichtquelle um mehrere Größenordnungen. Während des Q--Schaltvorgangs, bevor das Verstärkungsmedium genügend Energie speichert, weist der gesamte Laserresonator einen hohen Hohlraumverlust auf.

Eine Einführung in noch kürzere Pulsregime jenseits der Q--Schaltung finden Sie hierUltraschnelle Lasertechnologie für präzise Bearbeitung.

Zu diesem Zeitpunkt kann der Laser keine Laseroszillation erzeugen, da der Schwellenwert zu hoch ist, so dass sich die Partikelzahl der oberen Ebene in großen Mengen ansammeln kann. Wenn die Akkumulation den Sättigungswert erreicht, reduziert sich der Hohlraumverlust schnell auf einen sehr kleinen Wert, sodass der größte Teil der von Partikeln der oberen Ebene gespeicherten Energie in kurzer Zeit in Laserenergie umgewandelt wird und am Ausgangsende einen starken Laserimpulsausgang erzeugt.

Beispielsweise kann ein Ballon ähnlich einer runden Trommel aus seiner Düse gelöst und langsam und kontinuierlich entleert werden, was als kontinuierlicher Laser bezeichnet wird. Durch Anpassen des Q-Werts wird der Ballon unter Druck gesetzt und sofort aufgeblasen, was bei kontinuierlichem und QCW ungefähr der Fall ist.

Abb. 4 a Aussehen des CW-Laser-Dichtungsnagels, Aussehen der geraden Schweißnaht, metallografische Untersuchung des Längsschnitts; ein QCW-Laserversiegelungsnagel-Aussehen, ein gerades Schweißnaht-Aussehen, eine Längsschnitt-Metallographie;

Um tiefer in die Frage einzutauchen, wie sich diese Pulskomprimierung und hohe Energiedichte auf die tatsächliche Mikro-verarbeitung auswirken, können Sie unseren umfassenden Leitfaden lesenOptimierung des Faserlaser-Mikro-schweißens und Auswahl der richtigen Quelle. Eine grundlegende Aufschlüsselung dieser Technologie finden Sie in unserer vollständigen ErklärungQCW quasi-kontinuierliche Lasertechnologie.

1. Das Erscheinungsbild von QCW ähnelt dem Impulspunktschweißen mit Fischschuppenmustern, während der kontinuierliche Laser eine glatte und kontinuierliche Kurve aufweist.

2. Energieeintrag: kontinuierlicher Lasereintrag, intermittierender Impulseintrag, reflektiert in der Metallographie, kontinuierliche Laserschweißung in Längsrichtung, metallographisch kontinuierlich, nur geringe Schwankungen, Pulslaser kann das Laserbohren deutlich erkennen, wie ein metallografisches Einpunkt-Laser-Spleißen, jeder Laser entspricht metallografisch deutlich sichtbar; Daher ist das kontinuierliche Schweißen hinsichtlich der Schweißnahtfestigkeit stärker als das QCW-Laserschweißen.

Detaillierter Vergleich der Prinzipien des kontinuierlichen (CW) und quasikontinuierlichen (QCW) Laserschweißens

1. Vermeidung des Einflusses von Fahnen auf die Materialabsorption, wodurch der Prozess stabiler wird: Während der Wechselwirkung zwischen Laser und Material verdampft das Material stark und bildet über dem Schmelzbad eine Mischung aus Metalldampf, Plasma und anderen Gasen, die zusammenfassend als Metallfahnen bezeichnet werden. Diese Metallfahnen schützen den Laser davor, die Materialoberfläche zu erreichen, was zu einer instabilen Laserleistung führt, die die Materialoberfläche erreicht, was zu Defekten wie Spritzern, Explosionsstellen und Löchern führt. Das Impulsschweißen von QCW zeichnet sich jedoch durch eine intermittierende Lichtabgabe aus (5 ms Lichtabgabe, 10 ms intermittierende Lichtabgabe und dann die nächste Lichtabgabe), wodurch sichergestellt wird, dass jeder Lasereinschlag auf die Materialoberfläche nicht durch Metallfahnen beeinträchtigt wird, was es im Vergleich zum Schweißen stabiler macht und Vorteile beim Schweißen dünner Bleche bietet.

