पारंपरिक वेल्डिंग तकनीक की तुलना में,लेसर वेल्डिंगवेल्डिंग सटीकता, दक्षता, विश्वसनीयता, स्वचालन और अन्य पहलुओं में अद्वितीय लाभ हैं। हाल के वर्षों में, यह ऑटोमोबाइल, ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य क्षेत्रों में तेजी से विकसित हुआ है और इसे 21वीं सदी में सबसे आशाजनक विनिर्माण प्रौद्योगिकियों में से एक माना जाता है।
1. डबल-बीम का अवलोकनलेसर वेल्डिंग
डबल-बीमलेसर वेल्डिंगवेल्डिंग के लिए एक ही लेजर को प्रकाश की दो अलग-अलग किरणों में अलग करने के लिए ऑप्टिकल तरीकों का उपयोग करना, या संयोजन करने के लिए दो अलग-अलग प्रकार के लेजर का उपयोग करना है, जैसे कि CO2 लेजर, एनडी: YAG लेजर और उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर। सभी को जोड़ा जा सकता है. यह मुख्य रूप से असेंबली सटीकता के लिए लेजर वेल्डिंग की अनुकूलनशीलता को हल करने, वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता में सुधार करने और वेल्ड की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए प्रस्तावित किया गया था। डबल-बीमलेसर वेल्डिंगबीम ऊर्जा अनुपात, बीम रिक्ति और यहां तक कि दो लेजर बीम के ऊर्जा वितरण पैटर्न को बदलकर, कीहोल के अस्तित्व पैटर्न और पिघले हुए पूल में तरल धातु के प्रवाह पैटर्न को बदलकर वेल्डिंग तापमान क्षेत्र को आसानी से और लचीले ढंग से समायोजित किया जा सकता है। वेल्डिंग प्रक्रियाओं का व्यापक विकल्प प्रदान करता है। इसके न केवल बड़े फायदे हैंलेसर वेल्डिंगपैठ, तेज गति और उच्च परिशुद्धता, लेकिन यह उन सामग्रियों और जोड़ों के लिए भी उपयुक्त है जिन्हें पारंपरिक के साथ वेल्ड करना मुश्किल हैलेसर वेल्डिंग.
डबल-बीम के लिएलेसर वेल्डिंग, हम पहले डबल-बीम लेजर के कार्यान्वयन के तरीकों पर चर्चा करते हैं। व्यापक साहित्य से पता चलता है कि डबल-बीम वेल्डिंग प्राप्त करने के दो मुख्य तरीके हैं: ट्रांसमिशन फोकसिंग और रिफ्लेक्शन फोकसिंग। विशेष रूप से, फोकस दर्पणों और कोलिमेटिंग दर्पणों के माध्यम से दो लेज़रों के कोण और अंतर को समायोजित करके प्राप्त किया जाता है। दूसरे को लेजर स्रोत का उपयोग करके और फिर दोहरी किरणें प्राप्त करने के लिए परावर्तक दर्पणों, ट्रांसमिसिव दर्पणों और पच्चर के आकार के दर्पणों के माध्यम से ध्यान केंद्रित करके हासिल किया जाता है। पहली विधि के लिए मुख्यतः तीन रूप हैं। पहला रूप ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से दो लेज़रों को युग्मित करना और उन्हें एक ही कोलिमेटिंग दर्पण और फोकसिंग दर्पण के तहत दो अलग-अलग बीमों में विभाजित करना है। दूसरा यह है कि दो लेजर अपने संबंधित वेल्डिंग हेड के माध्यम से लेजर बीम आउटपुट करते हैं, और वेल्डिंग हेड की स्थानिक स्थिति को समायोजित करके एक डबल बीम बनाई जाती है। तीसरी विधि यह है कि लेजर बीम को पहले दो दर्पणों 1 और 2 के माध्यम से विभाजित किया जाता है, और फिर क्रमशः दो फोकसिंग दर्पण 3 और 4 द्वारा केंद्रित किया जाता है। दो फोकल स्पॉट के बीच की स्थिति और दूरी को दो फोकसिंग दर्पण 3 और 4 के कोणों को समायोजित करके समायोजित किया जा सकता है। दूसरी विधि दोहरी किरणों