परम्परागत वेल्डिंग प्रविधिको तुलनामा,लेजर वेल्डिंगवेल्डिङ शुद्धता, दक्षता, विश्वसनीयता, स्वचालन र अन्य पक्षहरूमा यसको अतुलनीय फाइदाहरू छन्। हालका वर्षहरूमा, यो अटोमोबाइल, ऊर्जा, इलेक्ट्रोनिक्स र अन्य क्षेत्रहरूमा द्रुत गतिमा विकास भएको छ, र २१ औं शताब्दीको सबैभन्दा आशाजनक उत्पादन प्रविधिहरू मध्ये एक मानिन्छ।
१. डबल-बीमको सिंहावलोकनलेजर वेल्डिंग
डबल-बीमलेजर वेल्डिंगवेल्डिङको लागि एउटै लेजरलाई दुई अलग-अलग प्रकाश किरणहरूमा छुट्याउन अप्टिकल विधिहरू प्रयोग गर्नु हो, वा संयोजन गर्न दुई फरक प्रकारका लेजरहरू प्रयोग गर्नु हो, जस्तै CO2 लेजर, Nd: YAG लेजर र उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर। सबैलाई संयोजन गर्न सकिन्छ। यो मुख्यतया लेजर वेल्डिङको एसेम्बली शुद्धतामा अनुकूलन योग्यता समाधान गर्न, वेल्डिङ प्रक्रियाको स्थिरता सुधार गर्न र वेल्डको गुणस्तर सुधार गर्न प्रस्ताव गरिएको थियो। डबल-बीमलेजर वेल्डिंगबीम ऊर्जा अनुपात, बीम स्पेसिङ, र दुई लेजर बीमहरूको ऊर्जा वितरण ढाँचा परिवर्तन गरेर, किहोलको अस्तित्व ढाँचा र पग्लिएको पोखरीमा तरल धातुको प्रवाह ढाँचा परिवर्तन गरेर वेल्डिङ तापमान क्षेत्रलाई सुविधाजनक र लचिलो रूपमा समायोजन गर्न सक्छ। वेल्डिङ प्रक्रियाहरूको फराकिलो विकल्प प्रदान गर्दछ। यसमा ठूला फाइदाहरू मात्र छैनन्लेजर वेल्डिंगप्रवेश, द्रुत गति र उच्च परिशुद्धता, तर परम्परागतसँग वेल्ड गर्न गाह्रो हुने सामग्री र जोर्नीहरूको लागि पनि उपयुक्त छ।लेजर वेल्डिंग.
डबल-बीमको लागिलेजर वेल्डिंग, हामी पहिले डबल-बीम लेजरको कार्यान्वयन विधिहरूको बारेमा छलफल गर्छौं। व्यापक साहित्यले देखाउँछ कि डबल-बीम वेल्डिंग प्राप्त गर्ने दुई मुख्य तरिकाहरू छन्: प्रसारण फोकसिङ र परावर्तन फोकसिङ। विशेष गरी, एउटा फोकसिङ मिरर र कोलिमेटिङ मिररहरू मार्फत दुई लेजरहरूको कोण र स्पेसिङ समायोजन गरेर प्राप्त गरिन्छ। अर्को लेजर स्रोत प्रयोग गरेर र त्यसपछि दोहोरो बीमहरू प्राप्त गर्न परावर्तक मिरर, ट्रान्समिसिभ मिरर र वेज-आकारको मिररहरू मार्फत फोकस गरेर प्राप्त गरिन्छ। पहिलो विधिको लागि, मुख्यतया तीन रूपहरू छन्। पहिलो रूप अप्टिकल फाइबरहरू मार्फत दुई लेजरहरूलाई जोड्नु र तिनीहरूलाई एउटै कोलिमेटिङ मिरर र फोकसिङ मिरर अन्तर्गत दुई फरक बीमहरूमा विभाजित गर्नु हो। दोस्रो भनेको दुई लेजरहरूले तिनीहरूको सम्बन्धित वेल्डिंग हेडहरू मार्फत लेजर बीमहरू आउटपुट गर्छन्, र