लेजर वेल्डिंग को निरंतर या स्पंदित लेजर जनरेटर द्वारा किया जा सकता है। लेजर वेल्डिंग के सिद्धांत को ऊष्मा चालन वेल्डिंग और लेजर डीप फ्यूजन वेल्डिंग में विभाजित किया जा सकता है। 10⁴~10⁵ W/cm² से कम शक्ति घनत्व पर ऊष्मा चालन वेल्डिंग होती है, इस समय पिघलने की गहराई कम होती है और वेल्डिंग की गति धीमी होती है; जब शक्ति घनत्व 10⁵~10⁷ W/cm² से अधिक होता है, तो ऊष्मा के प्रभाव से धातु की सतह अवतल होकर "कीहोल" जैसी संरचना बनाती है, जिससे डीप फ्यूजन वेल्डिंग होती है, जिसमें वेल्डिंग की गति तेज होती है और गहराई-चौड़ाई का अनुपात अधिक होता है।
आज हम मुख्य रूप से लेजर डीप फ्यूजन वेल्डिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों के बारे में जानेंगे।
1. लेजर पावर
लेजर डीप फ्यूजन वेल्डिंग में, लेजर पावर प्रवेश गहराई और वेल्डिंग गति दोनों को नियंत्रित करती है। वेल्ड की गहराई बीम पावर घनत्व से सीधे संबंधित होती है और आपतित बीम पावर और बीम फोकल स्पॉट का एक फलन होती है। सामान्यतः, एक निश्चित व्यास वाले लेजर बीम के लिए, प्रवेश गहराई बीम पावर में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
2. फोकल स्पॉट
लेजर वेल्डिंग में बीम स्पॉट का आकार सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है क्योंकि यह पावर घनत्व निर्धारित करता है। हालांकि कई अप्रत्यक्ष मापन तकनीकें उपलब्ध हैं, फिर भी उच्च-शक्ति वाले लेजरों के लिए इसे मापना एक चुनौती है।
विवर्तन सिद्धांत के अनुसार किरण फोकस के विवर्तन सीमा बिंदु आकार की गणना की जा सकती है, लेकिन खराब फोकल परावर्तन के कारण वास्तविक बिंदु आकार गणना किए गए मान से बड़ा होता है। सबसे सरल मापन विधि समतापमान प्रोफाइल विधि है, जिसमें मोटे कागज को जलाने और पॉलीप्रोपाइलीन प्लेट से होकर गुजरने के बाद फोकल बिंदु और छिद्र के व्यास को मापा जाता है। इस विधि से मापन अभ्यास के माध्यम से लेजर शक्ति का आकार और किरण क्रिया समय का सटीक अनुमान लगाया जा सकता है।
3. सुरक्षात्मक गैस
लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया में पिघले हुए धातु के पूल को सुरक्षित रखने के लिए अक्सर सुरक्षात्मक गैसों (हीलियम, आर्गन, नाइट्रोजन) का उपयोग किया जाता है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान वर्कपीस का ऑक्सीकरण रोका जा सके। सुरक्षात्मक गैस का उपयोग करने का दूसरा कारण फोकसिंग लेंस को धातु वाष्पों से संदूषण और तरल बूंदों से छिटकने से बचाना है। विशेष रूप से उच्च-शक्ति लेजर वेल्डिंग में, इजेक्टा बहुत शक्तिशाली हो जाता है, इसलिए लेंस की सुरक्षा आवश्यक है। सुरक्षात्मक गैस का तीसरा प्रभाव यह है कि यह उच्च-शक्ति लेजर वेल्डिंग द्वारा उत्पन्न प्लाज्मा शील्डिंग को फैलाने में बहुत प्रभावी है। धातु वाष्प लेजर किरण को अवशोषित करके प्लाज्मा बादल में आयनित हो जाती है। धातु वाष्प के चारों ओर की सुरक्षात्मक गैस भी ऊष्मा के कारण आयनित हो जाती है। यदि प्लाज्मा की मात्रा बहुत अधिक हो जाती है, तो लेजर किरण किसी न किसी रूप में प्लाज्मा द्वारा अवशोषित हो जाती है। दूसरी ऊर्जा के रूप में, प्लाज्मा कार्य सतह पर मौजूद रहता है, जिससे वेल्ड की गहराई कम हो जाती है और वेल्ड पूल की सतह चौड़ी हो जाती है।
उपयुक्त परिरक्षण गैस का चयन कैसे करें?