2. Stabiles Schmelzbad: Die Belastung des Schlüssellochs des Schmelzbades, die lange Dauer der kontinuierlichen Lasereinwirkung, die große Wärmeleitungsfläche, die große Schmelzbadfläche und die Fülle an flüssigem Metall machen das kontinuierliche Schweißschmelzbad viel größer als das QCW-Laserschmelzbad. Defekte wie Poren, Risse und Spritzer hängen eng mit dem Schmelzbad zusammen: Wenn das Schmelzbad groß ist, nimmt die Oberflächenspannung des Schmelzbades mit steigender Temperatur ab, und das große Schmelzbad ist anfälliger für einen Schlüssellochkollaps, wie in a3 gezeigt; Aufgrund der konzentrierteren Energie und der kurzen Einwirkungszeit des QCW-Laserschweißens existiert das Schmelzbad hauptsächlich um das Schlüsselloch herum und die Kraft ist gleichmäßig. Die relative Häufigkeit von Poren, Rissen und Spritzern ist geringer.

3. Saller-Wärmeeinflusszone: Die kontinuierliche Lasereinwirkung auf das Material überträgt kontinuierlich Wärme auf das Material, wodurch das dünne Material sehr anfällig für thermische Verformung und Defekte wie Risse aufgrund innerer Spannungen wird. QCW wirkt intermittierend auf das Material ein, gibt ihm Abkühlzeit, verkleinert die Wärmeeinflusszone und den Wärmeeintrag, wodurch es sich besser für die Verarbeitung dünner Materialien eignet; Und Materialien in der Nähe von Wärmesensoren können nur mit QCW-Lasern bearbeitet werden.

4. Hohe Spitzenleistung: Mit der gleichen Durchschnittsleistung von Dauer- und QCW-Lasern kann QCW eine höhere Spitzenleistung, eine höhere Energiedichte, eine größere Schmelztiefe und eine stärkere Penetration erreichen. QCW bietet weitere Vorteile beim Schweißen von Kupferlegierungs- und Aluminiumlegierungsblechen. Die Energiedichte eines kontinuierlichen Lasers mit der gleichen Durchschnittsleistung ist niedriger als die von QCW, was dazu führen kann, dass der Laser keine Schweißspuren auf der Oberfläche des Materials erzeugt und diese alle reflektiert werden. Wenn der Laser zu hoch ist, steigt die Absorptionsrate des Lasers nach Erreichen des Materialschmelzens stark an und der Wärmeeintrag nimmt plötzlich zu, was zu einer unkontrollierbaren Schmelztiefe und einem unkontrollierbaren Wärmeeintrag führt. Es kann nicht zum Schweißen dünner Bleche verwendet werden, und es kann vorkommen, dass keine Schweißspuren entstehen oder ein Durchbrennen auftritt, wodurch die Prozessanforderungen nicht erfüllt werden.

Detaillierter Vergleich der CW- und QCW-Laserschweiß-Schlüssellochmechanismen

Aufgrund dieser spritzerfreien und hohen{1}Stabilitätseigenschaften haben quasi{2}kontinuierliche Wellen die Präzisionsfertigung revolutioniert. Erfahren Sie in unserem Artikel mehr über die spezifische Technik hinter diesen Systemen:Was ist eine QCW-Faserlaserschweißmaschine??

Da die Impulsdauer kurz ist (normalerweise mehrere Millisekunden), wird die in das Teil eindringende Wärme minimiert. Daher wird empfohlen, gepulstes Laserschweißen um den Wärmesensor herum und bei extrem dünnen Wandmaterialien zu verwenden. Gleichzeitig eignet sich das gepulste Laserschweißen aufgrund der großen übertragenen Energiemenge zu Beginn des Impulses häufig für reflektierendes Metall. Normalerweise als „verstärkter Puls“ bezeichnet, dauert die Leistungsspitze zu Beginn des Pulszyklus nur einen kleinen Teil der gesamten Pulsdauer. Seine Leistung reicht jedoch aus, um das Reflexionsvermögen des Materials zu durchbrechen und gleichzeitig eine geringere Durchschnittsleistung beizubehalten, wodurch die Hitze reduziert wird. CW-Laser müssen eine große Energiemenge bereitstellen, um hochreflektierende Metalle zu koppeln, und die erzeugte Hitze kann die darin enthaltenen Teile oder Komponenten leicht beschädigen. Beim CW-Dauerstrichlaserschweißen handelt es sich meist um Hochleistungslaser mit einer Leistung über 500 Watt. Im Allgemeinen sollte dieser Lasertyp für Platten mit einer Dicke von 1 mm oder mehr verwendet werden. Der Schweißmechanismus ist ein Tiefschweißen auf Basis des Schlüssellocheffekts mit einem großen Seitenverhältnis von über 8:1, aber relativ hohem Wärmeeintrag.

Schließlich gibt es aufgrund der Weiterentwicklung der Lasertechnologie auch kontinuierliche Lasermodulationstechnologien, um das Pulsschweißen von kontinuierlichen Lasern sowie das Hochfrequenz-Pulsschweißen von QCW-Lasern zu erreichen.

