लेजर वेल्डिंग का तंत्र और नियंत्रण प्रौद्योगिकी सिद्धांत और विशेषताएं

वितरण के आधुनिक साधनों के विकास की प्रवृत्ति और विशेषताएं उच्च गति संचालन और हल्की संरचना हैं। परिणामस्वरूप, इसकी प्रमुख संरचनाओं के निर्माण के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखा गया है, जैसे हल्के, अखंड, उच्च-विश्वसनीयता, लंबे जीवन और कम लागत वाले हरित विनिर्माण। इस प्रयोजन के लिए, उच्च शक्ति और हल्के टाइटेनियम मिश्र धातु, एल्यूमीनियम मिश्र धातु और अन्य विशिष्ट संरचनात्मक सामग्री, समग्र संरचना के उच्च ऊर्जा बीम वेल्डिंग विनिर्माण के वेल्डिंग गर्मी स्रोत के रूप में उच्च ऊर्जा घनत्व बीम वर्तमान, उन्नत विनिर्माण प्रौद्योगिकी के परिणामों में से एक इस विकास की आवश्यकताओं का अनुपालन करें। कई फायदों के साथ उच्च-ऊर्जा बीम वेल्डिंग विनिर्माण, जिसे नई तकनीक में क्रांतिकारी बदलावों के साथ सामग्री प्रसंस्करण और उन्नत विनिर्माण तकनीक के रूप में जाना जाता है, विशेष रूप से वेल्डिंग विनिर्माण की प्रमुख संरचना में नए हल्के मिश्र धातुओं में आवेदन की व्यापक संभावनाएं हैं, एक की ओर से बड़े जटिल टाइटेनियम मिश्र धातु, एल्यूमीनियम मिश्र धातु।
लेजर उच्च गति और कुशल वेल्डिंग विनिर्माण की प्रबलित दीवार प्लेट या गुहा संरचना। लेजर परमाणुओं के उत्तेजित विकिरण के सिद्धांत पर आधारित एक उच्च तीव्रता वाला सुसंगत प्रकाश है, जो कार्यशील पदार्थ को उत्तेजित करके उच्च तीव्रता वाला प्रकाश उत्पन्न करता है। साधारण प्रकाश की तरह प्रकाशिकी के सभी नियमों का पालन करने के अलावा, लेजर में कई अन्य विशेषताएं हैं जो किसी अन्य प्रकाश स्रोत में नहीं पाई जाती हैं जैसे कि अच्छी दिशात्मकता, उच्च चमक और अच्छी मोनोक्रोमैटिकिटी। यह लेजर की अच्छी दिशा है और उच्च चमक अंतरिक्ष और समय में ऊर्जा की एक उच्च सांद्रता का गठन करती है, इसे लंबी दूरी पर प्रसारित किया जा सकता है और इसमें उच्च ऊर्जा या उच्च तीव्रता होती है, सामग्री प्रसंस्करण (वेल्डिंग सहित) के क्षेत्र में इसे एक माना जा सकता है आदर्श ताप स्रोत. एक नई ऊर्जा के रूप में लेजर का अनुप्रयोग सामग्री प्रसंस्करण के अनुप्रयोग क्षेत्र को काफी व्यापक बनाता है लेजर वेल्डिंग लेजर अनुप्रयोग के महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक है।
लेज़र वेल्डिंग एक प्रकार का उपयोग है जो उच्च ऊर्जा घनत्व (10 ^ 6 ~ 10 ^ 12 डब्ल्यू / सेमी) के साथ लेज़र बीम पर ध्यान केंद्रित करने के बाद वर्कपीस के पिघलने को गर्म करने के लिए गर्मी स्रोत के रूप में विशेष पिघलने वाली वेल्डिंग विधि है। यह फोटोथर्मल प्रभाव पर आधारित एक पिघला हुआ वेल्डिंग है, जो मानता है कि लेजर सामग्री द्वारा अवशोषित होता है और वेल्डिंग के लिए आवश्यक ताप ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। आमतौर पर, सामग्री की सतह पर लेजर प्रकाश की अलग-अलग तीव्रता विभिन्न भौतिक घटनाओं को जन्म देती है, जिसमें सतह के तापमान में