연속 레이저(CW)와 준연속 레이저(QCW)의 차이점은 무엇입니까?

CW(연속파) 레이저와 QCW(준{0}}연속파) 레이저는 다양한 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 레이저입니다. CW 레이저는 연속적인 광선을 방출하는 반면, QCW 레이저는 일련의 짧은 펄스를 방출합니다. 두 가지 레이저 유형의 차이점은 다음과 같습니다.

단일-모드 CW 레이저의 가우스 에너지 분포

CW 레이저: CW는 "연속파"의 약자로 연속파 레이저를 의미합니다. 지속적인 여기 에너지를 통해 레이저 출력을 얻습니다. 즉, 레이저는 멈출 때까지 계속 켜져 있습니다. CW 레이저는 일반적으로 피크 출력이 낮고 평균 출력이 더 높습니다.

그림 1에서 볼 수 있듯이 연속 레이저는 연속적이고 연속적으로 빛을 방출할 수 있는 레이저를 말하며, 통칭하여 연속 레이저라고 합니다. 일반적으로 일반적인 금속 절단 및 구리 알루미늄 용접은 연속 레이저로 가장 널리 사용됩니다. 연속 레이저 공정 디버깅의 주요 매개변수에는 전력 파형, 초점 흐림 양, 코어 직경 스폿 및 속도가 포함됩니다.

그림 2에 표시된 것처럼 단일-모드 연속 레이저의 가우스 에너지 분포 개략도는 레이저 빔 단면의 에너지 분포를 보여줍니다. 중간 에너지가 가장 높고, 주변 에너지가 차례로 감소하여 가우스 분포(정규 분포)를 나타냅니다.

QCW 레이저 펄스 에너지와 펄스 용접 비교

QCW는 "Quasi Continuous Wave"의 약자로 준연속파 레이저를 의미합니다. 펄스 레이저의 그림 a에 표시된 것처럼 레이저는 일반적으로 간헐적인 빛 방출 과정입니다. 그림 b는 레이저 에너지 분포를 보여줍니다. 단일 모드 연속 레이저에 비해 QCW의 에너지 분포는 더 집중되어 있습니다. 이는 QCW가 연속 레이저보다 더 높은 에너지 밀도(더 강한 침투 능력)를 갖는다는 것을 의미합니다.

이는 금속 조직학적 측면에 반영되며, 이는 QCW가 더 큰 침투 능력을 가지고 있음을 의미합니다. 생성된 금속학적 측면은 못과 유사하며 더 높은 종횡비가 있습니다. QCW의 최고 레이저 출력과 높은 에너지 밀도는 고저항 합금, 열에 민감한 재료에 적합합니다. 마이크로 연결에는 큰 장점이 있습니다. 그림 c는 다양한 주파수를 갖는 펄스 레이저의 용접 개략도를 보여줍니다. 펄스용접은 스패터(Spatter)가 거의 없이 비교적 안정적임을 알 수 있다.

QCW 레이저는 주로 Q-스위칭이라는 기술을 사용하는데, 이는 고에너지 단 펄스를 얻는 데 효과적인 방법입니다.- 이는 일반 출력 연속 레이저를 매우 좁은 펄스로 압축하여 방출함으로써 광원의 피크 출력을 몇 배나 증가시킵니다. Q-스위칭 동안 이득 매질이 충분한 에너지를 저장하기 전에 전체 레이저 공진기는 높은 공동 손실을 유지합니다.

Q-스위칭을 넘어 더 짧은 펄스 체계에 대한 소개를 보려면 다음을 살펴보세요.정밀 가공을 위한 초고속 레이저 기술.

이때 레이저는 임계값이 너무 높아 레이저 발진을 일으키지 못하므로 상위 입자수가 대량으로 축적될 수 있다. 축적이 포화 값에 도달하면 공동 손실이 매우 작은 값으로 급격히 감소하므로 상위 수준 입자에 저장된 대부분의 에너지가 짧은 시간에 레이저 에너지로 변환되어 출력단에서 강력한 레이저 펄스 출력을 생성합니다.