वेल्डिंग हेडहरूको स्थानिय स्थिति समायोजन गरेर डबल बीम बनाइन्छ। तेस्रो विधि भनेको लेजर बीमलाई पहिले दुई मिरर १ र २ मार्फत विभाजित गरिन्छ, र त्यसपछि क्रमशः दुई फोकसिङ मिरर ३ र ४ द्वारा केन्द्रित गरिन्छ। दुई फोकल स्पटहरू बीचको स्थिति र दूरी दुई फोकस गर्ने ऐना ३ र ४ को कोणहरू समायोजन गरेर समायोजन गर्न सकिन्छ। दोस्रो विधि भनेको दोहोरो बीमहरू प्राप्त गर्न प्रकाशलाई विभाजित गर्न ठोस-अवस्था लेजर प्रयोग गर्नु हो, र कोण र दूरीलाई परिप्रेक्ष्य ऐना र फोकस गर्ने ऐना मार्फत समायोजन गर्नु हो। तलको पहिलो पङ्क्तिमा अन्तिम दुई तस्बिरहरूले CO2 लेजरको स्पेक्ट्रोस्कोपिक प्रणाली देखाउँछन्। समतल ऐनालाई वेज-आकारको ऐनाले प्रतिस्थापन गरिन्छ र दोहोरो बीम समानान्तर प्रकाश प्राप्त गर्न प्रकाशलाई विभाजित गर्न फोकस गर्ने ऐनाको अगाडि राखिन्छ।
डबल बीमको कार्यान्वयन बुझिसकेपछि, वेल्डिङ सिद्धान्त र विधिहरूको संक्षिप्त परिचय गरौं। डबल-बीममालेजर वेल्डिंगप्रक्रियामा, तीनवटा सामान्य बीम व्यवस्थाहरू छन्, अर्थात् सिरियल व्यवस्था, समानान्तर व्यवस्था र हाइब्रिड व्यवस्था। कपडा, अर्थात्, वेल्डिङ दिशा र वेल्डिङ ठाडो दिशा दुवैमा दूरी हुन्छ। चित्रको अन्तिम पङ्क्तिमा देखाइएझैं, सिरियल वेल्डिङ प्रक्रियाको क्रममा फरक-फरक स्पेसिङ अन्तर्गत देखा पर्ने साना प्वालहरू र पग्लिएका पोखरीहरूको विभिन्न आकारहरू अनुसार, तिनीहरूलाई एकल पग्लिएकाहरूमा थप विभाजन गर्न सकिन्छ। त्यहाँ तीन अवस्थाहरू छन्: पोखरी, सामान्य पग्लिएका पोखरी र छुट्टिएका पग्लिएका पोखरी। एकल पग्लिएका पोखरी र छुट्टिएका पग्लिएका पोखरीको विशेषताहरू एकलको जस्तै छन्।लेजर वेल्डिंग, संख्यात्मक सिमुलेशन रेखाचित्रमा देखाइए अनुसार। विभिन्न प्रकारका लागि फरक प्रक्रिया प्रभावहरू छन्।
प्रकार १: निश्चित स्पट स्पेसिङ अन्तर्गत, एउटै पग्लिएको पोखरीमा दुई बीम किहोलहरूले एउटा साझा ठूलो किहोल बनाउँछन्; प्रकार १ को लागि, यो रिपोर्ट गरिएको छ कि प्रकाशको एउटा किरण सानो प्वाल सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ, र प्रकाशको अर्को किरण वेल्डिंग ताप उपचारको लागि प्रयोग गरिन्छ, जसले उच्च कार्बन स्टील र मिश्र धातु स्टीलको संरचनात्मक गुणहरूलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ।
