लेजर स्टॉर्म – दोहरी किरण लेजर प्रौद्योगिकी में भविष्य के तकनीकी परिवर्तन 2

1. अनुप्रयोग के उदाहरण

1) स्प्लिसिंग बोर्ड

1960 के दशक में, टोयोटा मोटर कंपनी ने पहली बार टेलर-वेल्डेड ब्लैंक तकनीक को अपनाया। इसमें दो या दो से अधिक शीटों को वेल्डिंग द्वारा आपस में जोड़ा जाता है और फिर उन्हें स्टैंप किया जाता है। इन शीटों की मोटाई, सामग्री और गुण अलग-अलग हो सकते हैं। ऊर्जा बचत, पर्यावरण संरक्षण, ड्राइविंग सुरक्षा आदि जैसे ऑटोमोबाइल प्रदर्शन और कार्यों की बढ़ती आवश्यकताओं के कारण, टेलर वेल्डिंग तकनीक ने अधिकाधिक ध्यान आकर्षित किया है। प्लेट वेल्डिंग में स्पॉट वेल्डिंग, फ्लैश बट वेल्डिंग आदि का उपयोग किया जा सकता है।लेसर वेल्डिंगहाइड्रोजन आर्क वेल्डिंग आदि। वर्तमान में,लेसर वेल्डिंगइसका उपयोग मुख्य रूप से विदेशी अनुसंधान और टेलर-वेल्डेड ब्लैंक के उत्पादन में किया जाता है।

परीक्षण और गणना परिणामों की तुलना करने पर, परिणाम काफी हद तक मेल खाते हैं, जिससे ऊष्मा स्रोत मॉडल की सटीकता की पुष्टि होती है। विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों के तहत वेल्ड सीम की चौड़ाई की गणना की गई और धीरे-धीरे इसे अनुकूलित किया गया। अंत में, 2:1 के बीम ऊर्जा अनुपात को अपनाया गया, दो बीमों को समानांतर क्रम में व्यवस्थित किया गया, उच्च ऊर्जा वाला बीम वेल्ड सीम के केंद्र में और कम ऊर्जा वाला बीम मोटी प्लेट पर स्थित था। इससे वेल्ड की चौड़ाई को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है। जब दोनों बीम एक दूसरे से 45 डिग्री के कोण पर व्यवस्थित होते हैं, तो बीम क्रमशः मोटी प्लेट और पतली प्लेट पर कार्य करते हैं। प्रभावी तापन बीम के व्यास में कमी के कारण, वेल्ड की चौड़ाई भी कम हो जाती है।

2) एल्युमीनियम इस्पात और अन्य भिन्न धातुएँ

वर्तमान अध्ययन से निम्नलिखित निष्कर्ष निकलते हैं: (1) बीम ऊर्जा अनुपात बढ़ने पर, वेल्ड/एल्यूमीनियम मिश्र धातु इंटरफ़ेस के समान स्थिति क्षेत्र में अंतरधात्विक यौगिक की मोटाई धीरे-धीरे कम हो जाती है और वितरण अधिक नियमित हो जाता है। जब RS=2 होता है, तो इंटरफ़ेस IMC परत की मोटाई 5-10 माइक्रोन के बीच होती है। मुक्त "सुई जैसी" IMC की अधिकतम लंबाई 23 माइक्रोन के बीच होती है। जब RS=0.67 होता है, तो इंटरफ़ेस IMC परत की मोटाई 5 माइक्रोन से कम होती है और मुक्त "सुई जैसी" IMC की अधिकतम लंबाई 5.6 माइक्रोन होती है। अंतरधात्विक यौगिक की मोटाई में उल्लेखनीय कमी आती है।

(2)वेल्डिंग के लिए जब समानांतर दोहरी किरण लेजर का उपयोग किया जाता है, तो वेल्ड/एल्यूमीनियम मिश्र धातु इंटरफ़ेस पर अंतरधात्विक यौगिक (आईएमसी) अधिक अनियमित होता है। स्टील/एल्यूमीनियम मिश्र धातु जोड़ इंटरफ़ेस के पास वेल्ड/एल्यूमीनियम मिश्र धातु इंटरफ़ेस पर आईएमसी परत की मोटाई अधिक होती है, जिसकी अधिकतम मोटाई 23.7 माइक्रोन होती है। किरण ऊर्जा अनुपात बढ़ने पर, जब RS=1.50 होता है, तब भी वेल्ड/एल्यूमीनियम मिश्र धातु इंटरफ़ेस पर आईएमसी परत की मोटाई, क्रमिक दोहरी किरण के समान क्षेत्र में अंतरधात्विक यौगिक की मोटाई से अधिक होती है।

