किहोलहरूको गठन र विकास:
किहोल परिभाषा: जब विकिरण विकिरण १० ^ ६W/cm ^ २ भन्दा बढी हुन्छ, लेजरको कार्य अन्तर्गत सामग्रीको सतह पग्लन्छ र वाष्पीकरण हुन्छ। जब वाष्पीकरण गति पर्याप्त ठूलो हुन्छ, उत्पन्न हुने वाष्प रिकोइल दबाब तरल धातुको सतह तनाव र तरल गुरुत्वाकर्षणलाई पार गर्न पर्याप्त हुन्छ, जसले गर्दा तरल धातुको केही भाग विस्थापित हुन्छ, जसले गर्दा उत्तेजना क्षेत्रमा पग्लिएको पोखरी डुब्छ र साना खाडलहरू बनाउँछ; प्रकाशको किरणले सानो खाडलको तल्लो भागमा सिधै कार्य गर्दछ, जसले गर्दा धातु थप पग्लन्छ र ग्यासीकरण हुन्छ। उच्च चापको बाफले खाडलको तल्लो भागमा रहेको तरल धातुलाई पग्लिएको पोखरीको परिधितिर बग्न बाध्य पार्छ, जसले गर्दा सानो प्वाल अझ गहिरो हुन्छ। यो प्रक्रिया जारी रहन्छ, अन्ततः तरल धातुमा किहोल जस्तो प्वाल बनाउँछ। जब सानो प्वालमा लेजर बीमद्वारा उत्पन्न धातुको वाष्प दबाब तरल धातुको सतह तनाव र गुरुत्वाकर्षणसँग सन्तुलनमा पुग्छ, सानो प्वाल अब गहिरो हुँदैन र गहिराइ स्थिर सानो प्वाल बनाउँछ, जसलाई "सानो प्वाल प्रभाव" भनिन्छ।
लेजर किरण वर्कपीसको सापेक्षमा सर्दै जाँदा, सानो प्वालले अगाडि अलि पछाडि घुमेको र पछाडि स्पष्ट रूपमा झुकेको उल्टो त्रिकोण देखाउँछ। सानो प्वालको अगाडिको किनारा लेजरको कार्य क्षेत्र हो, उच्च तापक्रम र उच्च वाष्प चापको साथ, जबकि पछाडिको किनाराको साथ तापक्रम अपेक्षाकृत कम हुन्छ र वाष्प चाप सानो हुन्छ। यस दबाब र तापक्रम भिन्नता अन्तर्गत, पग्लिएको तरल पदार्थ सानो प्वालको वरिपरि अगाडिको छेउबाट पछाडिको छेउमा बग्छ, सानो प्वालको पछाडिको छेउमा भंवर बनाउँछ, र अन्ततः पछाडिको किनारामा ठोस हुन्छ। लेजर सिमुलेशन र वास्तविक वेल्डिंग मार्फत प्राप्त किहोलको गतिशील अवस्था माथिको चित्रमा देखाइएको छ, साना प्वालहरूको आकारविज्ञान र विभिन्न गतिमा यात्रा गर्दा वरपर पग्लिएको तरल पदार्थको प्रवाह।
साना प्वालहरूको उपस्थितिको कारणले गर्दा, लेजर बीम ऊर्जा सामग्रीको भित्री भागमा प्रवेश गर्छ, जसले गर्दा यो गहिरो र साँघुरो वेल्ड सिम बन्छ। लेजर गहिरो प्रवेश वेल्ड सिमको विशिष्ट क्रस-सेक्शनल आकारविज्ञान माथिको चित्रमा देखाइएको छ। वेल्ड सिमको प्रवेश गहिराई किहोलको गहिराइको नजिक छ (सटीक हुनको लागि, मेटलोग्राफिक तह किहोल भन्दा ६०-१०० um गहिरो छ, तरल तह एक कम छ)। लेजर ऊर्जा घनत्व जति उच्च हुन्छ, सानो प्वाल त्यति नै गहिरो हुन्छ, र वेल्ड सिमको प्रवेश गहिराइ त्यति नै बढी हुन्छ। उच्च-शक्ति लेजर वेल्डिंगमा, वेल्ड सिमको अधिकतम गहिराइ र चौडाइ अनुपात १२:१ सम्म पुग्न सक्छ।
अवशोषणको विश्लेषणलेजर ऊर्जाकिहोल द्वारा
