विभिन्न कोर व्यास वाले लेज़रों के वेल्डिंग प्रभावों की तुलना

लेसर वेल्डिंगनिरंतर या स्पंदित लेजर बीम का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। के सिद्धांतलेसर वेल्डिंगताप संचालन वेल्डिंग और लेजर गहरी पैठ वेल्डिंग में विभाजित किया जा सकता है। जब शक्ति घनत्व 104~105 डब्लू/सेमी2 से कम हो, तो यह ऊष्मा चालन वेल्डिंग है। इस समय, प्रवेश की गहराई उथली है और वेल्डिंग की गति धीमी है; जब बिजली घनत्व 105 ~ 107 डब्ल्यू / सेमी 2 से अधिक होता है, तो धातु की सतह गर्मी के कारण "छेद" में अवतल हो जाती है, जिससे गहरी प्रवेश वेल्डिंग बनती है, जिसमें तेज वेल्डिंग गति और बड़े पहलू अनुपात की विशेषताएं होती हैं। तापीय चालन का सिद्धांतलेसर वेल्डिंगहै: लेजर विकिरण संसाधित होने वाली सतह को गर्म करता है, और सतह की गर्मी तापीय संचालन के माध्यम से आंतरिक भाग तक फैल जाती है। लेजर पल्स चौड़ाई, ऊर्जा, शिखर शक्ति और पुनरावृत्ति आवृत्ति जैसे लेजर मापदंडों को नियंत्रित करके, वर्कपीस को एक विशिष्ट पिघला हुआ पूल बनाने के लिए पिघलाया जाता है।

लेज़र डीप पेनेट्रेशन वेल्डिंग आम तौर पर सामग्रियों के कनेक्शन को पूरा करने के लिए एक सतत लेज़र बीम का उपयोग करती है। इसकी धातुकर्म भौतिक प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के समान है, अर्थात, ऊर्जा रूपांतरण तंत्र एक "की-होल" संरचना के माध्यम से पूरा किया जाता है।

पर्याप्त उच्च शक्ति घनत्व के साथ लेजर विकिरण के तहत, सामग्री वाष्पित हो जाती है और छोटे छेद बन जाते हैं। वाष्प से भरा यह छोटा छेद एक काले पिंड की तरह है, जो आपतित किरण की लगभग सारी ऊर्जा को अवशोषित कर लेता है। छेद में संतुलन तापमान लगभग 2500 तक पहुँच जाता है°C. ऊष्मा को उच्च तापमान वाले छेद की बाहरी दीवार से स्थानांतरित किया जाता है, जिससे छेद के आसपास की धातु पिघल जाती है। छोटा छेद बीम के विकिरण के तहत दीवार सामग्री के निरंतर वाष्पीकरण से उत्पन्न उच्च तापमान वाली भाप से भरा होता है। छोटे छेद की दीवारें पिघली हुई धातु से घिरी होती हैं, और तरल धातु ठोस सामग्रियों से घिरी होती है (अधिकांश पारंपरिक वेल्डिंग प्रक्रियाओं और लेजर चालन वेल्डिंग में, ऊर्जा पहले वर्कपीस की सतह पर जमा होती है और फिर स्थानांतरण द्वारा आंतरिक तक पहुंचाई जाती है) ). छेद की दीवार के बाहर तरल प्रवाह और दीवार की परत की सतह का तनाव छेद की गुहा में लगातार उत्पन्न भाप के दबाव के साथ चरण में होता है और एक गतिशील संतुलन बनाए रखता है। प्रकाश किरण लगातार छोटे छेद में प्रवेश करती है, और छोटे छेद के बाहर की सामग्री लगातार बहती रहती है। जैसे ही प्रकाश किरण चलती है, छोटा छेद हमेशा प्रवाह की स्थिर स्थिति में होता है।

कहने का तात्पर्य यह है कि छेद की दीवार के आसपास का छोटा छेद और पिघली हुई धातु पायलट बीम की आगे की गति के साथ आगे बढ़ती है। पिघला हुआ धातु छोटे छेद को हटाने के बाद बचे हुए स्थान को भरता है और तदनुसार संघनित होता है, और वेल्ड बनता है। यह सब इतनी तेजी से होता है कि वेल्डिंग की गति आसानी से कई मीटर प्रति मिनट तक पहुंच सकती है।