प्रकार २: एउटै पग्लिएको पोखरीमा स्पट स्पेसिङ बढाउनुहोस्, दुई बीमहरूलाई दुई स्वतन्त्र किहोलहरूमा अलग गर्नुहोस्, र पग्लिएको पोखरीको प्रवाह ढाँचा परिवर्तन गर्नुहोस्; प्रकार २ को लागि, यसको कार्य दुई इलेक्ट्रोन बीम वेल्डिङको बराबर छ, उपयुक्त फोकल लम्बाइमा वेल्ड स्प्याटर र अनियमित वेल्डहरू कम गर्दछ।
प्रकार ३: स्पट स्पेसिङलाई थप बढाउनुहोस् र दुई बीमहरूको ऊर्जा अनुपात परिवर्तन गर्नुहोस्, ताकि दुई बीमहरू मध्ये एउटालाई वेल्डिङ प्रक्रियाको क्रममा पूर्व-वेल्डिङ वा पोस्ट-वेल्डिङ प्रशोधन गर्न ताप स्रोतको रूपमा प्रयोग गरियोस्, र अर्को बीमलाई साना प्वालहरू उत्पन्न गर्न प्रयोग गरियोस्। प्रकार ३ को लागि, अध्ययनले पत्ता लगायो कि दुई बीमहरूले किहोल बनाउँछन्, सानो प्वाल भत्काउन सजिलो छैन, र वेल्डले छिद्रहरू उत्पादन गर्न सजिलो छैन।
२. वेल्डिंग प्रक्रियाको वेल्डिंग गुणस्तरमा प्रभाव
वेल्डिंग सिम गठनमा सिरियल बीम-ऊर्जा अनुपातको प्रभाव
जब लेजर पावर २ किलोवाट हुन्छ, वेल्डिङ गति ४५ मिमी/सेकेन्ड हुन्छ, डिफोकस मात्रा ० मिमी हुन्छ, र बीम स्पेसिङ ३ मिमी हुन्छ, RS (RS= ०.५०, ०.६७, १.५०, २.००) परिवर्तन गर्दा वेल्ड सतहको आकार चित्रमा देखाइएको छ। जब RS=०.५० र २.०० हुन्छ, वेल्ड धेरै हदसम्म डेन्टेड हुन्छ, र नियमित माछा स्केल ढाँचाहरू नबनाई वेल्डको किनारमा बढी स्प्याटर हुन्छ। यो किनभने जब बीम ऊर्जा अनुपात धेरै सानो वा धेरै ठूलो हुन्छ, लेजर ऊर्जा धेरै केन्द्रित हुन्छ, जसले गर्दा वेल्डिङ प्रक्रियाको क्रममा लेजर पिनहोल बढी गम्भीर रूपमा दोलन हुन्छ, र स्टीमको रिकोइल दबाबले पग्लिएको पोखरीमा पग्लिएको पोखरी धातुको इजेक्शन र स्प्ल्याशिङ निम्त्याउँछ; अत्यधिक ताप इनपुटले एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा पग्लिएको पोखरीको प्रवेश गहिराई धेरै ठूलो बनाउँछ, गुरुत्वाकर्षणको कार्य अन्तर्गत डिप्रेसन निम्त्याउँछ। जब RS=0.67 र 1.50 हुन्छ, वेल्ड सतहमा माछाको स्केल ढाँचा एकरूप हुन्छ, वेल्डको आकार अझ सुन्दर हुन्छ, र वेल्ड सतहमा कुनै देखिने वेल्डिंग तातो दरार, छिद्र र अन्य वेल्डिंग दोषहरू हुँदैनन्। विभिन्न बीम ऊर्जा अनुपात RS भएका वेल्डहरूको क्रस-सेक्शन आकारहरू चित्रमा देखाइए जस्तै हुन्छन्। वेल्डहरूको क्रस-सेक्शन एक विशिष्ट "वाइन गिलास आकार" मा हुन्छ, जसले वेल्डिंग प्रक्रिया लेजर गहिरो प्रवेश वेल्डिंग मोडमा गरिन्छ भनेर संकेत गर्दछ। एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा वेल्डको प्रवेश गहिराई P2 मा RS को महत्त्वपूर्ण प्रभाव हुन्छ। जब बीम ऊर्जा अनुपात RS=0.5 हुन्छ, P2 1203.2 माइक्रोन हुन्छ। जब बीम ऊर्जा अनुपात RS=0.67 र 1.5 हुन्छ, P2 उल्लेखनीय रूपमा घट्छ, जुन क्रमशः 403.3 माइक्रोन र 93.6 माइक्रोन हुन्छ। जब बीम ऊर्जा अनुपात RS=2 हुन्छ, संयुक्त क्रस खण्डको वेल्ड प्रवेश गहिराई 1151.6 माइक्रोन हुन्छ।