को प्राप्त करने के लिए प्रकाश को विभाजित करने के लिए एक ठोस-अवस्था लेजर का उपयोग करना है, और कोण को समायोजित करना है और एक परिप्रेक्ष्य दर्पण और एक फोकसिंग दर्पण के माध्यम से अंतर। नीचे पहली पंक्ति में अंतिम दो चित्र CO2 लेजर की स्पेक्ट्रोस्कोपिक प्रणाली दिखाते हैं। सपाट दर्पण को पच्चर के आकार के दर्पण से बदल दिया जाता है और दोहरी किरण समानांतर प्रकाश प्राप्त करने के लिए प्रकाश को विभाजित करने के लिए फोकसिंग दर्पण के सामने रखा जाता है।
डबल बीम के कार्यान्वयन को समझने के बाद, आइए संक्षेप में वेल्डिंग सिद्धांतों और विधियों का परिचय दें। डबल-बीम मेंलेसर वेल्डिंगप्रक्रिया में, तीन सामान्य बीम व्यवस्थाएँ हैं, अर्थात् क्रमिक व्यवस्था, समानांतर व्यवस्था और संकर व्यवस्था। कपड़ा, यानी वेल्डिंग दिशा और वेल्डिंग ऊर्ध्वाधर दिशा दोनों में दूरी होती है। जैसा कि चित्र की अंतिम पंक्ति में दिखाया गया है, सीरियल वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान अलग-अलग स्पॉट स्पेसिंग के तहत दिखाई देने वाले छोटे छेद और पिघले हुए पूल के विभिन्न आकारों के अनुसार, उन्हें आगे एकल पिघल में विभाजित किया जा सकता है। तीन अवस्थाएँ हैं: पूल, सामान्य पिघला हुआ पूल और अलग पिघला हुआ पूल। एकल पिघला हुआ पूल और अलग पिघला हुआ पूल की विशेषताएं एकल के समान हैंलेसर वेल्डिंग, जैसा कि संख्यात्मक सिमुलेशन आरेख में दिखाया गया है। विभिन्न प्रकारों के लिए अलग-अलग प्रक्रिया प्रभाव होते हैं।
प्रकार 1: एक निश्चित स्थान रिक्ति के तहत, दो बीम कीहोल एक ही पिघले हुए पूल में एक सामान्य बड़े कीहोल बनाते हैं; टाइप 1 के लिए, यह बताया गया है कि प्रकाश की एक किरण का उपयोग एक छोटा छेद बनाने के लिए किया जाता है, और प्रकाश की दूसरी किरण का उपयोग वेल्डिंग गर्मी उपचार के लिए किया जाता है, जो उच्च कार्बन स्टील और मिश्र धातु इस्पात के संरचनात्मक गुणों में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकता है।
प्रकार 2: एक ही पिघले हुए पूल में स्पॉट स्पेसिंग बढ़ाएं, दो बीमों को दो स्वतंत्र कीहोल में अलग करें, और पिघले हुए पूल के प्रवाह पैटर्न को बदलें; टाइप 2 के लिए, इसका कार्य दो इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के बराबर है, उचित फोकल लंबाई पर वेल्ड स्पैटर और अनियमित वेल्ड को कम करता है।
प्रकार 3: स्पॉट स्पेसिंग को और बढ़ाएं और दो बीमों के ऊर्जा अनुपात को बदलें, ताकि वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान प्री-वेल्डिंग या पोस्ट-वेल्डिंग प्रसंस्करण करने के लिए दो बीमों में से एक को गर्मी स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सके, और दूसरे बीम का उपयोग किया जा सके। छोटे छेद उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है। टाइप 3 के लिए, अध्ययन में पाया गया कि दो बीम एक कीहोल बनाते हैं, छोटे छेद को ढहाना आसान नहीं होता है, और वेल्ड में छिद्र पैदा करना आसान नहीं होता है।
2. वेल्डिंग गुणवत्ता पर वेल्डिंग प्रक्रिया का प्रभाव
वेल्डिंग सीम गठन पर सीरियल बीम-ऊर्जा अनुपात का प्रभाव