वृद्धि, पिघलना, वाष्पीकरण, छोटे छिद्रों का निर्माण और फोटो-प्लाज्मा का उत्पादन आदि शामिल हैं। ये भौतिक घटनाएं वेल्डिंग का निर्धारण करती हैं प्रक्रिया थर्मल एक्शन तंत्र, ताकि लेजर वेल्डिंग में गर्मी चालन वेल्डिंग और गहरी पिघलने वेल्डिंग वेल्डिंग मोड के दो प्रकार के वेल्डिंग मौजूद हों। दो मोड के बीच संक्रमण मुख्य रूप से सामग्री पर अभिनय करने वाले लेजर स्पॉट की शक्ति घनत्व पर निर्भर करता है।
किसी दी गई सामग्री के लिए, एक विशिष्ट शक्ति घनत्व सीमा होती है (अधिकांश स्टील्स के लिए 0.5x10^6 से 10^7 W/cm)। जब सामग्री पर लागू लेजर पावर घनत्व इस सीमा से नीचे होता है, तो लेजर ऊर्जा सामग्री की सतह द्वारा अवशोषित होती है और जल्दी से सामग्री के आंतरिक भाग में स्थानांतरित हो जाती है, जिससे अपेक्षाकृत बड़ी चौड़ाई और गहराई के साथ एक थर्मल प्रवाहकीय वेल्ड बनता है। जब सामग्री पर लागू लेजर पावर घनत्व सीमा से अधिक होता है, तो वर्कपीस की सतह अंदर की सामग्री में गर्मी स्थानांतरित करने में बहुत देर हो जाती है, लेजर ऊर्जा सामग्री की सतह को तेजी से गर्म, पिघलने और वाष्पीकरण कर देगी। और जैसे-जैसे लेज़र ऊर्जा की आपूर्ति जारी रहती है, प्रवेश की मोटाई की दिशा में छोटे-छोटे छेद बन जाते हैं। छेद एक तरल धातु पिघल पूल से घिरा हुआ है, और छेद उच्च तापमान धातु वाष्प और प्लाज्मा से भरा है। उच्च तापमान वाले धातु वाष्प और प्लाज्मा का विस्तार बल छेद के स्थिर अस्तित्व को बनाए रखने के लिए छेद के चारों ओर तरल धातु के गुरुत्वाकर्षण और सतह तनाव के साथ मिलकर कार्य करता है। छोटे छेद वेल्डिंग दिशा के साथ चलते हैं, पिछला पिघला हुआ पूल तेजी से ठंडा और ठोस हो जाता है, और अपेक्षाकृत बड़ी गहराई और चौड़ाई के साथ एक गहरा पिघला हुआ वेल्ड बनता है। इसलिए, लेजर वेल्डिंग मोड लेजर पावर घनत्व और वेल्डिंग लाइन ऊर्जा से संबंधित है जो थर्मल एक्शन तंत्र निर्धारित करता है।
जब लेजर पावर घनत्व 10 ^ 6 डब्ल्यू / सेमी से कम होता है, तो लेजर हीटिंग धातु की सतह तक सीमित होती है, अधिकांश धातुओं की पिघलने की सीमा तक पहुंच सकती है, लेकिन कोई वाष्पीकरण नहीं होता है, इस बार लेजर की निरंतर क्रिया में धातु (पर्याप्त) लाइन ऊर्जा), एक वेल्ड, वेल्ड गठन तंत्र और पारंपरिक पिघल वेल्डिंग बनाने के लिए थर्मल चालन वेल्डिंग मोड के लिए। लेजर थर्मल कंडक्शन वेल्डिंग का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों सीलिंग वेल्डिंग और अल्ट्रा-थिन सामग्री वेल्डिंग में किया जाता है। जब लेज़र पावर घनत्व 10^6W/cm से अधिक होता है, तो लेज़र धातु को तुरंत पिघला देता है और वाष्पीकृत कर देता है, यदि लाइन ऊर्जा पर्याप्त है, तो धातु वाष्प बल पिघली हुई धातु में छोटे छेद पैदा करता है, और वेल्डिंग प्रक्रिया वेल्ड बनाती है छोटे छिद्रों के प्रभाव से डीप-मेल्ट वेल्डिंग के मोड में। डीप मेल्ट वेल्डिंग छेद पिघली हुई धातु से घिरा होता है, जो उच्च तापमान धातु वाष्प और प्लाज्मा से भरा होता है, लेजर में छोटे छेद को बनाए रखने और सामग्री के थर्मल युग्मन को बनाए रखने के लिए धातु वाष्प बल और तरल धातु गुरुत्वाकर्षण और सतह तनाव संतुलन द्वारा वेल्डिंग प्रक्रिया छेद होता है। तंत्र की थर्मल क्रिया के लेजर डीप मेल्ट वेल्डिंग मोड की थर्मल क्रिया, मुख्य रूप से वेल्डिंग की 1 मिमी से अधिक संरचना की डिग्री में उपयोग की जाती है।