4. अवशोषण दर
किसी पदार्थ द्वारा लेजर का अवशोषण उसकी कुछ महत्वपूर्ण विशेषताओं पर निर्भर करता है, जैसे कि अवशोषण दर, परावर्तनशीलता, ऊष्मीय चालकता, गलनांक और वाष्पीकरण तापमान। इन सभी कारकों में सबसे महत्वपूर्ण अवशोषण दर है।
लेजर किरण द्वारा पदार्थ के अवशोषण की दर को दो कारक प्रभावित करते हैं। पहला कारक पदार्थ का प्रतिरोध गुणांक है। यह पाया गया है कि पदार्थ का अवशोषण प्रतिरोध गुणांक के वर्गमूल के समानुपाती होता है, और प्रतिरोध गुणांक तापमान के साथ बदलता रहता है। दूसरा कारक पदार्थ की सतह की स्थिति (या फिनिश) किरण के अवशोषण की दर पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है, जिसका वेल्डिंग प्रभाव पर काफी असर पड़ता है।
5. वेल्डिंग की गति
वेल्डिंग की गति का प्रवेश गहराई पर बहुत प्रभाव पड़ता है। गति बढ़ाने से प्रवेश गहराई कम हो जाती है, लेकिन गति बहुत कम होने पर सामग्री अत्यधिक पिघल जाती है और वर्कपीस आर-पार वेल्ड हो जाता है। इसलिए, किसी विशेष सामग्री, लेजर शक्ति और मोटाई के लिए एक उपयुक्त वेल्डिंग गति सीमा होती है, और अधिकतम प्रवेश गहराई इसी गति पर प्राप्त की जा सकती है।
6. फोकस लेंस की फोकल लंबाई
वेल्डिंग गन के हेड में आमतौर पर एक फोकस लेंस लगाया जाता है, सामान्यतः 63~254 मिमी (व्यास 2.5 इंच~10 इंच) फोकल लंबाई का चयन किया जाता है। फोकस स्पॉट का आकार फोकल लंबाई के समानुपाती होता है; फोकल लंबाई जितनी कम होगी, स्पॉट उतना ही छोटा होगा। हालांकि, फोकल लंबाई फोकस की गहराई को भी प्रभावित करती है, यानी फोकस की गहराई फोकल लंबाई के साथ समकालिक रूप से बढ़ती है। इसलिए, कम फोकल लंबाई से पावर घनत्व में सुधार हो सकता है, लेकिन फोकस की गहराई कम होने के कारण लेंस और वर्कपीस के बीच की दूरी को सटीक रूप से बनाए रखना आवश्यक है, जिससे प्रवेश की गहराई अधिक नहीं होती। वेल्डिंग के दौरान छींटों और लेजर मोड के प्रभाव के कारण, वास्तविक वेल्डिंग में उपयोग की जाने वाली सबसे कम फोकल गहराई ज्यादातर 126 मिमी (व्यास 5 इंच) होती है। जब सीम बड़ा हो या स्पॉट का आकार बढ़ाकर वेल्ड को बढ़ाना हो, तो 254 मिमी (व्यास 10 इंच) फोकल लंबाई वाले लेंस का चयन किया जा सकता है। इस स्थिति में, गहरे प्रवेश वाले छेद का प्रभाव प्राप्त करने के लिए उच्च लेजर आउटपुट पावर (पावर घनत्व) की आवश्यकता होती है।
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पोस्ट करने का समय: 27 सितंबर 2022