लेजर वेल्डिंग की मूल बातें जानने के लिए एक गाइड

लेजर वेल्डिंग मूल बातें

लेज़र वेल्डिंग एक गैर-संपर्क प्रक्रिया है जिसमें वेल्ड किए जाने वाले भाग के एक ओर से वेल्ड क्षेत्र तक पहुंच की आवश्यकता होती है।

• वेल्ड का निर्माण तब होता है जब तीव्र लेजर प्रकाश सामग्री को तेजी से गर्म करता है - जिसे आमतौर पर मिली-सेकंड में परिकलित किया जाता है।

• आमतौर पर वेल्ड तीन प्रकार के होते हैं:

- चालन मोड.

- चालन/प्रवेश मोड.

- प्रवेश या कीहोल मोड.

• चालन मोड वेल्डिंग कम ऊर्जा घनत्व पर की जाती है, जिससे वेल्ड नगेट बनता है जो उथला और चौड़ा होता है।

• चालन/प्रवेश मोड मध्यम ऊर्जा घनत्व पर होता है, और चालन मोड की तुलना में अधिक प्रवेश दर्शाता है।

• प्रवेश या कीहोल मोड वेल्डिंग की विशेषता गहरी संकीर्ण वेल्ड है।

- इस मोड में लेज़र प्रकाश वाष्पीकृत पदार्थ का एक रेशा बनाता है जिसे "कीहोल" के रूप में जाना जाता है जो पदार्थ के अंदर तक फैलता है और लेज़र प्रकाश को पदार्थ के अंदर कुशलतापूर्वक पहुंचाने के लिए मार्ग प्रदान करता है।

- सामग्री में ऊर्जा का यह प्रत्यक्ष वितरण प्रवेश प्राप्त करने के लिए चालन पर निर्भर नहीं करता है, और इसलिए सामग्री में गर्मी को कम करता है और गर्मी प्रभावित क्षेत्र को कम करता है।

चालन वेल्डिंग

• चालन संयोजन प्रक्रियाओं के एक परिवार का वर्णन करता है जिसमें लेजर बीम को केंद्रित किया जाता है:

– 10³ Wmm⁻² के क्रम पर शक्ति घनत्व देने के लिए

- यह महत्वपूर्ण वाष्पीकरण के बिना एक जोड़ बनाने के लिए सामग्री को पिघला देता है।

• चालन वेल्डिंग के 2 मोड हैं:

– प्रत्यक्ष हीटिंग

– ऊर्जा संचरण।

सीधी गर्मी

• प्रत्यक्ष हीटिंग के दौरान,

- ऊष्मा प्रवाह सतही ऊष्मा स्रोत से शास्त्रीय तापीय चालन द्वारा नियंत्रित होता है और वेल्ड आधार सामग्री के कुछ हिस्सों को पिघलाकर बनाया जाता है।

• पहला चालन वेल्ड 1 के दशक के प्रारंभ में बनाया गया था, जिसमें कम शक्ति वाले स्पंदित रूबी का उपयोग किया गया था CO2 तार कनेक्टर के लिए लेज़र.

• चालन वेल्ड को विभिन्न विन्यासों में तारों और पतली शीटों के रूप में धातुओं और मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला में बनाया जा सकता है।

- CO2 , एनडी:वाईएजी और डायोड लेजर जिनका पावर स्तर दसियों वाट के क्रम का होता है।

– प्रत्यक्ष हीटिंग द्वारा CO2 लेजर बीम का उपयोग पॉलिमर शीट में लैप और बट वेल्ड के लिए भी किया जा सकता है।

ट्रांसमिशन वेल्डिंग

• ट्रांसमिशन वेल्डिंग पॉलिमर को जोड़ने का एक कुशल साधन है जो एनडी:वाईएजी और डायोड लेजर के निकट अवरक्त विकिरण को संचारित करता है।

• ऊर्जा को नवीन अंतरापृष्ठीय अवशोषण विधियों के माध्यम से अवशोषित किया जाता है।

• कंपोजिट को जोड़ा जा सकता है बशर्ते मैट्रिक्स और सुदृढीकरण के तापीय गुण समान हों।

• चालन वेल्डिंग की ऊर्जा संचरण विधि का उपयोग उन सामग्रियों के साथ किया जाता है जो निकट अवरक्त विकिरण संचारित करते हैं, विशेष रूप से पॉलिमर।

• एक अवशोषित स्याही को लैप जोड़ के इंटरफेस पर रखा जाता है। स्याही लेजर बीम ऊर्जा को अवशोषित करती है, जो आसपास की सामग्री की सीमित मोटाई में प्रवाहित होकर पिघली हुई इंटरफेसियल फिल्म बनाती है जो वेल्डेड जोड़ के रूप में जम जाती है।

• मोटे सेक्शन वाले लैप जोड़, जोड़ की बाहरी सतह को पिघलाए बिना बनाए जा सकते हैं।

• बट वेल्ड को ऊर्जा को जोड़ के एक तरफ की सामग्री के माध्यम से एक कोण पर जोड़ रेखा की ओर निर्देशित करके या यदि सामग्री अत्यधिक संचरणशील है तो एक छोर से निर्देशित करके बनाया जा सकता है।