वेल्डिंग सिम गठनमा समानान्तर बीम-ऊर्जा अनुपातको प्रभाव
लेजर पावर २.८ किलोवाट हुँदा, वेल्डिङ गति ३३ मिमी/सेकेन्ड हुन्छ, डिफोकस मात्रा ० मिमी हुन्छ, र बीम स्पेसिङ १ मिमी हुन्छ, वेल्ड सतह बीम ऊर्जा अनुपात परिवर्तन गरेर प्राप्त गरिन्छ (RS=०.२५, ०.५, ०.६७, १.५, २, ४)। उपस्थिति चित्रमा देखाइएको छ। RS=२ हुँदा, वेल्डको सतहमा माछाको स्केल ढाँचा अपेक्षाकृत अनियमित हुन्छ। अन्य पाँच फरक बीम ऊर्जा अनुपातहरूद्वारा प्राप्त वेल्डको सतह राम्रोसँग बनेको हुन्छ, र छिद्र र स्प्याटर जस्ता कुनै देखिने दोषहरू हुँदैनन्। त्यसैले, सिरियल डुअल-बीमसँग तुलना गर्दालेजर वेल्डिंग, समानान्तर दोहोरो-बीम प्रयोग गर्ने वेल्ड सतह बढी एकरूप र सुन्दर हुन्छ। जब RS=0.25 हुन्छ, वेल्डमा थोरै डिप्रेसन हुन्छ; जब बीम ऊर्जा अनुपात बिस्तारै बढ्छ (RS=0.5, 0.67 र 1.5), वेल्डको सतह एकरूप हुन्छ र कुनै डिप्रेसन बन्दैन; यद्यपि, जब बीम ऊर्जा अनुपात थप बढ्छ (RS=1.50, 2.00), तर वेल्डको सतहमा डिप्रेसनहरू हुन्छन्। जब बीम ऊर्जा अनुपात RS=0.25, 1.5 र 2 हुन्छ, वेल्डको क्रस-सेक्शनल आकार "वाइन गिलास-आकारको" हुन्छ; जब RS=0.50, 0.67 र 1 हुन्छ, वेल्डको क्रस-सेक्शनल आकार "फनेल-आकारको" हुन्छ। जब RS=4 हुन्छ, वेल्डको तल मात्र दरारहरू उत्पन्न हुँदैनन्, तर वेल्डको मध्य र तल्लो भागमा केही छिद्रहरू पनि उत्पन्न हुन्छन्। जब RS=2 हुन्छ, वेल्ड भित्र ठूला प्रक्रिया छिद्रहरू देखा पर्छन्, तर कुनै दरारहरू देखा पर्दैनन्। जब RS=0.5, 0.67 र 1.5 हुन्छ, एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा वेल्डको प्रवेश गहिराई P2 सानो हुन्छ, र वेल्डको क्रस-सेक्शन राम्रोसँग बनेको हुन्छ र कुनै स्पष्ट वेल्डिंग दोषहरू गठन हुँदैनन्। यसले देखाउँछ कि समानान्तर दोहोरो-बीम लेजर वेल्डिंगको समयमा बीम ऊर्जा अनुपातले वेल्ड प्रवेश र वेल्डिंग दोषहरूमा पनि महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।
समानान्तर बीम - वेल्डिंग सिम गठनमा बीम स्पेसिङको प्रभाव