जब लेजर पावर 2kW है, वेल्डिंग गति 45 मिमी/सेकेंड है, डिफोकस मात्रा 0 मिमी है, और बीम रिक्ति 3 मिमी है, आरएस बदलते समय वेल्ड सतह का आकार (आरएस = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) इस प्रकार है चित्र में दिखाया गया है। जब आरएस = 0.50 और 2.00, वेल्ड को अधिक हद तक डेंट किया जाता है, और नियमित मछली स्केल पैटर्न बनाए बिना, वेल्ड के किनारे पर अधिक छींटे होते हैं। इसका कारण यह है कि जब बीम ऊर्जा अनुपात बहुत छोटा या बहुत बड़ा होता है, तो लेजर ऊर्जा बहुत अधिक केंद्रित होती है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान लेजर पिनहोल अधिक गंभीरता से दोलन करता है, और भाप के पीछे हटने के दबाव के कारण पिघला हुआ बाहर निकल जाता है और बिखर जाता है। पिघले हुए पूल में पूल धातु; अत्यधिक गर्मी इनपुट के कारण एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर पिघले हुए पूल की प्रवेश गहराई बहुत बड़ी हो जाती है, जिससे गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत अवसाद पैदा होता है। जब आरएस = 0.67 और 1.50, वेल्ड सतह पर मछली स्केल पैटर्न एक समान होता है, वेल्ड आकार अधिक सुंदर होता है, और वेल्ड सतह पर वेल्डिंग गर्म दरारें, छिद्र और अन्य वेल्डिंग दोष दिखाई नहीं देते हैं। विभिन्न बीम ऊर्जा अनुपात आरएस के साथ वेल्ड के क्रॉस-सेक्शन आकार चित्र में दिखाए गए हैं। वेल्ड का क्रॉस-सेक्शन एक विशिष्ट "वाइन ग्लास आकार" में है, जो दर्शाता है कि वेल्डिंग प्रक्रिया लेजर गहरी पैठ वेल्डिंग मोड में की जाती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर वेल्ड की प्रवेश गहराई पी 2 पर आरएस का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। जब बीम ऊर्जा अनुपात RS=0.5, P2 1203.2 माइक्रोन है। जब बीम ऊर्जा अनुपात आरएस=0.67 और 1.5 है, तो पी2 काफी कम हो जाता है, जो क्रमशः 403.3 माइक्रोन और 93.6 माइक्रोन है। जब बीम ऊर्जा अनुपात आरएस=2 है, तो संयुक्त क्रॉस सेक्शन की वेल्ड प्रवेश गहराई 1151.6 माइक्रोन है।
वेल्डिंग सीम गठन पर समानांतर बीम-ऊर्जा अनुपात का प्रभाव
जब लेज़र शक्ति 2.8 किलोवाट है, वेल्डिंग गति 33 मिमी/सेकेंड है, डिफोकस राशि 0 मिमी है, और बीम रिक्ति 1 मिमी है, वेल्ड सतह बीम ऊर्जा अनुपात (आरएस = 0.25, 0.5, 0.67, 1.5) को बदलकर प्राप्त की जाती है , 2, 4) चित्र में स्वरूप दर्शाया गया है। जब आरएस=2, वेल्ड की सतह पर मछली स्केल पैटर्न अपेक्षाकृत अनियमित होता है। अन्य पांच अलग-अलग बीम ऊर्जा अनुपातों द्वारा प्राप्त वेल्ड की सतह अच्छी तरह से बनाई गई है, और छिद्र और छींटे जैसे कोई दृश्य दोष नहीं हैं। इसलिए, सीरियल डुअल-बीम के साथ तुलना की गईलेसर वेल्डिंग, समानांतर दोहरे बीम का उपयोग करने वाली वेल्ड सतह अधिक समान और सुंदर है। जब आरएस=0.25, वेल्ड में थोड़ा सा अवसाद होता है; जैसे-जैसे बीम ऊर्जा अनुपात धीरे-धीरे बढ़ता है (आरएस = 0.5, 0.67 और 1.5), वेल्ड की सतह एक समान होती है और कोई अवसाद नहीं बनता है; हालाँकि, जब बीम ऊर्जा अनुपात और बढ़ जाता है (आरएस = 1.50, 2.00), लेकिन वेल्ड की सतह पर अवसाद होते हैं। जब बीम ऊर्जा अनुपात आरएस=0.25, 1.5 और 2, वेल्ड का