एल्युमिनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग में सामान्य दोष

सामान्य दोषएल्युमिनियम मिश्र धातु लेजर वेल्डिंग

चाहे लेजर ऑटोजेनस वेल्डिंग हो यालेजर-आर्क हाइब्रिड वेल्डिंगएल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए उपयोग किए जाने पर, कुछ सामान्य तकनीकी समस्याएं होती हैं, जैसे कि यदि प्रक्रिया मापदंड और वेल्डिंग की स्थितियां धातुकर्म संबंधी हों तो दोष उत्पन्न हो सकते हैं।अनुचित।एल्यूमीनियम मिश्र धातु जोड़ों में पाए जाने वाले दोषों में मुख्य रूप से दो प्रकार शामिल हैं: वेल्ड सरंध्रता और वेल्डिंग हॉट क्रैक। सरंध्रता और हॉट क्रैक के अलावा, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग में अंडरकट और खराब बैकसाइड निर्माण जैसे दोष भी मौजूद होते हैं। वेल्ड सरंध्रता की तुलना में, वेल्डिंग क्रैक (नंगी आंखों से या कम आवर्धन पर दिखाई देने वाले) की संभावना अधिक नहीं होती है। हालांकि, चूंकि क्रैक अधिक खतरनाक होते हैं, इसलिए JIS Z 3105 के अनुसार, वेल्ड में क्रैक पाए जाने पर, वेल्ड को क्लास IV का माना जाएगा। अंडरकट, खराब बैकसाइड निर्माण और अन्य दोष ज्यादातर अनुचित गति नियंत्रण या प्रक्रिया मापदंडों के बेमेल होने के कारण होने वाले गंभीर दोष हैं। ऐसे दोष आमतौर पर प्रक्रिया अन्वेषण और त्रुटि निवारण के चरण में दिखाई देते हैं, और सामान्य वास्तविक उत्पादन कार्यों में शायद ही कभी होते हैं। इसलिए, सरंध्रता एक ऐसा दोष है जो एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग और वेल्डेड संरचनाओं के उपयोग में अधिक हानिकारक है, और इसे पूरी तरह से समाप्त करना मुश्किल है।

1. सरंध्रता

छिद्रता सबसे आम और प्रमुख आयतन दोष है।एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंगछिद्रयुक्त छिद्र, जिनका आकार सैकड़ों माइक्रोन से लेकर कई मिलीमीटर तक होता है। इसके निर्माण की प्रक्रिया अभी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है। छिद्रयुक्तता न केवल वेल्ड के प्रभावी कार्यशील भाग को कमजोर करती है, बल्कि तनाव संकेंद्रण का कारण भी बनती है, जिससे वेल्डेड जोड़ की गतिशील शक्ति और थकान प्रतिरोध क्षमता कम हो जाती है।