Insgesamt haben sowohl CW-Laser als auch QCW-Laser je nach konkreter Anwendung ihre Vor- und Nachteile. CW-Laser eignen sich für Anwendungen, die einen kontinuierlichen Lichtstrahl erfordern, während QCW-Laser für Anwendungen geeignet sind, die kurze Impulse mit hoher Energie erfordern. Daher ist es wichtig, den richtigen Lasertyp für Ihre spezifische Anwendung auszuwählen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Um weitere Laserquellen nebeneinander zu vergleichen, lesen Sie unseren Leitfaden dazuVor- und Nachteile verschiedener Laserbevor Sie sich für ein System entscheiden.

Unabhängig davon, ob Ihre Anwendung die hohe Spitzenleistung eines QCW-Lasers für empfindliche Mikrokomponenten oder die kontinuierliche Energieabgabe eines Standard-CW-Lasers für das Schneiden dicker Metalle erfordert, ist die Auswahl des richtigen Industriesystems von entscheidender Bedeutung. Entdecken Sie unsere hohe-LeistungFaserlaser-SchweißgerätKategorie, um die perfekte individuelle Konfiguration für Ihr Produktions-Upgrade zu finden.

Die Wahl zwischen CW, QCW und anderen gepulsten Laserquellen hängt von drei Fragen zu Ihrem Produktionsprozess ab: Welches Material verarbeiten Sie, wie dick ist es und welche Priorität haben Sie bei Geschwindigkeit und Qualität?

Materialstärke und Hitzeempfindlichkeit.CW-Laser liefern eine konstante, hohe Durchschnittsleistung, was sie zur natürlichen Wahl für Metallplatten mit einer Dicke von 1 mm und mehr macht. Bei dünnen Blechen unter 1 mm oder bei Komponenten, die sich in der Nähe von wärmeempfindlichen Elementen wie Batteriezellen, Sensoren und Elektronikgehäusen befinden, hält die intermittierende Ausgabe eines QCW-Lasers den Wärmeeintrag niedrig und verhindert Verformungen. Die gleiche Logik gilt für die Wahl zwischen kontinuierlichem und gepulstem Modus im Allgemeinen: Lange Pulsbreiten eignen sich für dicke, nachgiebige Materialien, während kurze Pulse mit hohen Spitzen-dünne oder empfindliche Materialien schützen.

Reflexionsvermögen des Werkstücks.Hochreflektierende Metalle wie Kupfer, Aluminium und Gold reflektieren einen großen Teil des einfallenden Strahls. Ein CW-Laser muss genügend Leistung aufbringen, um dieses Reflexionsvermögen zu durchbrechen, wodurch das Teil leicht überhitzt werden kann. Ein QCW-Laser konzentriert seine Energie in kurze Impulse mit sehr hoher Spitzenleistung, die zuverlässiger in reflektierende Oberflächen einkoppeln und gleichzeitig die Durchschnittsleistung niedrig halten. Aus diesem Grund werden QCW-Quellen häufig zum Schweißen von Kupfer- und Aluminiumlegierungsblechen verwendet.

Durchsatz versus Präzision.Wenn in Ihrer Anlage rund um die Uhr dicke{0}Platten geschnitten oder tiefe{1}Eindringschweißungen durchgeführt werden, maximiert die hohe Durchschnittsleistung eines CW-Lasers den Durchsatz. Wenn Ihr Prozess eine feine Steuerung, minimale Spritzer und eine kleine Wärmeeinflusszone erfordert, bietet Ihnen eine QCW- oder gepulste Quelle Präzision bei mäßiger Geschwindigkeit. Es gibt keinen universellen „besten“ Laser - Die richtige Quelle ist diejenige, die zum Material, zur Verbindungs- oder Schnittgeometrie und zum Qualitätsziel Ihrer spezifischen Anwendung passt. Senden Sie im Zweifelsfall Muster für einen Probelauf an Ihren Laserlieferanten, bevor Sie sich für eine Maschinenkonfiguration entscheiden.

Die Entscheidung zwischen CW- und -QCW sieht bei jeder großen Laseranwendung unterschiedlich aus, und die beiden Technologien sind außerhalb des Schweißens selten austauschbar.

Schneiden.Dauerstrichlaser dominieren das industrielle Schneiden. Ihre konstante Leistung erzeugt glatte Schnittfugen bei hoher Geschwindigkeit, und für Blechdicken über 2–3 mm ist der Schlüssellochmechanismus mit tiefer -Eindringung im Wesentlichen ein CW-Modus. QCW-Laser werden nicht zum Schneiden großer Bleche verwendet, finden aber eine Nische beim Mikro-Schneiden dünner Folien, bei denen die Wärme lokalisiert bleiben muss.