लेजर सोल्डरिंग और ब्रेज़िंग

• लेजर सोल्डरिंग और ब्रेज़िंग प्रक्रियाओं में, बीम का उपयोग एक भराव मिश्रण को पिघलाने के लिए किया जाता है, जो आधार सामग्री को पिघलाए बिना जोड़ के किनारों को गीला कर देता है।

• लेजर सोल्डरिंग ने 1980 के दशक की शुरुआत में प्रिंटेड सर्किट बोर्ड में छेद के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लीड को जोड़ने के लिए लोकप्रियता हासिल करना शुरू कर दिया। प्रक्रिया पैरामीटर सामग्री के गुणों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।

पेनेट्रेशन लेजर वेल्डिंग

• उच्च शक्ति घनत्व पर सभी सामग्री वाष्पित हो जाएगी यदि ऊर्जा को अवशोषित किया जा सकता है। इस प्रकार, जब इस तरह से वेल्डिंग की जाती है तो आमतौर पर वाष्पीकरण द्वारा एक छेद बनता है।

• फिर इस "छेद" को सामग्री के माध्यम से पार किया जाता है, जिसके पीछे पिघली हुई दीवारें बंद हो जाती हैं।

• इसका परिणाम "कीहोल वेल्ड" के रूप में जाना जाता है। इसकी विशेषता इसके समानांतर पक्षीय संलयन क्षेत्र और संकीर्ण चौड़ाई है।

लेजर वेल्डिंग दक्षता

• दक्षता की इस अवधारणा को परिभाषित करने के लिए एक शब्द को "संयुक्त दक्षता" के रूप में जाना जाता है।

• संयोजन दक्षता वास्तविक दक्षता नहीं है क्योंकि इसकी इकाइयाँ (जुड़े हुए mm2 / आपूर्ति किए गए kJ) होती हैं।

- दक्षता = Vt/P (काटने में विशिष्ट ऊर्जा का व्युत्क्रम) जहाँ V = अनुप्रस्थ गति, मिमी/सेकेंड; t = वेल्ड की मोटाई, मिमी; P = आपतित शक्ति, किलोवाट।

जुड़ने की दक्षता

• संयोजन दक्षता का मान जितना अधिक होगा, अनावश्यक हीटिंग में उतनी ही कम ऊर्जा खर्च होगी।

– निम्न ताप प्रभावित क्षेत्र (HAZ)।

– कम विरूपण.

• इस संबंध में प्रतिरोध वेल्डिंग सबसे अधिक कुशल है क्योंकि संलयन और HAZ ऊर्जा केवल वेल्डिंग किए जाने वाले उच्च प्रतिरोध इंटरफेस पर ही उत्पन्न होती है।

• लेजर और इलेक्ट्रॉन बीम की भी अच्छी दक्षता और उच्च शक्ति घनत्व होता है।

प्रक्रिया में विविधता

• आर्क संवर्धित लेजर वेल्डिंग.

- लेजर बीम इंटरैक्शन बिंदु के करीब लगे टीआईजी टॉर्च से निकलने वाला आर्क स्वचालित रूप से लेजर द्वारा उत्पन्न हॉट स्पॉट पर लॉक हो जाएगा।

– इस घटना के लिए आवश्यक तापमान आसपास के तापमान से लगभग 300°C अधिक है।

- इसका प्रभाव या तो उस चाप को स्थिर करना है जो अपनी अनुप्रस्थ गति के कारण अस्थिर है या उस चाप के प्रतिरोध को कम करना है जो स्थिर है।

- लॉकिंग केवल कम धारा वाले आर्क्स और इसलिए धीमी कैथोड जेट के लिए होती है; यानी, 80A से कम धाराओं के लिए।

- आर्क, लेजर के समान वर्कपीस के उसी तरफ होता है जो पूंजीगत लागत में मामूली वृद्धि के लिए वेल्डिंग की गति को दोगुना करने की अनुमति देता है।

• ट्विन बीम लेजर वेल्डिंग

- यदि 2 लेजर बीम का उपयोग एक साथ किया जाता है तो वेल्ड पूल ज्यामिति और वेल्ड बीड आकार को नियंत्रित करने की संभावना होती है।

- 2 इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके, कीहोल को स्थिर किया जा सकता है जिससे वेल्ड पूल पर कम तरंगें उत्पन्न होंगी और बेहतर प्रवेश और मनका आकार मिलेगा।

– एक एक्साइमर और CO2 लेजर बीम संयोजन से पता चला कि उच्च परावर्तकता वाली सामग्रियों, जैसे कि एल्युमीनियम या तांबे, की वेल्डिंग के लिए बेहतर युग्मन प्राप्त किया जा सकता है।

- उन्नत युग्मन को मुख्य रूप से निम्नलिखित कारणों से माना गया:

• एक्साइमर के कारण सतह पर होने वाली तरंगों द्वारा परावर्तकता में परिवर्तन।

• एक्साइमर द्वारा उत्पन्न प्लाज़्मा के माध्यम से युग्मन से उत्पन्न होने वाला द्वितीयक प्रभाव।