जब एल्युमीनियम मिश्र धातु हाइड्रोजन युक्त वातावरण में पिघलती है, तो इसकी आंतरिक हाइड्रोजन मात्रा 0.69 मिली/100 ग्राम से अधिक हो सकती है, लेकिन मिश्र धातु के जमने के बाद, संतुलन में इसकी हाइड्रोजन घुलनशीलता अधिकतम 0.036 मिली/100 ग्राम होती है। आमतौर पर यह माना जाता है कि लेजर वेल्डिंग की शीतलन प्रक्रिया के दौरान, हाइड्रोजन की घुलनशीलता में तेजी से गिरावट आती है, और अतिसंतृप्त हाइड्रोजन के अवक्षेपण से हाइड्रोजन छिद्र बनते हैं। कम गलनांक और उच्च वाष्प दाब वाले मिश्र धातु तत्वों के वाष्पीकरण से भी छिद्र उत्पन्न हो सकते हैं, जिसे धातुकर्म छिद्र कहा जाता है। इसके अलावा, लेजर किरण की गड़बड़ी और कीहोल की अस्थिरता भी छिद्र उत्पन्न कर सकती है, लेकिन ऐसे छिद्र अनियमित आकार के होते हैं और इन्हें प्रक्रिया-प्रेरित छिद्र कहा जा सकता है। एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की उच्च रासायनिक सक्रियता के कारण, सतह पर आसानी से ऑक्साइड परत बन जाती है। वेल्डिंग के दौरान, एल्युमीनियम मिश्र धातु की सतह पर ऑक्साइड परत से विघटित क्रिस्टलीय जल और संयुक्त जल, हवा में मौजूद नमी और सुरक्षात्मक गैस के साथ मिलकर, लेजर की क्रिया के तहत उच्च तापमान वाले क्षेत्र में सीधे विघटित होकर हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करते हैं। ये हाइड्रोजन गैसें या तो पिघले हुए धातु के ठंडा होने और जमने के दौरान अवक्षेपित होकर बुलबुले बना सकती हैं या सीधे अधूरी पिघली हुई ऑक्साइड परत पर बुलबुले उत्पन्न कर सकती हैं। एल्युमीनियम मिश्र धातुओं के कम विशिष्ट गुरुत्व के कारण, पिघले हुए धातु में बुलबुलों के उठने की गति धीमी होती है। इसके अलावा, एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की तापीय चालकता प्रबल होती है, और पिघले हुए धातु के ठंडा होने और जमने की गति अत्यंत तीव्र होती है। कुछ बुलबुले समय पर बाहर नहीं निकल पाते और वेल्ड में ही रह जाते हैं, जिससे धातुकर्म संबंधी छिद्र उत्पन्न होते हैं। अध्ययनों से पता चला है कि एल्युमीनियम मिश्र धातु वेल्ड के छिद्र में मुख्य गैस हाइड्रोजन है, इसलिए एल्युमीनियम मिश्र धातु वेल्ड में छिद्र को कभी-कभी हाइड्रोजन छिद्र भी कहा जाता है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत सरंध्रता के विखंडन का अवलोकन करने पर, सरंध्रता अधिकतर गोलाकार आकृति में दिखाई देती है, जिसमें डेंड्राइटिक क्रिस्टलों के सिरे कसकर व्यवस्थित होते हैं, और भीतरी दीवार चिकनी, साफ और ऑक्सीकरण के निशानों से मुक्त होती है। सरंध्रता की उपस्थिति न केवल वेल्ड की सघनता और जोड़ की भार वहन क्षमता को कम करती है, बल्कि जोड़ की मजबूती और प्लास्टिसिटी को भी अलग-अलग मात्रा में कम करती है।

2. गर्म दरारें

पिघले हुए धातु के जमने की प्रक्रिया के दौरान गर्म दरारें (ठोसकरण दरारें और द्रवीकरण दरारें सहित) बनती हैं और ये एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग में पाए जाने वाले सामान्य दोषों में से एक हैं। ठोसकरण दरारों की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान की सबसे स्पष्ट विशेषता यह है कि फ्रैक्चर सतह चिकने लेकिन असमान दानेदार पत्थरों या आलू जैसी संरचनाओं के एक बड़े क्षेत्र से बनी होती है, और सतह पर अक्सर अंतरकणीय निम्न-गलनांक यूटेक्टिक्स या तरल फिल्म की परतें, साथ ही डेंड्राइट्स के भंगुर फ्रैक्चर के निशान मौजूद होते हैं। द्रवीकरण दरारों की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान ठोसकरण दरारों के समान होती है, लेकिन इसमें उच्च-तापमान अंतरकणीय फ्रैक्चर या ठोसकरण फ्रैक्चर की विशेषताएं होती हैं। थकान भार के तहत संलयन-वेल्डेड जोड़ों के थकान फ्रैक्चर में, ऐसी गर्म दरारों के कारण होने वाले थकान दरार स्रोत भी आम हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग में गर्म दरारों के कारण मुख्य रूप से उनकी अपनी विशेषताओं और वेल्डिंग प्रक्रियाओं से संबंधित होते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में ठोसकरण के दौरान संकुचन की दर अधिक होती है (5% तक), जिसके परिणामस्वरूप वेल्डिंग तनाव और विरूपण अधिक होता है; इसके अतिरिक्त, वेल्ड धातु के जमने के दौरान कण सीमाओं के साथ कम गलनांक वाली यूटेक्टिक संरचनाएं बनती हैं, जो कण सीमाओं के बंधन बल को कमजोर करती हैं, जिससे तनाव बल के कारण गर्म दरारें उत्पन्न होती हैं। इसके अतिरिक्त, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग में दरारों के आकार को निम्नलिखित श्रेणियों में सारांशित किया जा सकता है: वेल्ड केंद्र दरारें; वेल्ड संलयन रेखा दरारें; वेल्ड में अंतरकणीय दरारें; ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र द्रवीकरण दरारें; ऑक्साइड फिल्मों के कारण दरारें; और अंतरकणीय सूक्ष्म दरारें।

