आधुनिक लेजर वेल्डिङ प्रविधिमा विशेष विषय - लेजर स्पट वेल्डिङमा केन्द्रित

https://www.mavenlazer.com/qcw-desktop-jewelry-laser-welding-machine-product/

स्पट वेल्डिङ एक उच्च-गति र लागत-प्रभावकारी जोड्ने विधि हो। यो पातलो-प्लेट कम्पोनेन्टहरूलाई ल्याप जोइन्टहरूसँग जोड्नको लागि उपयुक्त छ जसलाई हावा बन्द हुनु आवश्यक पर्दैन। स्पट वेल्डिङका धेरै प्रकारहरू छन्, जस्तै प्रतिरोध स्पट वेल्डिङ, आर्क स्पट वेल्डिङ, टाँसिने स्पट वेल्डिङ,कम्पोजिट स्पट वेल्डिंग, र लेजर स्पट वेल्डिंग। हाल, प्रतिरोध स्पट वेल्डिंग उत्पादनमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणको रूपमा अटोमोटिभ उद्योगलाई लिँदा, कार बडी प्यानल कम्पोनेन्टहरूको एसेम्बलीको समयमा ३,००० देखि ४,००० वेल्ड स्पटहरू आवश्यक पर्दछ, जसको लागि २५० देखि ३०० रोबोटहरू, समर्थन नियन्त्रण प्रणालीहरू र अन्य सहायक उपकरणहरू आवश्यक पर्दछ। यद्यपि, प्रतिरोध स्पट वेल्डिंगमा कमजोर लचिलोपन छ। द्रुत आर्थिक विकाससँगै, अटोमोटिभ कम्पोनेन्टहरूको ज्यामितीय आकार र संरचनाहरूको अद्यावधिक चक्र धेरै छोटो भएको छ। नयाँ उत्पादनहरू र मोडेलहरूको स्तरोन्नति गर्न नयाँ प्रकारको स्पट वेल्डिंग प्रविधि आवश्यक पर्दछ जुन कुशल र लचिलो छ। त्यसकारण, लेजर स्पट वेल्डिंग प्रविधि बिस्तारै ध्यानको केन्द्रबिन्दु बनेको छ र अटोमोटिभ औद्योगिक उत्पादनमा व्यापक रूपमा लागू हुने अपेक्षा गरिएको छ। एयरोस्पेस क्षेत्रमा, लेजर स्पट वेल्डिंगलाई वैकल्पिक प्रविधिको रूपमा पनि परीक्षण गरिएको छ। लामो समयदेखि, एयरोस्पेस उत्पादनहरूको ल्याप जोइन्टहरूले सामान्यतया रिभेटिंग प्रयोग गर्दै आएका छन्, जसमा धेरै उत्पादन प्रक्रियाहरू र भारी कार्यभार समावेश छ। एल्युमिनियम मिश्र धातु, टाइटेनियम मिश्र धातु र कम्पोजिट सामग्री जस्ता नयाँ सामग्रीहरूको बढ्दो प्रयोगसँगै, परम्परागत जोड्ने विधिहरू प्रतिस्थापन गर्न नयाँ वेल्डिंग प्रविधिहरू अपनाउनु मुख्यधाराको प्रवृत्ति बनेको छ। यसले उत्पादन दक्षतामा सुधार मात्र गर्दैन तर संरचनात्मक तौल पनि घटाउँछ र नयाँ संरचनात्मक डिजाइन आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ, जुन एयरोस्पेस उत्पादनहरूको लागि धेरै महत्त्वपूर्ण छ। लेजर स्पट वेल्डिंगको उच्च परिशुद्धता र उच्च लचिलोपनले यसलाई व्यावहारिक उत्पादनमा महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू दिन्छ, विशेष गरी उड्डयन उद्योगमा, जहाँ यसले प्रतिरोध स्पट वेल्डिंग र रिभेटिंग जस्ता परम्परागत प्रक्रियाहरूलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ।