예를 들어, 둥근 드럼과 유사한 풍선이 노즐에서 방출되어 천천히 지속적으로 수축될 수 있는데, 이를 연속 레이저라고 합니다. Q 값을 조정한다는 것은 풍선에 압력을 가해 순간적으로 팽창시키는 것으로, 이는 대략 연속형과 QCW의 경우와 같습니다.

그림 4 a CW 레이저 씰링 네일의 외관, 직선 용접 이음매의 외관, 종단면의 금속 조직 검사; QCW 레이저 밀봉 네일 외관, 직선 용접 외관, 종단면 금속 조직학;

펄스 압축과 높은 에너지 밀도가 실제 마이크로{0}}처리에 어떤 영향을 미치는지 자세히 알아보려면 다음 페이지에 대한 종합 가이드를 읽어보세요.파이버 레이저 미세{0}}용접 최적화 및 올바른 소스 선택. 이 기술에 대한 기본 분석을 보려면 다음 내용에 대한 전체 설명을 살펴보세요.QCW 준{0}}연속 레이저 기술.

1. QCW의 외관은 펄스 스폿 용접과 유사하며 물고기 비늘 패턴이 있는 반면 연속 레이저는 부드럽고 연속적인 곡선을 갖습니다.

2. 에너지 입력: 연속 레이저 입력, 펄스 간헐 입력, 금속 조직학에 반영됨, 연속 레이저 용접 세로 금속 조직학 연속, 약간의 변동만 있음, 펄스 레이저는 단일 지점 레이저 금속 조직학 접합과 같은 레이저 드릴링을 명확하게 볼 수 있으며, 각 레이저 해당 금속 조직학은 명확하게 표시됩니다. 따라서 연속 용접은 용접 접합 강도에서 QCW 레이저 용접보다 강합니다.

연속(CW) 및 준{0}}연속(QCW) 레이저 용접 원리의 세부 비교

1. 물질 흡광도에 기둥이 미치는 영향을 피하여 공정을 보다 안정적으로 만듭니다. 레이저와 물질 사이의 상호 작용 중에 물질은 심각한 증발을 겪게 되어 금속 기둥이라고 통칭되는 용융 풀 위에 금속 증기, 플라즈마 및 기타 가스의 혼합물을 형성합니다. 이러한 금속 기둥은 레이저가 재료 표면에 도달하는 것을 차단하여 레이저 출력이 재료 표면에 도달하는 것을 불안정하게 하여 물 튀김, 폭발 지점 및 구멍과 같은 결함을 초래합니다. 그러나 QCW의 펄스 용접은 간헐적인 광 출력(5ms의 광 출력, 10ms의 간헐적인 광 출력, 다음 광 출력)이 특징이며, 이는 재료 표면의 각 레이저 타격이 금속 기둥의 영향을 받지 않도록 하여 용접에 비해 더 안정적이며 박판 용접에 장점이 있습니다.

2. 안정적인 용융 풀: 용융 풀의 열쇠 구멍에 대한 응력, 연속 레이저 작동의 긴 지속 시간, 큰 열 전도 영역, 큰 용융 풀 영역 및 풍부한 액체 금속으로 인해 연속 용접 용융 풀이 QCW 레이저 용융 풀보다 훨씬 커집니다. 기공, 균열 및 튀김과 같은 결함은 용융 풀과 밀접한 관련이 있습니다. 용융 풀이 크면 온도가 증가함에 따라 용융 풀의 표면 장력이 감소하고 큰 용융 풀은 a3에 표시된 것처럼 열쇠 구멍 붕괴가 발생하기 쉽습니다. QCW 레이저 용접의 더 집중된 에너지와 짧은 작동 시간으로 인해 용융 풀은 주로 열쇠 구멍 주변에 존재하며 힘이 균일합니다. 기공, 크랙, 스패터 발생률이 상대적으로 낮습니다.