इसके अलावा, वेल्डिंग के दौरान अपर्याप्त सुरक्षा के कारण वेल्ड धातु हवा में मौजूद गैसों के साथ प्रतिक्रिया करती है, और बनने वाले कण दरारों के संभावित स्रोत बन सकते हैं। मिश्रधातु तत्वों का प्रकार और मात्रा एल्यूमीनियम मिश्रधातु वेल्डिंग के दौरान गर्म दरार की प्रवृत्ति को बहुत प्रभावित करते हैं। सामान्यतः, Al-Si और Al-Mn श्रृंखला के एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं में अच्छी वेल्डिंग क्षमता होती है और इनमें गर्म दरारें आसानी से नहीं बनतीं; जबकि Al-Mg, Al-Cu और Al-Zn श्रृंखला के एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं में गर्म दरार की प्रवृत्ति अपेक्षाकृत अधिक होती है। वेल्डिंग प्रक्रिया के मापदंडों को समायोजित करके और तापन और शीतलन दरों को नियंत्रित करके गर्म दरार की प्रवृत्ति को कम किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, लेजर-आर्क हाइब्रिड वेल्डिंग की गर्म दरार की प्रवृत्ति लेजर फिलर वायर वेल्डिंग की तुलना में बेहतर होती है, और लेजर फिलर वायर वेल्डिंग की गर्म दरार की प्रवृत्ति लेजर ऑटोजेनस वेल्डिंग की तुलना में बेहतर होती है।

3. अंडरकट और बर्न-थ्रू

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की आयनीकरण ऊर्जा कम होती है, और वेल्डिंग के दौरान फोटो-प्रेरित प्लाज्मा में अत्यधिक गर्मी और फैलाव की समस्या हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्डिंग प्रक्रिया अस्थिर हो जाती है। इसके अलावा, तरल एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में अच्छी तरलता और कम पृष्ठ तनाव होता है। प्रवेश क्षमता को बेहतर बनाने के लिए, अक्सर अधिक सुरक्षात्मक गैस प्रवाह दर और लेजर आउटपुट शक्ति की आवश्यकता होती है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता बिगड़ जाती है, जिसके कारण दबाव में पिघला हुआ पूल तेजी से अस्थिर हो जाता है और आसानी से अंडरकट और बर्न-थ्रू जैसी त्रुटियां उत्पन्न हो जाती हैं। वेल्ड के पीछे जल-शीतित तांबे की प्लेट लगाकर लेजर-वेल्डेड एल्यूमीनियम मिश्र धातु प्लेटों की बैकसाइड फॉर्मेबिलिटी को प्रभावी ढंग से सुधारा जा सकता है।

4. स्लैग समावेशन

कार बॉडी वेल्डिंग में अक्सर पाई जाने वाली एक अन्य प्रकार की खराबी वेल्ड स्लैग का समावेशन है। अध्ययनों से पता चला है कि स्लैग का समावेशन मुख्य रूप से वेल्डमेंट और वेल्डिंग तारों की सतह पर मौजूद ऑक्साइड और एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री के स्थानीयकरण में अस्थिर प्रक्रियाओं के कारण होता है। इसलिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री निर्माताओं को तकनीकी नवाचार को मजबूत करना चाहिए और कच्चे माल में अशुद्धियों और हाइड्रोजन की मात्रा को कम करने और उत्पादों की गुणवत्ता स्थिरता को बढ़ाने के लिए कास्टिंग प्रक्रियाओं में सुधार करना चाहिए।