I. लेजर स्पट वेल्डिङको परिभाषा र विशेषताहरू

परिभाषा

लेजर स्पट वेल्डिंगले एउटै स्थानमा एकल लेजर पल्स (t > 1ms) वा लेजर पल्सको श्रृंखला प्रयोग गरेर वर्कपीसहरू पग्लने र जोड्ने प्रक्रियालाई जनाउँछ।
लेजर स्पट वेल्डिंग मूलतः अन्य लेजर वेल्डिंग प्रक्रियाहरू जस्तै छ; फरक यति मात्र हो कि स्पट वेल्डिंगको समयमा लेजर बीम र वर्कपीस बीच कुनै सापेक्षिक विस्थापन हुँदैन। लेजर स्पट वेल्डिंग दुई प्रकारमा विभाजित छ: थर्मल कन्डक्शन वेल्डिंग र किहोल वेल्डिंग। थर्मल कन्डक्शन स्पट वेल्डिंगमा, लेजरले धातुलाई वाष्पीकरण नगरी मात्र पगाल्न सक्छ। यो विधि ०.५ मिमी भन्दा कम मोटाई भएका धातुहरू वेल्डिंगको लागि बढी उपयुक्त छ, जस्तै इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरूको Nd:YAG लेजर स्पट वेल्डिंग। किहोल लेजर स्पट वेल्डिंगमा, लेजरले किहोल मार्फत सामग्रीको भित्री भागमा सिधै प्रवेश गर्न सक्छ, लेजर ऊर्जाको उपयोग दर बढाउँछ र ठूलो प्रवेश गहिराइ प्राप्त गर्दछ। परम्परागत प्रतिरोध स्पट वेल्डिंगले विद्युतीय प्रवाहद्वारा उत्पन्न प्रतिरोध ताप प्रयोग गरेर वेल्ड स्पटहरू बनाउन वर्कपीसहरू पगाल्छ, जबकि लेजर स्पट वेल्डिंगको ताप स्रोत लेजर विकिरणबाट आउँछ, जसको परिणामस्वरूप उल्लेखनीय रूपमा फरक वेल्ड स्पट आकारहरू हुन्छन्।
लेजर स्पट वेल्डिङको समायोज्य प्यारामिटरहरूमा सामान्यतया लेजर पावर, स्पट वेल्डिङ समय, र डिफोकस मात्रा समावेश हुन्छ। पल्स मोड प्रयोग गर्ने स्पट वेल्डिङको लागि, प्यारामिटरहरूमा पल्स वेभफॉर्म, फ्रिक्वेन्सी र ड्युटी साइकल पनि समावेश हुन्छन्। यी मध्ये, लेजर पावरले मुख्यतया वेल्ड स्पटको प्रवेश गहिराइलाई असर गर्छ, जबकि स्पट वेल्डिङ समयले वेल्ड स्पटको पार्श्व आकारमा बढी प्रभाव पार्छ। सामान्यतया, लेजर कार्य समय जति लामो हुन्छ, वेल्ड स्पटको माथिल्लो र तल्लो सतहहरूको आकार र फ्युजन सतहको आकार त्यति नै ठूलो हुन्छ। डिफोकस मात्रामा परिवर्तनले मुख्यतया वर्कपीस सतहमा काम गर्ने स्पट व्यास र ऊर्जा घनत्वलाई असर गर्छ, जसले गर्दा वेल्ड स्पटको समग्र आकारमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पर्छ।

विशेषताहरू

  1. लेजरलाई ताप स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्दा, स्पट वेल्डिङले उच्च गति, उच्च परिशुद्धता, कम ताप इनपुट, र न्यूनतम वर्कपीस विकृति प्रदान गर्दछ।
  2. स्पट वेल्डिङ पोजिसनहरूमा स्वतन्त्रताको डिग्री धेरै सुधारिएको छ, जसले गर्दा अल-पोजिसन स्पट वेल्डिङ सक्षम हुन्छ र सजिलै महसुस गर्न सकिन्छएकल-पक्षीय स्पट वेल्डिंग, यसरी उत्पादन डिजाइनको स्वतन्त्रतालाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ।
  3. लेजर स्पट वेल्डिङमा ल्याप जोइन्टहरूको आकारको लागि कम आवश्यकताहरू छन्। जोइन्टहरूको ल्याप मात्रा र वेल्ड स्पटहरू बीचको दूरी जस्ता प्यारामिटरहरूमा न्यूनतम प्रतिबन्धहरू छन्, र वर्तमान शन्टिङको प्रभावलाई विचार गर्न आवश्यक छैन।
  4. असमान-मोटाई प्लेटहरू, फरक सामग्रीहरू, र विशेष सामग्रीहरू (एल्युमिनियम मिश्र धातुहरू, ग्याल्भेनाइज्ड पानाहरू) को वेल्डिंगको लागि, लेजर स्पट वेल्डिंगले परम्परागत स्पट वेल्डिंग विधिहरू भन्दा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ।
  5. यसलाई ठूलो संख्यामा सहायक उपकरणहरूको आवश्यकता पर्दैन, उत्पादन परिवर्तनहरूमा द्रुत रूपमा अनुकूलन गर्न सक्छ, र बजारको मागहरू पूरा गर्न सक्छ।