3. एल्युमीनियम-लिथियम मिश्र धातु का टी-आकार का जोड़

2A97 एल्युमीनियम मिश्र धातु के लेजर वेल्डेड जोड़ों के यांत्रिक गुणों के संबंध में, शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म कठोरता, तन्यता गुण और थकान गुणों का अध्ययन किया। परीक्षण परिणामों से पता चलता है कि: 2A97-T3/T4 एल्युमीनियम मिश्र धातु के लेजर वेल्डेड जोड़ का वेल्ड क्षेत्र काफी नरम हो जाता है। इसका गुणांक लगभग 0.6 है, जो मुख्य रूप से सुदृढ़ीकरण चरण के विघटन और उसके बाद अवक्षेपण में कठिनाई से संबंधित है; IPGYLR-6000 फाइबर लेजर द्वारा वेल्डेड 2A97-T4 एल्युमीनियम मिश्र धातु जोड़ का शक्ति गुणांक 0.8 तक पहुंच सकता है, लेकिन प्लास्टिसिटी कम होती है, जबकि IPGYLS-4000 फाइबर लेजर द्वारा वेल्डेड जोड़ की प्लास्टिसिटी अधिक होती है।लेसर वेल्डिंगलेजर वेल्डिंग द्वारा निर्मित 2A97-T3 एल्युमीनियम मिश्र धातु के जोड़ों का शक्ति गुणांक लगभग 0.6 होता है; छिद्र दोष 2A97-T3 एल्युमीनियम मिश्र धातु के लेजर वेल्डिंग द्वारा निर्मित जोड़ों में थकान दरारों का मूल कारण होते हैं।

समकालिक मोड में, विभिन्न क्रिस्टलीय आकृतियों के अनुसार, FZ मुख्य रूप से स्तंभनुमा क्रिस्टलों और समअक्षीय क्रिस्टलों से बना होता है। स्तंभनुमा क्रिस्टलों में एपिटैक्सियल EQZ वृद्धि अभिविन्यास होता है, और उनकी वृद्धि दिशाएँ संलयन रेखा के लंबवत होती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि EQZ कण की सतह एक तैयार न्यूक्लिएशन कण होती है, और इस दिशा में ऊष्मा का अपव्यय सबसे तेज़ होता है। इसलिए, ऊर्ध्वाधर संलयन रेखा का प्राथमिक क्रिस्टलीय अक्ष प्राथमिकता से बढ़ता है और किनारे सीमित रहते हैं। जैसे-जैसे स्तंभनुमा क्रिस्टल वेल्ड के केंद्र की ओर बढ़ते हैं, संरचनात्मक आकृति बदल जाती है और स्तंभनुमा डेंड्राइट बनते हैं। वेल्ड के केंद्र में, पिघले हुए पूल का तापमान अधिक होता है, ऊष्मा अपव्यय दर सभी दिशाओं में समान होती है, और कण सभी दिशाओं में समअक्षीय रूप से बढ़ते हैं, जिससे समअक्षीय डेंड्राइट बनते हैं। जब समअक्षीय डेंड्राइट्स का प्राथमिक क्रिस्टलोग्राफिक अक्ष नमूने के तल के ठीक स्पर्शरेखा होता है, तो धातु विज्ञान चरण में स्पष्ट फूल जैसी आकृतियाँ देखी जा सकती हैं। इसके अतिरिक्त, वेल्ड क्षेत्र में स्थानीय घटकों के अतिशीतलन से प्रभावित होकर, समकालिक मोड टी-आकार के जोड़ के वेल्डेड सीम क्षेत्र में आमतौर पर समअक्षीय महीन दानेदार बैंड दिखाई देते हैं, और समअक्षीय महीन दानेदार बैंड में दाने की आकृति EQZ की दाने की आकृति से भिन्न होती है। विषम मोड TSTB-LW की तापन प्रक्रिया समकालिक मोड TSTB-LW से भिन्न होने के कारण, वृहद आकृति और सूक्ष्म संरचना आकृति में स्पष्ट अंतर होते हैं। विषम मोड TSTB-LW टी-आकार के जोड़ ने दो तापीय चक्रों का अनुभव किया है, जो दोहरे पिघले हुए पूल की विशेषताएँ दर्शाता है। वेल्ड के अंदर एक स्पष्ट द्वितीयक संलयन रेखा होती है, और तापीय चालन वेल्डिंग द्वारा निर्मित पिघला हुआ पूल छोटा होता है। विषम मोड TSTB-LW प्रक्रिया में, गहरे प्रवेश वाले वेल्ड पर तापीय चालन वेल्डिंग की तापन प्रक्रिया का प्रभाव पड़ता है। द्वितीयक संलयन रेखा के निकट स्तंभकार और समअक्षीय डेंड्राइट्स में उपकण सीमाएँ कम होती हैं और वे स्तंभकार या कोशिकीय क्रिस्टल में परिवर्तित हो जाते हैं, जो दर्शाता है कि तापीय चालकता वेल्डिंग की तापन प्रक्रिया का गहरे प्रवेश वाले वेल्ड पर ऊष्मा उपचार प्रभाव पड़ता है। तापीय चालकता वाले वेल्ड के केंद्र में डेंड्राइट्स का कण आकार 2-5 माइक्रोन होता है, जो गहरे प्रवेश वाले वेल्ड के केंद्र में डेंड्राइट्स के कण आकार (5-10 माइक्रोन) से काफी छोटा होता है। यह मुख्य रूप से दोनों ओर वेल्ड के अधिकतम तापन से संबंधित है। तापमान बाद की शीतलन दर से संबंधित है।