पारंपरिक आर्क वेल्डिंग विधियों की तुलना में, लेजर वेल्डिंग तकनीक के अद्वितीय फायदे हैं और यह एक उन्नत वेल्डिंग तकनीक है।
लेजर वेल्डिंग तकनीक पिछले कुछ दशकों में तेजी से विकसित हुई है, जो धीरे-धीरे स्पंदित-तरंग वेल्डिंग से निरंतर-तरंग, उच्च-शक्ति मोटी प्लेट, मल्टी-स्टेशन वेल्डिंग तक विकसित हो रही है, और इसका व्यापक रूप से विमानन, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, हाई-स्पीड में उपयोग किया गया है। रेलमार्ग और अन्य क्षेत्र। सैन्य विमान निर्माण में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु और टाइटेनियम मिश्र धातु के लेजर वेल्डिंग के अनुप्रयोग में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, जो उन्नत लड़ाकू जेट के संरचनात्मक वजन का क्रमशः 60% और 20% से अधिक है। लेजर वेल्डिंग तकनीक पारंपरिक रिवेटिंग विधि की जगह ले सकती है, वजन में उल्लेखनीय कमी ला सकती है, लागत में कमी ला सकती है और सामग्री के उपयोग में सुधार ला सकती है। उदाहरण के लिए, लेजर वेल्डिंग के माध्यम से एयरबस ए380 धड़ दीवार प्लेट वजन 15% कम कर सकती है, लागत में 15% की कमी कर सकती है।
चीन में, विमान और नौसैनिक अनुप्रयोगों में प्रबलित दीवार प्लेट की बड़े पैमाने पर संरचनात्मक वेल्डिंग अधिक से अधिक लोकप्रिय हो रही है। यांत्रिक प्रसंस्करण और रिवेटिंग विधियों की तुलना में, लेजर वेल्डिंग न केवल सामग्री बचाता है, बल्कि घटक हल्के वजन और विनिर्माण क्षमता में भी सुधार करता है, प्रसंस्करण चक्र को छोटा करता है और उत्पादन लागत को कम करता है। हालाँकि, लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया जटिल है, जिसमें तेजी से हीटिंग, शीतलन, सामग्री चरण परिवर्तन शामिल हैं, विशेष रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए, उच्च परावर्तनशीलता, उच्च तापीय चालकता और सतह तनाव और अन्य विशेषताओं के कारण, वेल्ड गुणवत्ता नियंत्रण जैसी तकनीकी चुनौतियाँ आती हैं। और स्थिरता, वेल्डिंग प्रक्रिया स्थिरता, दोष नियंत्रण परिपक्व नहीं है, संरचनात्मक आकार मानकों को पूरा नहीं करता है और अन्य मुद्दे प्रमुख हैं। इन समस्याओं का मूल कारण टाइटेनियम मिश्र धातु और एल्यूमीनियम मिश्र धातु की वेल्डेबिलिटी और यांत्रिक गुणों पर बुनियादी शोध की कमी है, जिसके परिणामस्वरूप संयुक्त थकान जीवन, तनाव और विरूपण नियंत्रण आदि होते हैं। हल्के वजन की उच्च विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है मिश्र धातु घटकों, और अंतरराष्ट्रीय स्तर के साथ एक बड़ा अंतर है।