लेजर पावर २.८ किलोवाट हुँदा, वेल्डिङ गति ३३ मिमी/सेकेन्ड हुन्छ, डिफोकस मात्रा ० मिमी हुन्छ, र बीम ऊर्जा अनुपात RS=०.६७ हुन्छ, तस्विरले देखाएको जस्तै वेल्ड सतह आकारविज्ञान प्राप्त गर्न बीम स्पेसिङ (d=०.५ मिमी, १ मिमी, १.५ मिमी, २ मिमी) परिवर्तन गर्नुहोस्। जब d=०.५ मिमी, १ मिमी, १.५ मिमी, २ मिमी हुन्छ, वेल्डको सतह चिल्लो र समतल हुन्छ, र आकार सुन्दर हुन्छ; वेल्डको माछा स्केल ढाँचा नियमित र सुन्दर हुन्छ, र त्यहाँ कुनै देखिने छिद्र, दरार र अन्य दोषहरू हुँदैनन्। त्यसकारण, चार बीम स्पेसिङ अवस्थाहरूमा, वेल्ड सतह राम्रोसँग बनाइएको हुन्छ। थप रूपमा, जब d=२ मिमी हुन्छ, दुई फरक वेल्डहरू बन्छन्, जसले देखाउँछ कि दुई समानान्तर लेजर बीमहरू अब पग्लिएको पोखरीमा काम गर्दैनन्, र प्रभावकारी दोहोरो-बीम लेजर हाइब्रिड वेल्डिङ बनाउन सक्दैनन्। जब बीम स्पेसिङ ०.५ मिमी हुन्छ, वेल्ड "फनेल-आकारको" हुन्छ, एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा वेल्डको प्रवेश गहिराई P2 ७१२.९ माइक्रोन हुन्छ, र वेल्ड भित्र कुनै दरार, छिद्र र अन्य दोषहरू हुँदैनन्। बीम स्पेसिङ बढ्दै जाँदा, एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा वेल्डको प्रवेश गहिराई P2 उल्लेखनीय रूपमा घट्छ। जब बीम स्पेसिङ १ मिमी हुन्छ, एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा वेल्डको प्रवेश गहिराई केवल ९४.२ माइक्रोन हुन्छ। बीम स्पेसिङ अझ बढ्दै जाँदा, वेल्डले एल्युमिनियम मिश्र धातु पक्षमा प्रभावकारी प्रवेश गठन गर्दैन। त्यसकारण, जब बीम स्पेसिङ ०.५ मिमी हुन्छ, डबल-बीम पुनर्संयोजन प्रभाव उत्तम हुन्छ। बीम स्पेसिङ बढ्दै जाँदा, वेल्डिङ ताप इनपुट तीव्र रूपमा घट्छ, र दुई-बीम लेजर पुनर्संयोजन प्रभाव बिस्तारै खराब हुँदै जान्छ।
वेल्डिंग प्रक्रियाको क्रममा पग्लिएको पोखरीको फरक प्रवाह र शीतलन ठोसीकरणको कारणले वेल्ड आकारविज्ञानमा भिन्नता हुन्छ। संख्यात्मक सिमुलेशन विधिले पग्लिएको पोखरीको तनाव विश्लेषणलाई अझ सहज बनाउन मात्र सक्दैन, तर प्रयोगात्मक लागत पनि घटाउन सक्छ। तलको चित्रले एकल बीम, फरक व्यवस्था र स्पट स्पेसिङको साथ साइड मेल्ट पूलमा परिवर्तनहरू देखाउँछ। मुख्य निष्कर्षहरूमा समावेश छन्: (१) एकल-बीमको समयमालेजर वेल्डिंगप्रक्रियामा, पग्लिएको पोखरीको प्वालको गहिराइ सबैभन्दा गहिरो हुन्छ, प्वाल भत्किने घटना हुन्छ, प्वालको पर्खाल अनियमित हुन्छ, र प्वालको पर्खाल नजिकैको प्रवाह क्षेत्र वितरण असमान हुन्छ; पग्लिएको पोखरीको पछाडिको सतह नजिकै रिफ्लो बलियो हुन्छ, र पग्लिएको पोखरीको तल माथितिर रिफ्लो हुन्छ; सतह पिग्लिएको पोखरीको प्रवाह क्षेत्र वितरण अपेक्षाकृत एकरूप र ढिलो हुन्छ, र पग्लिएको पोखरीको चौडाइ गहिराइ दिशामा असमान हुन्छ। डबल-बीममा साना प्वालहरू बीचको पग्लिएको पोखरीमा भित्ता रिकोइल दबाबको कारणले गर्दा अशान्ति हुन्छ।