साना प्वालहरू र प्लाज्मा बन्नु अघि, लेजरको ऊर्जा मुख्यतया थर्मल चालन मार्फत वर्कपीसको भित्री भागमा प्रसारित हुन्छ। वेल्डिंग प्रक्रिया प्रवाहकीय वेल्डिंगसँग सम्बन्धित छ (०.५ मिमी भन्दा कमको प्रवेश गहिराइको साथ), र लेजरको सामग्रीको अवशोषण दर २५-४५% बीचमा हुन्छ। एक पटक किहोल बनेपछि, लेजरको ऊर्जा मुख्यतया किहोल प्रभाव मार्फत वर्कपीसको भित्री भागले अवशोषित हुन्छ, र वेल्डिंग प्रक्रिया गहिरो प्रवेश वेल्डिंग (०.५ मिमी भन्दा बढीको प्रवेश गहिराइको साथ) बन्छ, अवशोषण दर ६०-९०% भन्दा बढी पुग्न सक्छ।
लेजर वेल्डिङ, काट्ने र ड्रिलिङ जस्ता प्रशोधन गर्दा लेजरको अवशोषण बढाउन किहोल प्रभावले अत्यन्त महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। किहोलमा प्रवेश गर्ने लेजर बीम प्वालको भित्ताबाट धेरै परावर्तनहरू मार्फत लगभग पूर्ण रूपमा अवशोषित हुन्छ।
सामान्यतया यो विश्वास गरिन्छ कि किहोल भित्र लेजरको ऊर्जा अवशोषण संयन्त्रमा दुई प्रक्रियाहरू समावेश हुन्छन्: उल्टो अवशोषण र फ्रेस्नेल अवशोषण।
किहोल भित्रको चाप सन्तुलन
लेजर गहिरो प्रवेश वेल्डिंगको समयमा, सामग्रीले गम्भीर वाष्पीकरणबाट गुज्रन्छ, र उच्च-तापमान वाष्पबाट उत्पन्न विस्तार दबाबले तरल धातुलाई बाहिर निकाल्छ, साना प्वालहरू बनाउँछ। सामग्रीको वाष्प दबाब र पृथकीकरण दबाब (जसलाई वाष्पीकरण प्रतिक्रिया बल वा रिकोइल दबाब पनि भनिन्छ) को अतिरिक्त, त्यहाँ सतह तनाव, गुरुत्वाकर्षणले गर्दा हुने तरल स्थिर दबाब, र सानो प्वाल भित्र पग्लिएको पदार्थको प्रवाहबाट उत्पन्न तरल गतिशील दबाब पनि छन्। यी दबाबहरू मध्ये, केवल वाष्प दबाबले सानो प्वालको उद्घाटन कायम राख्छ, जबकि अन्य तीन बलहरूले सानो प्वाल बन्द गर्न प्रयास गर्छन्। वेल्डिंग प्रक्रियाको क्रममा किहोलको स्थिरता कायम राख्न, किहोलको दीर्घकालीन स्थिरता कायम राख्दै, अन्य प्रतिरोधहरू पार गर्न र सन्तुलन प्राप्त गर्न वाष्प दबाब पर्याप्त हुनुपर्छ। सरलताको लागि, यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि किहोल भित्तामा काम गर्ने बलहरू मुख्यतया एब्लेशन दबाब (धातुको वाष्प रिकोइल दबाब) र सतह तनाव हुन्।
किहोलको अस्थिरता
पृष्ठभूमि: लेजरले सामग्रीको सतहमा कार्य गर्दछ, जसले गर्दा ठूलो मात्रामा धातु वाष्पीकरण हुन्छ। रिकोइल प्रेसरले पग्लिएको पोखरीमा थिच्छ, किहोलहरू र प्लाज्मा बनाउँछ, जसले गर्दा पग्लने गहिराइ बढ्छ। सर्ने प्रक्रियाको क्रममा, लेजर किहोलको अगाडिको भित्तामा ठोक्किन्छ, र लेजरले सामग्रीलाई सम्पर्क गर्ने स्थानमा सामग्रीको गम्भीर वाष्पीकरण हुन्छ। एकै समयमा, किहोलको पर्खालले ठूलो मात्रामा क्षति अनुभव गर्नेछ, र वाष्पीकरणले रिकोइल प्रेसर बनाउनेछ जसले तरल धातुमा थिच्नेछ, जसले गर्दा किहोलको भित्री पर्खाल तलतिर उतारचढाव हुनेछ र पग्लिएको पोखरीको पछाडितिर किहोलको तलतिर सर्नेछ। अगाडिको पर्खालबाट पछाडिको पर्खालमा तरल पग्लिएको पोखरीको उतारचढावको कारणले गर्दा, किहोल भित्रको भोल्युम निरन्तर परिवर्तन भइरहेको हुन्छ, किहोलको आन्तरिक दबाब पनि तदनुसार परिवर्तन हुन्छ, जसले गर्दा स्प्रे गरिएको प्लाज्माको आयतनमा परिवर्तन हुन्छ। प्लाज्माको मात्रामा परिवर्तनले लेजर ऊर्जाको ढाल, अपवर्तन र अवशोषणमा