क्रॉस-सेक्शनल आकार "वाइन ग्लास के आकार का" होता है; जब आरएस=0.50, 0.67 और 1, वेल्ड का क्रॉस-सेक्शनल आकार "फ़नल-आकार" होता है। जब आरएस=4, न केवल वेल्ड के निचले हिस्से में दरारें उत्पन्न होती हैं, बल्कि वेल्ड के मध्य और निचले हिस्से में भी कुछ छिद्र उत्पन्न होते हैं। जब आरएस=2, वेल्ड के अंदर बड़े प्रक्रिया छिद्र दिखाई देते हैं, लेकिन कोई दरार दिखाई नहीं देती है। जब आरएस = 0.5, 0.67 और 1.5, एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर वेल्ड की प्रवेश गहराई पी 2 छोटी होती है, और वेल्ड का क्रॉस-सेक्शन अच्छी तरह से बनता है और कोई स्पष्ट वेल्डिंग दोष नहीं बनता है। इनसे पता चलता है कि समानांतर दोहरी-बीम लेजर वेल्डिंग के दौरान बीम ऊर्जा अनुपात का वेल्ड प्रवेश और वेल्डिंग दोषों पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
समानांतर बीम - वेल्डिंग सीम गठन पर बीम रिक्ति का प्रभाव
जब लेज़र पावर 2.8kW है, वेल्डिंग गति 33mm/s है, डिफोकस मात्रा 0mm है, और बीम ऊर्जा अनुपात RS=0.67 है, तो प्राप्त करने के लिए बीम रिक्ति (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) बदलें वेल्ड सतह आकृति विज्ञान जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। जब d=0.5 मिमी, 1 मिमी, 1.5 मिमी, 2 मिमी, वेल्ड की सतह चिकनी और सपाट होती है, और आकार सुंदर होता है; वेल्ड का फिश स्केल पैटर्न नियमित और सुंदर है, और कोई दृश्यमान छिद्र, दरारें और अन्य दोष नहीं हैं। इसलिए, चार बीम रिक्ति स्थितियों के तहत, वेल्ड सतह अच्छी तरह से बनाई गई है। इसके अलावा, जब d=2 मिमी, दो अलग-अलग वेल्ड बनते हैं, जो दर्शाता है कि दो समानांतर लेजर बीम अब पिघले हुए पूल पर कार्य नहीं करते हैं, और एक प्रभावी दोहरी-बीम लेजर हाइब्रिड वेल्डिंग नहीं बना सकते हैं। जब बीम रिक्ति 0.5 मिमी होती है, तो वेल्ड "फ़नल-आकार" होता है, एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर वेल्ड की प्रवेश गहराई पी 2 712.9 माइक्रोन होती है, और वेल्ड के अंदर कोई दरारें, छिद्र और अन्य दोष नहीं होते हैं। जैसे-जैसे बीम रिक्ति बढ़ती जा रही है, एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर वेल्ड की प्रवेश गहराई पी 2 काफी कम हो जाती है। जब बीम रिक्ति 1 मिमी होती है, तो एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर वेल्ड की प्रवेश गहराई केवल 94.2 माइक्रोन होती है। जैसे-जैसे बीम रिक्ति बढ़ती है, वेल्ड एल्यूमीनियम मिश्र धातु पक्ष पर प्रभावी प्रवेश नहीं बनाता है। इसलिए, जब बीम रिक्ति 0.5 मिमी है, तो डबल-बीम पुनर्संयोजन प्रभाव सबसे अच्छा है। जैसे-जैसे बीम रिक्ति बढ़ती है, वेल्डिंग ताप इनपुट तेजी से कम हो जाता है, और दो-बीम लेजर पुनर्संयोजन प्रभाव धीरे-धीरे खराब हो जाता है।