3) डबल-बीम लेजर पाउडर क्लैडिंग वेल्डिंग का सिद्धांत

4)उच्च सोल्डर जोड़ की मजबूती

डबल-बीम लेजर पाउडर डिपोजिशन वेल्डिंग प्रयोग में, चूंकि दो लेजर बीम ब्रिज वायर के दोनों ओर अगल-बगल वितरित होते हैं, इसलिए लेजर और सब्सट्रेट की रेंज सिंगल-बीम लेजर पाउडर डिपोजिशन वेल्डिंग की तुलना में अधिक होती है, और परिणामस्वरूप सोल्डर जोड़ ब्रिज वायर के लंबवत होते हैं। वायर की दिशा अपेक्षाकृत लंबी होती है। चित्र 3.6 सिंगल-बीम और डबल-बीम लेजर पाउडर डिपोजिशन वेल्डिंग द्वारा प्राप्त सोल्डर जोड़ों को दर्शाता है। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, चाहे वह डबल-बीम हो यालेसर वेल्डिंगविधि या एकल-बीमलेसर वेल्डिंगइस विधि में, ऊष्मा चालन के माध्यम से आधार सामग्री पर एक निश्चित पिघला हुआ कुंड बनता है। इस प्रकार, पिघले हुए कुंड में मौजूद पिघली हुई आधार सामग्री धातु, पिघले हुए स्व-फ्लक्सिंग मिश्र धातु पाउडर के साथ एक धातुकर्मिक बंधन बना सकती है, जिससे वेल्डिंग हो जाती है। वेल्डिंग के लिए दोहरी किरण वाले लेजर का उपयोग करते समय, लेजर किरण और आधार सामग्री के बीच की परस्पर क्रिया दो लेजर किरणों के क्रिया क्षेत्रों के बीच की परस्पर क्रिया होती है, अर्थात्, सामग्री पर लेजर द्वारा निर्मित दो पिघले हुए कुंडों के बीच की परस्पर क्रिया। इस प्रकार, परिणामी संलयन क्षेत्र एकल किरण वाले कुंड की तुलना में बड़ा होता है।लेसर वेल्डिंगइसलिए डबल-बीम द्वारा प्राप्त सोल्डर जोड़लेसर वेल्डिंगसिंगल-बीम की तुलना में अधिक मजबूत होते हैंलेसर वेल्डिंग.

2. उच्च सोल्डर करने की क्षमता और दोहराव योग्यता

सिंगल-बीम मेंलेसर वेल्डिंगप्रयोग में, चूंकि लेजर के केंद्रित बिंदु का केंद्र सीधे माइक्रो-ब्रिज तार पर कार्य करता है, इसलिए ब्रिज तार के लिए बहुत उच्च आवश्यकताएं होती हैं।लेसर वेल्डिंगप्रक्रिया मापदंडों में असमानताएँ हो सकती हैं, जैसे कि लेजर ऊर्जा घनत्व का असमान वितरण और मिश्र धातु पाउडर की असमान मोटाई। इससे वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान तार टूट सकते हैं और यहाँ तक कि ब्रिज वायर का वाष्पीकरण भी हो सकता है। डबल-बीम लेजर वेल्डिंग विधि में, चूंकि दो लेजर बीमों के केंद्रित बिंदु केंद्र सीधे माइक्रो-ब्रिज तारों पर कार्य नहीं करते हैं, इसलिए ब्रिज तारों के लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया मापदंडों की कठोर आवश्यकताएँ कम हो जाती हैं, और वेल्डिंग की क्षमता और दोहराव में काफी सुधार होता है।