https://www.mavenlazer.com/3517-product/

II. लेजर स्पट वेल्डिङको दोष विश्लेषण

लेजर स्पट वेल्डिङमा सबैभन्दा सामान्य दोषहरू दरार, छिद्र र झिलिमिली हुन्, जसलाई तल एक-एक गरी विश्लेषण गरिएको छ।

१. दरारहरू

दरारहरूलाई सतही दरार र अनुदैर्ध्य दरारमा विभाजन गरिएको छ। लेजर स्पट वेल्डिङको समयमा ताप र शीतलन दरहरू धेरै छिटो हुन्छन्, जसले गर्दा तताइएको क्षेत्र र वरपरको धातुको बीचमा ठूलो तापक्रम ढाँचा हुन्छ, जसले सजिलै दरार बन्न सक्छ। दरारहरूको घटना सामग्रीसँग नजिकको सम्बन्धमा छ; उदाहरणका लागि, स्टेनलेस स्टीलको तुलनामा लेजर स्पट वेल्डिङको समयमा एल्युमिनियम मिश्र धातुहरूमा दरार हुने प्रवृत्ति धेरै बढी हुन्छ। दरार गठनलाई दबाउनको लागि एउटा प्रभावकारी विधि भनेको धातुको ठोसीकरण प्रक्रियाको शीतलन दर नियन्त्रण गर्न र आन्तरिक तनाव कम गर्न पल्स वेभफर्मलाई अनुकूलन गर्नु हो।

२. छिद्रहरू

लेजर स्पट वेल्डहरूमा झरझरा दोषहरू (छिद्रहरू) लाई साना छिद्रहरू र ठूला छिद्रहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। साना छिद्रहरू मुख्यतया धातुको ठोसीकरणको समयमा तरल धातुमा हाइड्रोजनको घुलनशीलतामा कमी, साथै किहोलमा धातुको द्रुत वाष्पीकरण र पग्लिएको पोखरीको गडबडीको कारणले हुन्छन्। ठूला छिद्रहरू मुख्यतया लेजर स्पट वेल्डिंगको समयमा धेरै छिटो चिसो दरको कारणले हुन्छन्, जसले किहोल वरिपरि धातुलाई ब्याकफिल गर्न अपर्याप्त समय छोड्छ। सामान्यतया, लामो-पल्स स्पट वेल्डिंगमा साना छिद्रहरू बन्ने सम्भावना हुन्छ, जबकि छोटो-पल्स स्पट वेल्डिंगमा ठूला छिद्रहरू हुने सम्भावना हुन्छ।
लेजर स्पट वेल्डिङमा दुई स्थानहरू छन् जहाँ छिद्रहरू देखा पर्ने सम्भावना बढी हुन्छ: एउटा वेल्ड स्पटको बीचमा फ्युजन जोनको नजिक हुन्छ, र अर्को वेल्डको जरामा हुन्छ। एक्स-रेद्वारा खिचिएका पग्लने तस्बिरहरूले देखाउँछन् कि फ्युजन जोन नजिकका छिद्रहरू मुख्यतया किहोल बन्द हुँदा नेकिङको कारणले हुन्छन्; वेल्ड रूटमा रहेका छिद्रहरूको लागि, तिनीहरू मुख्यतया किहोल गठन पछि लेजरको द्रुत गायबताको कारण किहोलको पतनबाट बन्छन्।