बिजली घनत्व, तापीय चालकता वेल्डिंग और गहरी पैठ वेल्डिंग की बुनियादी अवधारणाओं को समझने के बाद, हम आगे विभिन्न कोर व्यास के बिजली घनत्व और मेटलोग्राफिक चरणों का तुलनात्मक विश्लेषण करेंगे।

बाजार में सामान्य लेजर कोर व्यास के आधार पर वेल्डिंग प्रयोगों की तुलना:

विभिन्न कोर व्यास वाले लेज़रों की फोकल स्पॉट स्थिति की शक्ति घनत्व

शक्ति घनत्व के दृष्टिकोण से, एक ही शक्ति के तहत, कोर व्यास जितना छोटा होगा, लेजर की चमक उतनी ही अधिक होगी और ऊर्जा अधिक केंद्रित होगी। यदि लेज़र की तुलना एक तेज़ चाकू से की जाए, तो कोर व्यास जितना छोटा होगा, लेज़र उतना ही तेज़ होगा। 14um कोर व्यास लेजर की शक्ति घनत्व 100um कोर व्यास लेजर की तुलना में 50 गुना अधिक है, और प्रसंस्करण क्षमता अधिक मजबूत है। साथ ही, यहां परिकलित विद्युत घनत्व केवल एक साधारण औसत घनत्व है। वास्तविक ऊर्जा वितरण एक अनुमानित गाऊसी वितरण है, और केंद्रीय ऊर्जा औसत बिजली घनत्व से कई गुना अधिक होगी।

विभिन्न कोर व्यास के साथ लेजर ऊर्जा वितरण का योजनाबद्ध आरेख

ऊर्जा वितरण आरेख का रंग ऊर्जा वितरण है। रंग जितना लाल होगा, ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। लाल ऊर्जा वह स्थान है जहां ऊर्जा केंद्रित होती है। विभिन्न कोर व्यास वाले लेजर बीम के लेजर ऊर्जा वितरण के माध्यम से, यह देखा जा सकता है कि लेजर बीम का अग्र भाग तेज नहीं है और लेजर बीम तेज है। ऊर्जा जितनी छोटी, जितनी अधिक एक बिंदु पर केंद्रित होती है, वह उतनी ही तेज होती है और उसकी भेदन क्षमता उतनी ही मजबूत होती है।

विभिन्न कोर व्यास वाले लेज़रों के वेल्डिंग प्रभावों की तुलना

विभिन्न कोर व्यास वाले लेज़रों की तुलना:

(1) प्रयोग 150 मिमी/सेकेंड की गति, फोकस स्थिति वेल्डिंग का उपयोग करता है, और सामग्री 1 श्रृंखला एल्यूमीनियम, 2 मिमी मोटी है;

(2) कोर व्यास जितना बड़ा होगा, पिघलने की चौड़ाई उतनी ही बड़ी होगी, गर्मी प्रभावित क्षेत्र उतना बड़ा होगा, और इकाई शक्ति घनत्व उतना ही छोटा होगा। जब कोर व्यास 200um से अधिक हो जाता है, तो एल्यूमीनियम और तांबे जैसे उच्च-प्रतिक्रिया मिश्र धातुओं पर प्रवेश गहराई हासिल करना आसान नहीं होता है, और उच्च गहरी प्रवेश वेल्डिंग केवल उच्च शक्ति के साथ प्राप्त की जा सकती है;

(3) छोटे-कोर लेज़रों में उच्च शक्ति घनत्व होता है और उच्च ऊर्जा और छोटे ताप-प्रभावित क्षेत्रों वाली सामग्रियों की सतह पर कीहोल को जल्दी से पंच कर सकते हैं। हालांकि, एक ही समय में, वेल्ड की सतह खुरदरी होती है, और कम गति वाली वेल्डिंग के दौरान कीहोल ढहने की संभावना अधिक होती है, और वेल्डिंग चक्र के दौरान कीहोल बंद हो जाता है। चक्र लंबा है, और दोष और छिद्र जैसे दोष उत्पन्न होने की संभावना है। यह उच्च गति प्रसंस्करण या स्विंग प्रक्षेपवक्र के साथ प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है;

(4) बड़े कोर व्यास वाले लेज़रों में बड़े प्रकाश धब्बे और अधिक बिखरी हुई ऊर्जा होती है, जो उन्हें लेज़र सतह रीमेल्टिंग, क्लैडिंग, एनीलिंग और अन्य प्रक्रियाओं के लिए अधिक उपयुक्त बनाती है।