3. Saller 열 영향부: 재료에 대한 연속적인 레이저 작용은 지속적으로 재료에 열을 전달하여 얇은 재료를 열 변형 및 내부 응력으로 인한 균열과 같은 결함에 매우 취약하게 만듭니다. QCW는 재료에 간헐적으로 작용하여 냉각 시간을 제공하고 열 영향 영역과 열 입력을 더 작게 만들어 얇은 재료를 가공하는 데 더 적합합니다. 그리고 열 센서에 가까운 재료는 QCW 레이저를 통해서만 처리할 수 있습니다.

4. 높은 피크 전력: 연속 레이저와 QCW 레이저의 동일한 평균 전력을 사용하여 QCW는 더 높은 피크 전력, 더 높은 에너지 밀도, 더 큰 용융 깊이 및 더 강한 침투력을 달성할 수 있습니다. QCW는 구리 합금 및 알루미늄 합금 시트의 용접에 더 많은 이점을 가지고 있습니다. 동일한 평균 출력을 갖는 연속 레이저의 에너지 밀도는 QCW보다 낮기 때문에 레이저가 재료 표면에 용접 마크를 생성하지 못하고 모두 반사될 수 있습니다. 레이저의 강도가 너무 높으면 재료 용융 후 레이저 흡수율이 급격히 증가하고 열 입력이 갑자기 증가하여 제어할 수 없는 용융 깊이와 열 입력이 발생합니다. 박판 용접에는 사용할 수 없으며 용접 마크가 생성되지 않거나 버닝 스루 현상이 발생하여 공정 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

CW 및 QCW 레이저 용접 키홀 메커니즘의 세부 비교

이러한 비-스패터 및 높은-안정성 특성으로 인해 준-연속파는 정밀 제조에 혁명을 일으켰습니다. 다음 기사에서 이러한 시스템의 구체적인 엔지니어링에 대해 자세히 알아보세요.QCW 파이버 레이저 용접기 란 무엇입니까??

펄스 지속 시간이 짧기 때문에(보통 수 밀리초) 부품에 유입되는 열이 최소화되므로 열 센서 및 매우 얇은 벽 재료 주위에 펄스 레이저 용접을 사용하는 것이 좋습니다. 동시에 펄스 시작 시 많은 양의 에너지가 전달되기 때문에 펄스 레이저 용접은 반사 금속에 적합한 경우가 많습니다. 일반적으로 "향상된 펄스"라고 하는 펄스 사이클 시작 시 전력 스파이크는 전체 펄스 지속 시간의 작은 부분 동안만 지속됩니다. 그러나 그 출력은 낮은 평균 출력을 유지하면서 재료의 반사율을 뚫고 열을 줄이는 데 충분합니다. CW 레이저는 반사율이 높은 금속을 결합하기 위해 많은 양의 에너지를 제공해야 하며, 발생된 열은 그 내부의 부품이나 구성 요소를 쉽게 손상시킬 수 있습니다. CW 연속파 레이저 용접은 대부분 500와트 이상의 출력을 갖는 고출력 레이저입니다.- 일반적으로 이러한 유형의 레이저는 두께가 1mm 이상인 플레이트에 사용해야 합니다. 용접 메커니즘은 키홀 효과를 기반으로 한 심용입 용접으로 종횡비가 8:1 이상으로 크지만 입열량이 상대적으로 높습니다.

마지막으로, 레이저 기술의 발전으로 인해 연속 레이저의 펄스 용접을 달성하는 연속 레이저 변조 기술과 QCW 레이저의 고주파 펄스 용접-도 있습니다.

전반적으로 CW 레이저와 QCW 레이저는 특정 응용 분야에 따라 장점과 단점이 있습니다. CW 레이저는 연속적인 광선이 필요한 응용 분야에 적합한 반면, QCW 레이저는 높은 에너지의 짧은 펄스가 필요한 응용 분야에 적합합니다. 따라서 최상의 결과를 얻으려면 특정 응용 분야에 적합한 유형의 레이저를 선택하는 것이 중요합니다.