३. झोलिलो हुनु

लेजर स्पट वेल्डिङमा झिलिमिली हुनु एक स्पष्ट घटना हो। वेल्ड स्पट सतहमा केन्द्रीय झिलिमिली हुनु र यसको वरिपरि धातुको संचय धातुको वाष्पीकरणबाट उत्पन्न हुने रिकोइल बलको कारणले हुन्छ जसले तरल धातुलाई वेल्ड स्पट सतहमा धकेल्छ। चिसो प्रक्रियाको क्रममा, सतहमा जम्मा भएको धातु चाँडै ठोस हुन्छ र पूर्ण रूपमा ब्याकफिल गर्न सकिँदैन। थप रूपमा, द्रुत धातु वाष्पीकरण र स्प्याटरिंगको कारणले हुने सामग्रीको क्षति केन्द्रीय झिलिमिलीमा योगदान पुर्‍याउने अर्को कारक हो। पल्स समयले वेल्ड स्पट सतहको झिलिमिली र छिद्रहरूको गठन दुवैमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। पल्स वेभफॉर्म र समयलाई अनुकूलन गरेर सन्तोषजनक वेल्ड स्पटहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ।

४. वेल्ड स्पटहरूमा डिफोकस रकमको प्रभाव

डिफोकस मात्रामा हुने परिवर्तनले स्पट व्यास र ऊर्जा घनत्वलाई प्रत्यक्ष रूपमा परिवर्तन गर्छ। जब डिफोकस मात्रा नकारात्मक र सकारात्मक दुवै दिशामा बढ्छ, यसको अर्थ स्पट व्यास बढ्छ र ऊर्जा घनत्व घट्छ। लेजर स्पट वेल्डिङको समयमा, स्पट व्यास र परीक्षण टुक्रामा लेजर घटनाद्वारा बनेको प्रारम्भिक किहोलको आकार बीच एक निश्चित अनुरूप सम्बन्ध हुन्छ, जबकि ऊर्जा घनत्वले पग्लिएको पोखरीको विस्तार दर निर्धारण गर्दछ। जब डिफोकस रकमको निरपेक्ष मान सानो हुन्छ, लेजर स्पट व्यास सानो हुन्छ, लेजर पावर घनत्व उच्च हुन्छ, र वेल्ड स्पट पग्लिएको पोखरीको विस्तार दर छिटो हुन्छ, तर प्रारम्भिक किहोलको व्यास सानो हुन्छ। यसको विपरीत, जब डिफोकस रकम ठूलो हुन्छ, प्रारम्भिक किहोलको व्यास ठूलो हुन्छ, तर पग्लिएको पोखरीको विस्तार दर सुस्त हुन्छ, र परिणामस्वरूप वेल्ड स्पट आकार ठूलो नहुन सक्छ। त्यसकारण, डिफोकस रकम परिवर्तन गर्दा, वेल्ड स्पटको स्पट व्यास र सतह पावर घनत्वको व्यापक प्रभावले वेल्ड स्पटको आकार निर्धारण गर्दछ।

III. लेजर स्पट वेल्डिङ प्रविधिको प्रयोग

लेजर स्पट वेल्डिंगमा उच्च गति, ठूलो प्रवेश गहिराई, न्यूनतम विकृति हुन्छ, र कोठाको तापक्रममा वा साधारण वेल्डिंग उपकरणहरूको साथ विशेष अवस्थामा गर्न सकिन्छ। थप रूपमा, उच्च-फ्रिक्वेन्सी पल्स लेजरहरूको उदय (प्रति सेकेन्ड ४० पल्स भन्दा बढी फ्रिक्वेन्सी भएको) लेजर स्पट वेल्डिंगको एसेम्बलीमा व्यापक प्रयोग र मास स्वचालित उत्पादनमा सूक्ष्म र साना कम्पोनेन्टहरूको वेल्डिंगलाई सक्षम बनाएको छ। सानो ताप-प्रभावित क्षेत्र आवश्यक पर्ने साना इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरू वेल्डिंग गर्दा - जस्तै गिलास र धातु बीचको जडान, ताप-संवेदनशील अर्धचालक सर्किटहरूमा जोर्नीहरूको जडान, र तारहरूमा विभिन्न धातुहरू बीचको जडान - लेजर स्पट वेल्डिंग प्रदूषण-रहित वेल्ड स्पटहरू र उच्च वेल्डिंग गुणस्तरको साथ परम्परागत स्पट वेल्डिंग प्रक्रियाहरू (जस्तै, प्रतिरोध स्पट वेल्डिंग) भन्दा बढी फाइदाजनक हुन्छ। चित्र ६-६० ले अटोमोटिभ हेडलाइटहरूको उत्पादनमा लेजर स्पट वेल्डिंगको अनुप्रयोग उदाहरण देखाउँछ: ५०० वाटको ठोस-अवस्था पल्स लेजरले धेरै उच्च पल्स फ्रिक्वेन्सीको साथ चार समान वेल्ड स्पटहरू उत्पन्न गर्दछ।
उच्च पल्स ऊर्जा प्रयोग गरेर माइक्रोस्ट्रक्चरहरूमा उच्च-परिशुद्धता स्पट वेल्डिंग गर्दा, पल्स्ड Nd:YAG लेजरहरूको प्राविधिक र आर्थिक फाइदाहरू हुन्छन्। धेरैजसो औद्योगिक स्पट वेल्डिंग अनुप्रयोगहरूमा, ५०W को औसत पावर र २kW भन्दा बढी पल्स पावर भएका पल्स्ड सोलिड-स्टेट लेजरहरू मूल रूपमा प्रयोग गरिन्छ। लेजरले अप्टिकल फाइबर वा संयुक्त फोकसिङ लेन्सहरू मार्फत वर्कपीसमा सिधै कार्य गर्न सक्छ।

