शोधकर्ताओं ने एआरएम लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां प्राप्त करने के लिए शक्तिशाली एक्स-रे का उपयोग किया, बेहतर प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए वेल्डिंग प्रक्रिया में गहराई से प्रवेश किया।
कोहेरेंट एप्लिकेशन लैब के इंजीनियरों ने एक्स-रे की मदद से फाइबर लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया पर करीब से नजर डाली है।
लेजर वेल्डिंग की सतह के नीचे क्या होता है?
अतीत में, शोधकर्ताओं ने पारंपरिक हाई-स्पीड वीडियो का उपयोग करके फाइबर लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया है। हाई-स्पीड वीडियो वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान बनाए गए पिघले हुए धातु और वाष्प पूल (जिसे "वियास" कहा जाता है) की गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए एक संदर्भ प्रदान करता है।
आमतौर पर, ऊपर से नीचे के परिप्रेक्ष्य से वेल्ड सतह पर क्या हो रहा है, इसे रिकॉर्ड करने के लिए हिस्से के ऊपर एक कैमरा लगाया जाता है। हालाँकि, एक छोटे से छेद के अंदर ऊपर से जो देखा जा सकता है उससे कहीं अधिक कुछ चल रहा है।
आप वास्तव में भाग के अंदर होने वाले परिवर्तनों को कैसे समझ सकते हैं? लोगों ने अतीत में एक्स-रे वीडियो के साथ ऐसा किया है। लेकिन इन वीडियो में कभी भी पर्याप्त विवरण नहीं दिया गया क्योंकि एक्स-रे स्रोत पर्याप्त शक्तिशाली नहीं था।
जर्मनी के इल्मेनौ के तकनीकी विश्वविद्यालय में उत्पादन प्रौद्योगिकी टीम और हैम्बर्ग में सुसंगत अनुप्रयोग प्रयोगशाला के बीच एक शोध सहयोग में, उन्होंने एक एक्स-रे स्रोत का उपयोग करने की कल्पना की जो एक हिस्से के अंदर होने वाले परिवर्तनों को देखने के लिए पहले से कहीं अधिक शक्तिशाली है। इसे सीधे ठोस धातु से गुजारकर। यह वेल्डिंग प्रक्रिया की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को साइड से देखने की अनुमति देता है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान छोटे छिद्रों के सटीक आकार और विकास को देखना संभव हो जाता है।
एआरएम फाइबर लेजर वेल्डिंग प्रदर्शन में सुधार
टीम ने सुसंगत ट्यूनेबल एनुलर मोड फाइबर लेजर (एफएल-एआरएम) के संचालन का अध्ययन करने के लिए इस दृष्टिकोण का उपयोग किया, जिसने आश्चर्यजनक परिणाम प्रदान किए - उच्च शक्ति वाले स्टील्स की दरार-मुक्त वेल्डिंग, फिलर तार के बिना एल्यूमीनियम वेल्डिंग और तांबे की सफल वेल्डिंग। यह मुख्य रूप से वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान भाग के ताप और शीतलन को सटीक रूप से नियंत्रित करने की एआरएम लेजर की क्षमता के कारण था; हालाँकि, हम पूरी तरह से समझ नहीं पाए कि यह कैसे हुआ और प्रत्येक चरण की बारीकियाँ क्या थीं।
टीम ने तांबे, एल्यूमीनियम और अन्य बहुत पतली, थर्मल संवेदनशील प्लेटों में फाइबर लेजर की वेल्डिंग प्रक्रिया का अध्ययन किया, जिन्हें वेल्ड करना अधिक कठिन होता है। उन्होंने वेल्डिंग प्रक्रिया की कल्पना करके, छोटे छेद की गतिशीलता को प्रकट करके और तांबे की सामग्री की वेल्डिंग के दौरान स्पैटर गठन पर विभिन्न एआरएम लेजर पावर वितरण के प्रभाव को समझकर इस बात पर गहराई से विचार किया कि ये सभी प्रक्रियाएं कैसे काम करती हैं। शोध का अंतिम लक्ष्य वेल्डिंग परिणामों में सुधार करना और अधिक विश्वसनीय उत्पादन विधियों का विकास करना है।
यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण उपकरण
दुनिया में केवल कुछ ही उपकरण हैं जो टीम के लिए आवश्यक प्रकार की इमेजिंग करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली एक्स-रे उत्पन्न कर सकते हैं। शक्तिशाली एक्स-रे के सबसे प्रसिद्ध स्रोतों में से एक ग्रेनोबल, फ्रांस में यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन फैसिलिटी एक्सट्रीमली ब्राइट सोर्स (ईएसआरएफ-ईबीएस) है, जो स्वास्थ्य, स्वच्छ ऊर्जा, सामग्री विज्ञान जैसे विविध क्षेत्रों में शोधकर्ताओं की सेवा करने में माहिर है। कला, और नृविज्ञान, और जिसका उपयोग मधुमक्खी के छत्ते और 119-मिलियन वर्ष पुरानी मछली के जीवाश्मों का अध्ययन करने के लिए भी किया गया है।