더 많은 레이저 소스를 나란히 비교하려면 다음 가이드를 읽어보세요.다양한 레이저의 장점과 단점시스템을 선택하기 전에

귀하의 응용 분야가 섬세한 마이크로 구성 요소를 위한 QCW 레이저의 높은 피크 출력을 요구하든, 두꺼운 금속 절단을 위한 표준 CW 레이저의 지속적인 에너지 출력을 요구하든, 올바른 산업 시스템을 선택하는 것이 중요합니다. 우리의 고성능-을 살펴보세요파이버 레이저 용접기카테고리를 통해 프로덕션 업그레이드를 위한 완벽한 맞춤형 구성을 찾을 수 있습니다.

CW, QCW 및 기타 펄스 레이저 소스 중에서 선택하는 것은 생산 공정에 대한 세 가지 질문으로 귀결됩니다. 가공할 재료는 무엇인지, 재료의 두께는 얼마나 되는지, 속도와 품질 사이에서 우선순위는 무엇입니까?

재료 두께 및 열 민감도.CW 레이저는 안정적이고 높은 평균 출력을 제공하므로 1mm 이상의 금속판에 자연스럽게 선택됩니다. 1mm 미만의 얇은 시트 또는 배터리 셀, 센서, 전자 패키지 등 열에 민감한 요소 가까이에 있는 구성 요소의 경우, QCW 레이저의 간헐적인 출력은 열 입력을 낮게 유지하고 뒤틀림을 방지합니다. 일반적으로 연속 모드와 펄스 모드 사이의 선택에도 동일한 논리가 적용됩니다. 긴 펄스 폭은 두껍고 관용성이 있는 재료에 적합하고, 짧고 높은{5}}피크 펄스는 얇거나 섬세한 재료를 보호합니다.

공작물의 반사율.구리, 알루미늄, 금과 같이 반사율이 높은 금속은 입사 광선의 상당 부분을 반사합니다. CW 레이저는 부품이 쉽게 과열될 수 있는 이러한 반사성을 뚫을 수 있을 만큼 충분한 전력을 공급해야 합니다. QCW 레이저는 피크 전력이 매우 높은 짧은 펄스에 에너지를 집중시켜 평균 전력을 낮게 유지하면서 반사 표면에 보다 안정적으로 결합합니다. 이것이 QCW 소스가 구리 및 알루미늄 합금 시트 용접에 널리 사용되는 이유입니다.

처리량 대 정밀도.귀하의 라인이 24시간 내내 두꺼운 판 절단이나 깊은{1}}침투 용접을 실행하는 경우 CW 레이저의 높은 평균 출력이 처리량을 극대화합니다. 공정에서 미세한 제어, 최소한의 스패터 및 작은 열 영향 영역이 필요한 경우, QCW 또는 펄스 소스는 적당한 속도에서 정밀도를 제공합니다. 보편적인 "최고의" 레이저는 없습니다. - 올바른 소스는 재료, 접합 또는 절단 형상, 특정 응용 분야의 품질 목표와 일치하는 소스입니다. 의심스러운 경우 기계 구성을 결정하기 전에 시험 실행을 위해 레이저 공급업체에 샘플을 보내십시오.

CW-대-QCW 결정은 각 주요 레이저 응용 분야마다 다르게 나타나며 두 기술은 용접 외부에서는 거의 호환되지 않습니다.

절단.연속파 레이저는 산업용 절단을 지배합니다. 안정적인 출력은 고속에서 부드러운 커프를 생성하며, 2~3mm 이상의 플레이트 두께에 대해 깊은-관통 키홀 메커니즘은 기본적으로 CW 체제입니다. QCW 레이저는 대량 시트 절단에 사용되지 않지만 열이 국부적으로 유지되어야 하는 얇은 호일의 미세 절단에서 틈새 시장을 찾습니다.-

용접.이는 위의 섹션에서 설명했듯이 CW와 QCW가 진정으로 경쟁하는 응용 분야입니다. 깊은-관통 및 두꺼운-판 용접을 위한 CW, 얇은 시트, 열에 민감한 -조립품 및 반사 구리-알루미늄 접합을 위한 QCW입니다.

