溶接中のCWレーザーとQCWレーザー

エネルギー分布特性

CWレーザーの顕著な属性は、ガウスエネルギー分布であり、レーザービームの断面のエネルギー分布は、ガウス（正規分布）パターンで中心から外側から減少します。この分布特性により、CWレーザーは、特に濃縮エネルギーの展開を必要とするアプリケーションで、非常に高い焦点の精度と処理効率を達成することができます。

CWレーザーエネルギー分布図

連続波（CW）レーザー溶接の利点

微細構造の視点

金属の微細構造を調べると、準波線波（QCW）パルス溶接を介した連続波（CW）レーザー溶接の明確な利点が明らかになります。 QCWパルス溶接は、通常は500Hz前後の周波数制限によって制約され、オーバーラップレートと浸透深度のトレードオフに直面しています。オーバーラップ速度が低いと深さが不十分になりますが、オーバーラップ速度が高いと溶接速度が制限され、効率が低下します。対照的に、CWレーザー溶接は、適切なレーザーコア直径と溶接ヘッドの選択を通じて、効率的かつ連続的な溶接を実現します。この方法は、高いシールの完全性を必要とするアプリケーションで特に信頼性が高いことを証明しています。

熱衝撃考慮事項

熱衝撃の観点から、QCWパルスレーザー溶接はオーバーラップの問題に苦しんでおり、溶接継ぎ目の繰り返し加熱につながります。これにより、脱臼サイズや冷却速度の変動を含む、金属の微細構造と親材料の間に矛盾が導入され、それにより亀裂のリスクが高まります。一方、CWレーザー溶接は、より均一で連続的な加熱プロセスを提供することにより、この問題を回避します。

調整の容易さ

操作と調整の観点から、QCWレーザー溶接には、パルス繰り返し頻度、ピークパワー、パルス幅、デューティサイクルなど、いくつかのパラメーターの綿密な調整が必要です。 CWレーザー溶接は、主に波形、速度、パワー、およびフォーカス量に焦点を合わせて、調整プロセスを簡素化し、運用上の困難を大幅に緩和します。

CWレーザー溶接における技術の進歩

QCWレーザー溶接は、高いピーク電力と低熱入力で知られていますが、溶接熱感受性成分と非常に薄い壁の材料、CWレーザー溶接技術の進歩、特に高出力アプリケーション（通常は500ワットを超える）、およびキーホール効果に基づく深い浸透溶接が有意に拡大することで有益です。このタイプのレーザーは、1mmより厚い材料に特に適しており、比較的高い熱入力にもかかわらず（8：1を超える）高いアスペクト比（8：1以上）を達成しています。

準継続波（QCW）レーザー溶接

集中エネルギー分布

「cosi-continuous Wave」の立場にあるQCWは、図aに示すように、レーザーが不連続な方法で光を放出するレーザー技術を表します。シングルモード連続レーザーの均一なエネルギー分布とは異なり、QCWレーザーはエネルギーをより密に集中させます。この特徴は、QCWを優れたエネルギー密度にレーザーし、より強力な浸透能力に変換されます。結果として得られる冶金効果は、重大な深さと幅の比率の「爪」形状に似ており、QCWレーザーは高反射合金、熱感受性材料、および精密マイクロウェルディングを含むアプリケーションで優れています。

安定性の向上とプルーム干渉の減少

QCWレーザー溶接の顕著な利点の1つは、材料の吸収速度に対する金属プルームの影響を軽減する能力であり、より安定したプロセスにつながることです。レーザー材料の相互作用中、強い蒸発は、一般に金属プルームと呼ばれる溶融プールの上に金属蒸気とプラズマの混合物を生成する可能性があります。このプルームは、材料の表面をレーザーから保護することができ、不安定な電力供給とスパッター、爆発ポイント、ピットなどの欠陥を引き起こす可能性があります。ただし、QCWレーザーの断続的な放出（たとえば、5msバーストに続く10msの一時停止）により、各レーザーパルスが金属プルームの影響を受けない材料の表面に到達することを保証し、薄いシート溶接に有利な特に安定した溶接プロセスをもたらします。

安定した溶融プールのダイナミクス

特に鍵穴に作用する力の観点から、溶融プールのダイナミクスは、溶接の品質を決定する上で重要です。連続レーザーは、露出度が長く、熱に影響を受けるゾーンが大きいため、液体金属で満たされたより大きな溶融プールを作成する傾向があります。これは、鍵穴の崩壊などの大きな溶融プールに関連する欠陥につながる可能性があります。対照的に、QCWレーザー溶接の集中エネルギーと短い相互作用時間は、鍵穴の周りに溶融プールを集中させ、より均一な力分布と気孔率、亀裂、およびスパッタの発生率が低くなります。