लेजर वेल्डिंग स्पैटर निर्माण की क्रियाविधि और दमन योजना

स्पलैश दोष की परिभाषा: वेल्डिंग में स्पलैश का तात्पर्य वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान पिघले हुए धातु के पूल से निकलने वाली पिघली हुई धातु की बूंदों से है। ये बूंदें आसपास की कार्य सतह पर गिर सकती हैं, जिससे सतह पर खुरदरापन और असमानता आ सकती है, और पिघले हुए धातु के पूल की गुणवत्ता में भी कमी आ सकती है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड सतह पर गड्ढे, विस्फोट बिंदु और अन्य दोष उत्पन्न हो सकते हैं जो वेल्ड के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करते हैं।

वेल्डिंग में छींटे पड़ने का तात्पर्य वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान पिघले हुए धातु के पूल से निकलने वाली पिघली हुई धातु की बूंदों से है। ये बूंदें आसपास की कार्य सतह पर गिर सकती हैं, जिससे सतह खुरदरी और असमान हो जाती है, और पिघले हुए धातु के पूल की गुणवत्ता में भी कमी आ सकती है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड सतह पर गड्ढे, विस्फोट बिंदु और अन्य दोष उत्पन्न हो सकते हैं जो वेल्ड के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करते हैं।

छींटे का वर्गीकरण:

छोटे छींटे: वेल्ड सीम के किनारे और सामग्री की सतह पर मौजूद ठोसकरण की बूंदें, जो मुख्य रूप से दिखावट को प्रभावित करती हैं और प्रदर्शन पर कोई प्रभाव नहीं डालती हैं; सामान्यतः, पहचान की सीमा यह है कि बूंद वेल्ड सीम संलयन चौड़ाई के 20% से कम हो;

बड़े पैमाने पर छींटे: वेल्ड सीम की सतह पर गड्ढे, विस्फोट बिंदु, अंडरकट आदि के रूप में गुणवत्ता में कमी आती है, जिससे असमान तनाव और खिंचाव हो सकता है, जो वेल्ड सीम के प्रदर्शन को प्रभावित करता है। मुख्य ध्यान इन्हीं प्रकार के दोषों पर केंद्रित है।

छींटे पड़ने की प्रक्रिया:

उच्च त्वरण के कारण पिघली हुई धातु का वेल्डिंग द्रव की सतह के लगभग लंबवत दिशा में प्रवेश करना स्पलैश कहलाता है। इसे नीचे दिए गए चित्र में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है, जहाँ वेल्डिंग पिघल से द्रव स्तंभ ऊपर उठता है और बूंदों में विघटित होकर स्पलैश बनाता है।

छींटे पड़ने की घटना का दृश्य

लेजर वेल्डिंग को थर्मल कंडक्टिविटी और डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग में विभाजित किया गया है।

थर्मल कंडक्टिविटी वेल्डिंग में छींटे लगभग न के बराबर होते हैं: थर्मल कंडक्टिविटी वेल्डिंग में मुख्य रूप से पदार्थ की सतह से आंतरिक भाग तक ऊष्मा का स्थानांतरण होता है, और इस प्रक्रिया के दौरान लगभग कोई छींटे उत्पन्न नहीं होते हैं। इस प्रक्रिया में धातु का तीव्र वाष्पीकरण या भौतिक धातुकर्म संबंधी प्रतिक्रियाएं शामिल नहीं होती हैं।

डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग वह मुख्य स्थिति है जहां लेजर के छींटे पड़ते हैं: डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग में लेजर सीधे सामग्री के भीतर पहुंचता है, कीहोल के माध्यम से सामग्री में गर्मी स्थानांतरित करता है, और प्रक्रिया प्रतिक्रिया तीव्र होती है, जिससे यह छींटे पड़ने की मुख्य स्थिति बन जाती है।

ऊपर दिए गए चित्र में दिखाए अनुसार, कुछ विद्वान लेज़र वेल्डिंग के दौरान कीहोल की गति का अवलोकन करने के लिए उच्च-गति फोटोग्राफी और उच्च-तापमान वाले पारदर्शी कांच का उपयोग करते हैं। यह पाया गया है कि लेज़र मूल रूप से कीहोल की सामने वाली दीवार पर टकराता है, जिससे तरल नीचे की ओर बहता है, कीहोल को पार करते हुए पिघले हुए पूल के अंतिम सिरे तक पहुँचता है। कीहोल के अंदर लेज़र के प्राप्त होने का स्थान निश्चित नहीं होता है, और लेज़र कीहोल के अंदर फ्रेस्नेल अवशोषण अवस्था में होता है। वास्तव में, यह बहु-अपवर्तन और अवशोषण की अवस्था है, जो पिघले हुए पूल के तरल के अस्तित्व को बनाए रखती है। प्रत्येक प्रक्रिया के दौरान लेज़र अपवर्तन की स्थिति कीहोल की दीवार के कोण के साथ बदलती रहती है, जिससे कीहोल में एक घुमावदार गति उत्पन्न होती है। लेज़र विकिरण का स्थान पिघलता है, वाष्पीकृत होता है, बल के अधीन होता है और विकृत होता है, जिससे पेरिस्टाल्टिक कंपन आगे की ओर गति करता है।