सिंक्रोट्रॉन स्वयं 844 मीटर की परिधि वाली एक ट्यूब है और इसमें बहुत अधिक आंतरिक वैक्यूम होता है। इलेक्ट्रॉन इसे घेर लेते हैं और प्रकाश की गति के करीब त्वरित हो जाते हैं। रिंग के चारों ओर चुंबकों का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को तेजी से अपनी यात्रा की दिशा बदलने के लिए किया जाता है, और जब ऐसा होता है, तो इलेक्ट्रॉन असामान्य रूप से उच्च-ऊर्जा एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं।
फिर इन एक्स-रे को 44 अलग-अलग "बीमलाइनों" में से एक या अधिक में नीचे की ओर निर्देशित किया जाता है। ये बीमलाइनें प्रयोगशालाओं और उपकरणों में स्थित हैं जहां वास्तविक अनुसंधान होता है।
छवि 1: सुसंगत अनुप्रयोग प्रयोगशाला के इंजीनियरों ने यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधा में एआरएम लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया का उच्च-रिज़ॉल्यूशन क्रॉस-अनुभागीय दृश्य प्राप्त करने के लिए बहुत शक्तिशाली एक्स-रे का उपयोग किया।
सुसंगत अनुप्रयोग लैब टीम ने एक वेल्डिंग सेटअप इकट्ठा किया जिसमें 8kW हाईलाइट FL-ARM फाइबर लेजर शामिल था। इल्मेनौ के तकनीकी विश्वविद्यालय में उत्पादन प्रौद्योगिकी टीम के शोधकर्ताओं के एक छोटे समूह ने वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान भागों को स्वचालित रूप से पकड़ने और स्थानांतरित करने के लिए एक तंत्र बनाया, साथ ही फोकसिंग ऑप्टिक्स और एक सहायक गैस वितरण प्रणाली भी बनाई।
इस सभी उपकरण को ईएसआरएफ में लाया गया और एक "प्रायोगिक कक्ष" (एक कमरा जो पूरी तरह से 75 मिमी मोटी ठोस सीसा परिरक्षण में घिरा हुआ है) में बीमलाइनों में से एक में रखा गया था। शोधकर्ता कुछ दूरी पर दूसरे कमरे में सुरक्षित रूप से बैठे रहे और डिवाइस को एक्स-रे के संपर्क में लाते हुए कंप्यूटर नियंत्रित सोल्डरिंग की। एक कैमरा सिस्टम जो एक्स-रे को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित करता है, वेल्डिंग क्रिया को 50,{5}} फ्रेम प्रति सेकंड पर रिकॉर्ड करता है। टीम ने स्टेनलेस स्टील, तांबा और एल्यूमीनियम सहित विभिन्न धातुओं पर सैकड़ों व्यक्तिगत वेल्ड परीक्षण किए।
इस प्रक्रिया ने क्या जानकारी प्रदान की? विश्लेषण के लिए यह 14 टेराबाइट डेटा है, और उस प्रश्न का पूरी तरह से उत्तर देने में कुछ समय लगेगा। लेकिन जैसा कि हमने देखा है, कॉपर बसबार वेल्डिंग परीक्षणों में, वीडियो स्पष्ट रूप से दिखाता है कि: उचित बिजली वितरण (केंद्र बीम और रिंग बीम में लगभग समान शक्ति) के साथ, छोटे छेद स्थिर व्यवहार करते हैं और नीचे कोई संकुचन नहीं होता है छोटे छिद्रों का; इसके विपरीत, जब केंद्र बिंदु की शक्ति बहुत अधिक होती है, तो केशिकाएं नीचे की ओर सिकुड़ जाती हैं, जिससे छींटे पड़ते हैं और वायु छिद्रों का निर्माण होता है; और यदि रिंग की शक्ति बहुत अधिक है, तो पिघला हुआ पदार्थ छोटे छिद्रों में बह जाता है, अचानक वाष्पित हो जाता है, और सामग्री बाहर निकल जाती है।
इसके अलावा, टीम ने केशिका ट्यूब निर्माण पर परिरक्षण गैस के प्रभाव की जांच की, और ये निष्कर्ष प्रोफ़ाइल वेल्डिंग में गहरी अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
डेटा के आगे के विश्लेषण से केंद्र और रिंग बीम के बीच बिजली अनुपात, विभिन्न वेल्डिंग प्रक्रियाओं के परिणामों को कैसे प्रभावित करता है, इसकी बेहतर और अधिक सटीक समझ प्रदान करने में मदद मिलेगी। यह ज्ञान सुसंगत एप्लिकेशन लैब्स को अधिक मजबूत और सुसंगत वेल्ड प्रक्रिया फॉर्मूलेशन विकसित करने में मदद करेगा, जिससे ग्राहकों को बेहतर और यहां तक कि तेज़ वेल्ड भी उपलब्ध होंगे।