लेजर वेल्डिंग, र यो सधैं साना प्वालहरूको गहिराई दिशामा अवस्थित हुन्छ। दुई बीमहरू बीचको दूरी बढ्दै जाँदा, बीमको ऊर्जा घनत्व बिस्तारै एकल शिखरबाट दोहोरो शिखर अवस्थामा परिवर्तन हुन्छ। दुई चुचुराहरू बीच न्यूनतम मान हुन्छ, र ऊर्जा घनत्व बिस्तारै घट्दै जान्छ। (२) डबल-बीमको लागिलेजर वेल्डिंग, जब स्पट स्पेसिङ ०-०.५ मिमी हुन्छ, पग्लिएको पोखरीको सानो प्वालको गहिराई थोरै घट्छ, र समग्र पग्लिएको पोखरीको प्रवाह व्यवहार एकल-बीम जस्तै हुन्छ।लेजर वेल्डिंग; जब स्पट स्पेसिङ १ मिमी भन्दा माथि हुन्छ, साना प्वालहरू पूर्ण रूपमा अलग हुन्छन्, र वेल्डिङ प्रक्रियाको क्रममा दुई लेजरहरू बीच लगभग कुनै अन्तरक्रिया हुँदैन, जुन १७५० वाटको पावर भएको दुई लगातार/दुई समानान्तर एकल-बीम लेजर वेल्डिङ बराबर हुन्छ। लगभग कुनै प्रिहिटिंग प्रभाव हुँदैन, र पग्लिएको पूल प्रवाह व्यवहार एकल-बीम लेजर वेल्डिङ जस्तै हुन्छ। (३) जब स्पट स्पेसिङ ०.५-१ मिमी हुन्छ, साना प्वालहरूको भित्ता सतह दुई व्यवस्थाहरूमा समतल हुन्छ, साना प्वालहरूको गहिराई बिस्तारै घट्छ, र तल्लो भाग बिस्तारै अलग हुन्छ। साना प्वालहरू र सतह पग्लिएको पूलको प्रवाह बीचको अशान्ति ०.८ मिमीमा हुन्छ। सबैभन्दा बलियो। सिरियल वेल्डिङको लागि, पग्लिएको पूलको लम्बाइ बिस्तारै बढ्छ, स्पट स्पेसिङ ०.८ मिमी हुँदा चौडाइ सबैभन्दा ठूलो हुन्छ, र स्पट स्पेसिङ ०.८ मिमी हुँदा प्रिहिटिंग प्रभाव सबैभन्दा स्पष्ट हुन्छ। माराङ्गोनी बलको प्रभाव बिस्तारै कमजोर हुन्छ, र पग्लिएको पूलको दुबै छेउमा बढी धातु तरल पदार्थ बग्छ। पग्लिएको चौडाइ वितरणलाई अझ एकरूप बनाउनुहोस्। समानान्तर वेल्डिङको लागि, पग्लिएको पोखरीको चौडाइ बिस्तारै बढ्दै जान्छ, र लम्बाइ अधिकतम ०.८ मिमी हुन्छ, तर कुनै पूर्व तताउने प्रभाव हुँदैन; माराङ्गोनी बलको कारणले गर्दा सतह नजिकको रिफ्लो सधैं अवस्थित हुन्छ, र सानो प्वालको तलतिरको रिफ्लो बिस्तारै गायब हुन्छ; क्रस-सेक्शनल प्रवाह क्षेत्र त्यति राम्रो छैन जति यो श्रृंखलामा बलियो छ, गडबडीले पग्लिएको पोखरीको दुबै छेउको प्रवाहलाई कम असर गर्छ, र पग्लिएको चौडाइ असमान रूपमा वितरित हुन्छ।
पोस्ट समय: अक्टोबर-१२-२०२३