वेल्ड आकारिकी में अंतर वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान पिघले हुए पूल के अलग-अलग प्रवाह और ठंडा होने के कारण होता है। संख्यात्मक सिमुलेशन विधि न केवल पिघले हुए पूल के तनाव विश्लेषण को अधिक सहज बना सकती है, बल्कि प्रयोगात्मक लागत को भी कम कर सकती है। नीचे दी गई तस्वीर एक बीम के साथ साइड मेल्ट पूल में बदलाव, विभिन्न व्यवस्थाएं और स्पॉट स्पेसिंग दिखाती है। मुख्य निष्कर्षों में शामिल हैं: (1) सिंगल-बीम के दौरानलेसर वेल्डिंगप्रक्रिया, पिघले हुए पूल छेद की गहराई सबसे गहरी है, छेद ढहने की घटना है, छेद की दीवार अनियमित है, और छेद की दीवार के पास प्रवाह क्षेत्र वितरण असमान है; पिघले हुए पूल की पिछली सतह के पास रिफ्लो मजबूत होता है, और पिघले हुए पूल के तल पर ऊपर की ओर रिफ्लो होता है; सतह पिघले हुए पूल का प्रवाह क्षेत्र वितरण अपेक्षाकृत समान और धीमा है, और पिघले हुए पूल की चौड़ाई गहराई की दिशा में असमान है। डबल-बीम में छोटे छिद्रों के बीच पिघले हुए पूल में दीवार के पीछे हटने के दबाव के कारण गड़बड़ी होती हैलेसर वेल्डिंग, और यह हमेशा छोटे छिद्रों की गहराई की दिशा में मौजूद रहता है। जैसे-जैसे दो बीमों के बीच की दूरी बढ़ती जाती है, बीम का ऊर्जा घनत्व धीरे-धीरे एकल शिखर से दोहरे शिखर की स्थिति में परिवर्तित हो जाता है। दो शिखरों के बीच न्यूनतम मान होता है, और ऊर्जा घनत्व धीरे-धीरे कम हो जाता है। (2) डबल-बीम के लिएलेसर वेल्डिंग, जब स्पॉट स्पेसिंग 0-0.5 मिमी है, तो पिघले हुए पूल के छोटे छिद्रों की गहराई थोड़ी कम हो जाती है, और समग्र पिघला हुआ पूल प्रवाह व्यवहार एकल-बीम के समान होता हैलेसर वेल्डिंग; जब स्पॉट स्पेसिंग 1 मिमी से ऊपर होती है, तो छोटे छेद पूरी तरह से अलग हो जाते हैं, और वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान दो लेजर के बीच लगभग कोई इंटरेक्शन नहीं होता है, जो 1750W की शक्ति के साथ दो लगातार/दो समानांतर सिंगल-बीम लेजर वेल्डिंग के बराबर है। लगभग कोई प्रीहीटिंग प्रभाव नहीं होता है, और पिघला हुआ पूल प्रवाह व्यवहार सिंगल-बीम लेजर वेल्डिंग के समान होता है। (3) जब स्पॉट स्पेसिंग 0.5-1 मिमी है, तो छोटे छेद की दीवार की सतह दो व्यवस्थाओं में सपाट होती है, छोटे छेद की गहराई धीरे-धीरे कम हो जाती है, और नीचे धीरे-धीरे अलग हो जाता है। छोटे छिद्रों और सतह के पिघले हुए पूल के प्रवाह के बीच गड़बड़ी 0.8 मिमी पर है। सबसे मजबूत। सीरियल वेल्डिंग के लिए, पिघले हुए पूल की लंबाई धीरे-धीरे बढ़ती है, स्पॉट स्पेसिंग 0.8 मिमी होने पर चौड़ाई सबसे बड़ी होती है, और स्पॉट स्पेसिंग 0.8 मिमी होने पर प्रीहीटिंग प्रभाव सबसे स्पष्ट होता है। मारंगोनी बल का प्रभाव धीरे-धीरे कमजोर हो जाता है, और अधिक धातु तरल पिघले हुए पूल के दोनों किनारों पर प्रवाहित होता है। पिघली हुई चौड़ाई के वितरण को अधिक समान बनाएं। समानांतर वेल्डिंग के लिए, पिघले हुए पूल की चौड़ाई धीरे-धीरे बढ़ती है, और लंबाई अधिकतम 0.8 मिमी होती है, लेकिन कोई प्रीहीटिंग प्रभाव नहीं होता है; मारंगोनी बल के कारण सतह के पास रिफ्लो हमेशा मौजूद रहता है, और छोटे छेद के तल पर नीचे की ओर रिफ्लो धीरे-धीरे गायब हो जाता है; क्रॉस-सेक्शनल प्रवाह क्षेत्र उतना अच्छा नहीं है जितना कि यह श्रृंखला में मजबूत है, गड़बड़ी पिघले हुए पूल के दोनों किनारों पर प्रवाह को मुश्किल से प्रभावित करती है, और पिघली हुई चौड़ाई असमान रूप से वितरित होती है।
पोस्ट करने का समय: अक्टूबर-12-2023