लेजर स्पट वेल्डिङ विभिन्न प्रकारका सामग्रीहरूमा लागू हुन्छ। उदाहरणका लागि, Li ब्याट्रीहरूमा स्पट वेल्डिङ गर्दा, Nd प्रयोग गरेर:YAG लेजर स्पट वेल्डिंग प्रविधिविभिन्न धातुहरू जोड्नु TIG वेल्डिङ र प्रतिरोध स्पट वेल्डिङ भन्दा बढी कुशल छ। विशेष गरी, उत्पादनको क्रममा लेजरहरू प्रसारण गर्न अप्टिकल फाइबरहरू प्रयोग गरिने भएकोले, विभिन्न कार्यबेन्चहरू बीच छिटो र लचिलो रूपमा सार्न सुविधाजनक छ।
संक्षेपमा, लेजर स्पट वेल्डिंगमा निम्न विशेषताहरू छन्:
  1. लेजर पावरमा वृद्धिसँगै, वेल्ड स्पटको सतह व्यास माथि र तल उतारचढाव हुन्छ, जबकि फ्युजन सतह र तल्लो सतहको व्यास बिस्तारै बढ्छ। वेल्ड स्पटको क्रस-सेक्शनल आकारमा परिवर्तन स्पष्ट हुँदैन। अवधि बढ्दै जाँदा, वेल्ड स्पटको आकार द्रुत रूपमा बढ्छ, र फ्युजन सतह व्यासको परिवर्तन दर माथिल्लो र तल्लो सतह व्यास भन्दा बढी हुन्छ। डिफोकस रकममा परिवर्तनले वेल्ड स्पटको आकारमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। यसले स्पट व्यास र लेजर पावर घनत्वलाई प्रत्यक्ष रूपमा परिवर्तन गर्छ, र यी दुई कारकहरूको व्यापक प्रभावले वेल्ड स्पटको आकार निर्धारण गर्दछ।
  2. पूर्ण प्रवेशको अवस्थामा, लेजर स्पट वेल्डको सतहमा स्पष्ट रूपमा सागिङ हुन्छ। लेजर पावर र अवधि बढ्दै जाँदा, वेल्ड स्पट सतहमा सागिङ गहिराइ बढ्छ। जब अवधि वा खाडलको आकार ठूलो हुन्छ, तल्लो सतहमा इन्डेन्टेसन पनि देखिन सक्छ।
  3. खाडल बढ्दै जाँदा, वेल्ड स्पटको समग्र विकृति, केन्द्रीय झिलिमिलीपन र इन्डेन्टेसन स्पष्ट हुन्छ। फ्युजन सतह संकुचित हुन्छ, र बल द्रुत रूपमा घट्छ। हाल, प्रतिरोधकहरू, ब्याट्रीहरू, र इलेक्ट्रोनिक्स क्षेत्रको वेल्डिंगमा, दुई स्पटहरू एकैसाथ वेल्डिंग गर्ने प्रक्रिया सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, जसले सामान्यतया दुई लेजर प्रकाश स्रोतहरू भएको डिजाइन अपनाउँछ।

पोस्ट समय: अक्टोबर-२७-२०२५