마킹.짧은-펄스 끝-에 QCW를 포함하는 펄스 레이저 -는 순간적인 피크 전력이 재료를 기화시키는 반면 낮은 평균 전력은 표면을 차갑게 유지하기 때문에 레이저 마킹을 지배합니다. CW 소스는 정밀한 마킹에 사용되지 않습니다.

청소.두 방식 모두 레이저 청소에 사용됩니다. 연속파 레이저는 넓은 영역의 페인트, 녹 및 코팅을 빠르게 제거하는 반면, 펄스 레이저는 정밀한 제어로 섬세한 표면을 청소합니다. 대규모-산업 코팅 제거 및 녹 제거는 일반적으로 연속 방식을 선호합니다. 이것이 바로 연속 레이저 클리너가 생산 라인의 표준 범주인 이유입니다. 청소 솔루션을 평가하는 구매자에게는연속파 레이저 클리닝 기계높은 처리량의 표면 준비를 위한{0}}최적의 옵션입니다.-

드릴링 및 미세{0}}가공.QCW 레이저는 앞서 설명한 못 모양의 금속 프로파일과 유사한 높은 종횡비의 깊고 좁은 구멍을 생성하기 때문에 드릴링 및 마이크로{0}}접합에 탁월합니다.

요점: 먼저 이 매트릭스에 애플리케이션을 매핑한 다음 소스를 선택하세요. 대부분의 생산 라인은 결국 하나 이상의 레이저 유형(-)으로 무거운 작업을 위한 CW 소스와 정밀한 작업을 위한 펄스 또는 QCW 소스로 구성됩니다.

CW와 QCW는 훨씬 더 큰 레이저 제품군의 두 구성원일 뿐입니다. 그들이 어디에 있는지 이해하면 더 나은 구매 결정을 내리고 기술이 어디로 향할지 예측하는 데 도움이 됩니다.

레이저 가족.한쪽 끝에서는 고출력 연속 레이저가 절단 및 심용접에 사용됩니다. 다른 한편으로는 극초단-펄스 레이저가 펨토초와 피코초 단위로 에너지를 전달하여 저온 손상이 없는-마이크로-가공을 수행합니다. 그 사이에는 마킹, 드릴링 및 미세 용접을 다루는 펄스, QCW 및 나노초 소스가 있습니다. 각 펄스-폭 체계는 고유한 애플리케이션 세트에 매핑됩니다. - 제품 범위가 넓을수록 여러 소스가 나란히 필요할 가능성이 높아집니다.

빌딩 블록으로서의 반도체 레이저.고전력 다이오드 및 파이버 레이저의 구축이 점점 더 늘어나고 있습니다.-반도체 레이저 기술, 대부분의 산업용 CW 및 QCW 시스템 뒤에 펌프 에너지를 제공합니다. 반도체 칩이 더 높은 밝기와 더 낮은 비용을 추구함에 따라, 이전에는 처리하기 어려웠던 재료에 대한 달러당 더 많은 전력, 더 나은 빔 품질 및 새로운 파장을 제공하여 전체 제품군을 향상시킵니다.

레이저 가공이 계속해서 확대되는 이유기존 방법과 비교하여 레이저 가공은 비접촉 작업, 도구 마모 없음, 프로그래밍 가능한 유연성 및 반복 가능한 품질을 제공합니다.- 그 구조적인레이저 가공 기술의 장점공장에서 판금, 전자, 자동차, 에너지 산업 전반에 걸쳐 기계, 열, 화학 공정을 레이저 솔루션으로 계속 교체하는 이유를 설명합니다.

업계가 가는 곳.시장은 계속해서 더 높은 평균 전력, 더 짧은 펄스 폭, 더 스마트한 프로세스 제어를 향해 나아가고 있습니다. 다음레이저 산업 분석장비 제조업체와 업계 관찰자가 게시한 자료는 어떤 소스 유형이 기반을 얻고 있는지 추적하고 - 다음 기계 투자 시기를 정하는 실용적인 방법입니다. 귀하의 응용 분야가 무엇이든 재료와 품질 목표에서 시작하여 습관이 아닌 공정 데이터 -가 CW, QCW 및 펄스 중에서 선택하도록 하십시오.