Schweißen.Dies ist die Anwendung, bei der CW und QCW wirklich miteinander konkurrieren, wie in den Abschnitten oben beschrieben: CW für tiefe -Eindringungen und das Schweißen dicker-Platten, QCW für dünne Bleche, hitzeempfindliche Baugruppen und reflektierende Kupfer--Aluminiumverbindungen.

Markierung.Gepulste Laser - einschließlich QCW am kurzen-Pulsende - dominieren die Lasermarkierung, da die augenblickliche Spitzenleistung das Material verdampft, während die niedrige Durchschnittsleistung die Oberfläche kühl hält. CW-Quellen werden nicht zur Feinmarkierung verwendet.

Reinigung.Beide Regime dienen der Laserreinigung: Dauerstrichlaser entfernen Farbe, Rost und Beschichtungen großflächig schnell, während gepulste Laser empfindliche Oberflächen präzise kontrolliert reinigen. Die großflächige industrielle Entfernung von Beschichtungen und Rostbeseitigung bevorzugt typischerweise das kontinuierliche Verfahren, weshalb kontinuierliche Laserreiniger eine Standardkategorie in Produktionslinien sind. Für Käufer, die Reinigungslösungen bewerten, aDauerstrich-Laserreinigungsmaschineist die erste Wahl für die Oberflächenvorbereitung mit hohem-Durchsatz.

Bohren und Mikrobearbeitung.QCW-Laser eignen sich hervorragend zum Bohren und Mikrofügen, da ihre Spitzenleistung tiefe, schmale Löcher mit einem hohen Aspektverhältnis erzeugt, ähnlich den zuvor beschriebenen nagelförmigen metallografischen Profilen.

Das Fazit: Ordnen Sie Ihre Anwendung zuerst dieser Matrix zu und wählen Sie dann die Quelle aus. Die meisten Produktionslinien verfügen über mehr als einen Lasertyp - eine CW-Quelle für schwere Arbeiten und eine gepulste oder QCW-Quelle für feine Arbeiten.

CW und QCW sind nur zwei Mitglieder einer viel größeren Laserfamilie. Wenn Sie wissen, wo sie stehen, können Sie bessere Kaufentscheidungen treffen und vorhersehen, wohin sich die Technologie entwickelt.

Die Laserfamilie.An einem Ende dienen Hochleistungs-Dauerlaser zum Schneiden und Tiefschweißen; Andererseits liefern Ultrakurzpulslaser Energie in Femtosekunden und Pikosekunden für die kalte, schadensfreie Mikrobearbeitung-. Dazwischen sitzen gepulste, QCW- und Nanosekundenquellen, die Markierung, Bohren und Feinschweißen abdecken. Jedes Impulsbreitenregime ist einer bestimmten Reihe von Anwendungen zugeordnet. - Je breiter Ihre Produktpalette, desto wahrscheinlicher ist es, dass Sie mehrere Quellen nebeneinander benötigen.

Halbleiterlaser als Bausteine.Zunehmend werden Hochleistungsdioden- und Faserlaser verbautHalbleiterlasertechnologie, das die Pumpenenergie für die meisten industriellen CW- und QCW-Systeme bereitstellt. Da Halbleiterchips in Richtung höherer Helligkeit und geringerer Kosten voranschreiten, bringen sie die ganze Familie voran - mehr Leistung pro Dollar, bessere Strahlqualität und neue Wellenlängen für Materialien, die bisher schwer zu verarbeiten waren.

Warum die Laserbearbeitung immer weiter expandiert.Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet die Laserbearbeitung einen berührungslosen Betrieb, keinen Werkzeugverschleiß, programmierbare Flexibilität und wiederholbare Qualität. Diese strukturellenVorteile der LaserbearbeitungstechnologieErklären Sie, warum Fabriken in der Blech-, Elektronik-, Automobil- und Energieindustrie immer wieder mechanische, thermische und chemische Prozesse durch Laserlösungen ersetzen.

Wohin die Branche geht.Der Markt bewegt sich weiterhin in Richtung höherer Durchschnittsleistung, kürzerer Impulsbreite und intelligenterer Prozesssteuerung. Im Anschluss an dieAnalyse der LaserindustrieDer von Geräteherstellern und Branchenbeobachtern veröffentlichte Bericht ist eine praktische Möglichkeit, zu verfolgen, welche Quellentypen auf dem Vormarsch sind - und Ihre nächste Maschineninvestition zeitlich festzulegen. Was auch immer Ihre Anwendung ist, beginnen Sie mit dem Material und dem Qualitätsziel und lassen Sie die Prozessdaten - nicht Gewohnheit - zwischen CW, QCW und gepulst wählen.