ऊपर दिए गए तुलनात्मक अध्ययन में उच्च तापमान वाले पारदर्शी कांच का उपयोग किया गया है, जो वास्तव में पिघले हुए द्रव के अनुप्रस्थ काट के समान है। हालांकि, पिघले हुए द्रव की प्रवाह अवस्था वास्तविक स्थिति से भिन्न होती है। इसलिए, कुछ विद्वानों ने तीव्र हिमांक तकनीक का उपयोग किया है। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, पिघले हुए द्रव को तेजी से जमाकर कीहोल के अंदर की तात्कालिक अवस्था प्राप्त की जाती है। यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि लेजर कीहोल की सामने वाली दीवार पर प्रहार कर एक उभार बनाता है। लेजर इस उभार पर कार्य करता है, जिससे पिघला हुआ द्रव नीचे की ओर बहता है और लेजर की आगे की गति के दौरान कीहोल के अंतर को भर देता है, इस प्रकार वास्तविक पिघले हुए द्रव के कीहोल के अंदर प्रवाह की दिशा का लगभग आरेख प्राप्त होता है। जैसा कि दाईं ओर के चित्र में दिखाया गया है, तरल धातु के लेजर अपघर्षण द्वारा उत्पन्न धातु प्रतिक्षेप दबाव तरल पिघले हुए द्रव को सामने वाली दीवार को पार करने के लिए प्रेरित करता है। कीहोल पिघले हुए द्रव के पिछले भाग की ओर बढ़ता है, पीछे से फव्वारे की तरह ऊपर की ओर उठता है और पिछले भाग की सतह से टकराता है। साथ ही, पृष्ठ तनाव के कारण (पृष्ठ तनाव का तापमान जितना कम होगा, प्रभाव उतना ही अधिक होगा), पिघले हुए धातु के अंतिम सिरे में मौजूद तरल धातु पृष्ठ तनाव द्वारा खींची जाती है और किनारे की ओर बढ़ती है, जिससे वह लगातार जमती रहती है। जो तरल धातु भविष्य में जम सकती है, वह वापस कीहोल के अंतिम सिरे तक घूमती रहती है, और यह प्रक्रिया चलती रहती है।

लेजर कीहोल डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग का योजनाबद्ध आरेख: A: वेल्डिंग की दिशा; B: लेजर किरण; C: कीहोल; D: धातु वाष्प, प्लाज्मा; E: सुरक्षात्मक गैस; F: कीहोल की सामने की दीवार (पिघलने से पहले की गई पिसाई); G: कीहोल पथ के माध्यम से पिघले हुए पदार्थ का क्षैतिज प्रवाह; H: पिघले हुए पूल का ठोसकरण इंटरफ़ेस; I: पिघले हुए पूल का नीचे की ओर प्रवाह पथ।

लेजर और पदार्थ के बीच की अंतःक्रिया प्रक्रिया: लेजर पदार्थ की सतह पर क्रिया करता है, जिससे तीव्र अपघर्षण होता है। पदार्थ पहले गर्म होता है, पिघलता है और वाष्पीकृत होता है। तीव्र वाष्पीकरण प्रक्रिया के दौरान, धातु वाष्प ऊपर की ओर गति करती है जिससे पिघले हुए कुंड पर नीचे की ओर प्रतिक्षेप दबाव पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप एक छिद्र बनता है। लेजर छिद्र में प्रवेश करता है और कई उत्सर्जन और अवशोषण प्रक्रियाओं से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु वाष्प की निरंतर आपूर्ति छिद्र को बनाए रखती है; लेजर मुख्य रूप से छिद्र की सामने की दीवार पर क्रिया करता है, और वाष्पीकरण मुख्य रूप से छिद्र की सामने की दीवार पर होता है। प्रतिक्षेप दबाव तरल धातु को छिद्र की सामने की दीवार से छिद्र के चारों ओर पिघले हुए कुंड के पिछले भाग की ओर धकेलता है। छिद्र के चारों ओर तेज गति से गतिमान तरल ऊपर की ओर पिघले हुए कुंड पर प्रभाव डालता है, जिससे उभरी हुई तरंगें बनती हैं। फिर, पृष्ठ तनाव द्वारा संचालित होकर, यह किनारे की ओर बढ़ता है और इस चक्र में जम जाता है। छींटे मुख्य रूप से चाबी के छेद के किनारे पर पड़ते हैं, और सामने की दीवार पर मौजूद तरल धातु तेज गति से चाबी के छेद को पार कर जाती है और पीछे की दीवार पर मौजूद पिघले हुए धातु के कुंड पर प्रभाव डालती है।