परिवर्तन ल्याउँछ, जसको परिणामस्वरूप लेजरको ऊर्जा सामग्रीको सतहमा पुग्ने परिवर्तन हुन्छ। सम्पूर्ण प्रक्रिया गतिशील र आवधिक हुन्छ, अन्ततः काठको टुथ आकारको र लहरा धातु प्रवेशको परिणामस्वरूप, र त्यहाँ कुनै सहज समान प्रवेश वेल्ड छैन। माथिको चित्र वेल्डको केन्द्रको समानान्तर अनुदैर्ध्य काटन द्वारा प्राप्त वेल्डको केन्द्रको क्रस-सेक्शनल दृश्य हो, साथै किहोल गहिराई भिन्नताको वास्तविक-समय मापन हो।आईपीजी- प्रमाणको रूपमा LDD।
किहोलको स्थिरता दिशा सुधार गर्नुहोस्
लेजर गहिरो प्रवेश वेल्डिंगको समयमा, सानो प्वालको स्थिरता प्वाल भित्रका विभिन्न दबाबहरूको गतिशील सन्तुलनद्वारा मात्र सुनिश्चित गर्न सकिन्छ। यद्यपि, प्वालको भित्ताद्वारा लेजर ऊर्जाको अवशोषण र सामग्रीहरूको वाष्पीकरण, सानो प्वाल बाहिर धातुको वाष्पको उत्सर्जन, र सानो प्वाल र पग्लिएको पोखरीको अगाडिको गति सबै धेरै तीव्र र द्रुत प्रक्रियाहरू हुन्। निश्चित प्रक्रिया अवस्थाहरूमा, वेल्डिंग प्रक्रियाको क्रममा निश्चित क्षणहरूमा, स्थानीय क्षेत्रहरूमा सानो प्वालको स्थिरतामा बाधा पुग्ने सम्भावना हुन्छ, जसले गर्दा वेल्डिंग दोषहरू निम्त्याउन सक्छ। सबैभन्दा सामान्य र सामान्यहरू साना छिद्र प्रकारको पोरोसिटी दोषहरू र किहोल पतनबाट हुने स्प्याटर हुन्;
त्यसो भए किहोललाई कसरी स्थिर गर्ने?
किहोल फ्लुइडको उतारचढाव तुलनात्मक रूपमा जटिल छ र यसमा धेरै कारकहरू (तापमान क्षेत्र, प्रवाह क्षेत्र, बल क्षेत्र, अप्टोइलेक्ट्रोनिक भौतिकी) समावेश छन्, जसलाई केवल दुई वर्गमा संक्षेप गर्न सकिन्छ: सतह तनाव र धातु वाष्प रिकोइल दबाब बीचको सम्बन्ध; धातु वाष्पको रिकोइल दबाबले किहोलहरूको उत्पादनमा प्रत्यक्ष रूपमा कार्य गर्दछ, जुन किहोलहरूको गहिराई र आयतनसँग नजिकबाट सम्बन्धित छ। एकै समयमा, वेल्डिंग प्रक्रियामा धातु वाष्पको एक मात्र माथितिर सर्ने पदार्थको रूपमा, यो स्प्याटरको घटनासँग पनि नजिकबाट सम्बन्धित छ; सतह तनावले पग्लिएको पोखरीको प्रवाहलाई असर गर्छ;
त्यसैले स्थिर लेजर वेल्डिङ प्रक्रिया पग्लिएको पोखरीमा सतह तनावको वितरण ढाँचा कायम राख्नमा निर्भर गर्दछ, धेरै उतारचढाव बिना। सतह तनाव तापमान वितरणसँग सम्बन्धित छ, र तापमान वितरण ताप स्रोतसँग सम्बन्धित छ। त्यसकारण, कम्पोजिट ताप स्रोत र स्विङ वेल्डिङ स्थिर वेल्डिङ प्रक्रियाको लागि सम्भावित प्राविधिक निर्देशनहरू हुन्;
धातुको वाष्प र किहोलको मात्राले प्लाज्मा प्रभाव र किहोल खोल्ने आकारमा ध्यान दिन आवश्यक छ। खोल्ने ठाउँ जति ठूलो हुन्छ, किहोल त्यति नै ठूलो हुन्छ, र पग्लने पोखरीको तल्लो बिन्दुमा नगण्य उतारचढाव हुन्छ, जसले समग्र किहोलको मात्रा र आन्तरिक दबाब परिवर्तनहरूमा अपेक्षाकृत सानो प्रभाव पार्छ; त्यसैले समायोज्य रिंग मोड लेजर (एनुलर स्पट), लेजर आर्क पुनर्संयोजन, फ्रिक्वेन्सी मोड्युलेसन, आदि सबै दिशाहरू हुन् जुन विस्तार गर्न सकिन्छ।
पोस्ट समय: डिसेम्बर-०१-२०२३
