लेजर वेल्डिंग, लेजर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण पहलू है, और साथ ही 21वीं सदी की सबसे आकर्षक और आशाजनक वेल्डिंग तकनीक भी है। पारंपरिक वेल्डिंग विधियों की तुलना में, लेजर वेल्डिंग के कई फायदे हैं, जैसे उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग और तेज़ दक्षता। वर्तमान में, लेजर वेल्डिंग तकनीक का व्यापक रूप से विनिर्माण, पाउडर धातु विज्ञान, ऑटोमोबाइल उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग, जैव चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जा रहा है।
वेल्डिंग पूल के निर्माण तंत्र के अनुसार, लेजर वेल्डिंग की दो मूल वेल्डिंग विधियाँ हैं: ऊष्मा चालन वेल्डिंग और गहरी पैठ (छोटे छेद वाली) वेल्डिंग। ऊष्मा चालन वेल्डिंग में उत्पन्न ऊष्मा, ऊष्मा स्थानांतरण के माध्यम से वर्कपीस तक फैलती है, जिससे वेल्ड की सतह पिघल जाती है और वाष्पीकरण की घटना लगभग नहीं होती। इसका उपयोग अक्सर कम गति वाले पतली दीवार वाले घटकों की वेल्डिंग में किया जाता है। गहरी संलयन वेल्डिंग सामग्री को वाष्पीकृत करती है और बड़ी मात्रा में प्लाज्मा उत्पन्न करती है। अत्यधिक ऊष्मा के कारण, पिघले हुए पूल के अग्र भाग में छेद हो जाते हैं। गहरी पैठ वेल्डिंग वर्कपीस को पूरी तरह से वेल्ड कर सकती है, इसमें ऊर्जा की आवश्यकता अधिक होती है और वेल्डिंग की गति तेज होती है। यह लेजर वेल्डिंग की सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है।
लेजर वेल्डिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले कई प्रक्रिया पैरामीटर हैं, जैसे कि पावर घनत्व, लेजर पल्स तरंगरूप, डिफोकस, वेल्डिंग गति और सहायक ब्लोइंग गैस।
1. लेजर पावर घनत्व: लेजर प्रसंस्करण में पावर घनत्व सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है। उच्च पावर घनत्व के साथ, सतह की परत को माइक्रोसेकंड के भीतर क्वथनांक तक गर्म किया जा सकता है, जिससे बड़ी मात्रा में वाष्पीकरण होता है। इसलिए, पंचिंग, कटिंग और उत्कीर्णन जैसी सामग्री हटाने की प्रक्रियाओं के लिए उच्च पावर घनत्व बहुत फायदेमंद है। कम पावर घनत्व के लिए, सतह के तापमान को क्वथनांक तक पहुंचने में कुछ मिलीसेकंड लगते हैं, और सतह की परत के वाष्पीकरण से पहले, निचली परत गलनांक तक पहुंच जाती है, जिससे अच्छी संलयन वेल्डिंग आसानी से बन जाती है। इसलिए, ऊष्मा चालन लेजर वेल्डिंग में, पावर घनत्व की सीमा 10⁴-10⁶ W/cm² होती है।
2. लेजर पल्स तरंगरूप
लेजर पल्स तरंगरूप न केवल पदार्थ के पिघलने और पदार्थ के निष्कासन में अंतर करने वाला एक महत्वपूर्ण मापदंड है, बल्कि प्रसंस्करण उपकरणों की मात्रा और लागत निर्धारित करने वाला एक प्रमुख मापदंड भी है। जब उच्च तीव्रता वाली लेजर किरण पदार्थ की सतह पर पड़ती है, तो पदार्थ की सतह लेजर ऊर्जा का 60 से 90% परावर्तित होकर नष्ट हो जाती है, विशेष रूप से सोना, चांदी, तांबा, एल्युमीनियम, टाइटेनियम और अन्य पदार्थों में तीव्र परावर्तन और तेजी से ऊष्मा स्थानांतरण होता है। लेजर पल्स सिग्नल के दौरान धातु का परावर्तन समय के साथ बदलता रहता है। जब पदार्थ की सतह का तापमान गलनांक तक बढ़ जाता है, तो परावर्तन तेजी से घट जाता है, और जब सतह पिघलने की अवस्था में होती है, तो परावर्तन एक निश्चित मान पर स्थिर हो जाता है।
3. पल्स चौड़ाई पल्स चौड़ाई पल्स लेजर वेल्डिंग का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। पल्स चौड़ाई प्रवेश की गहराई और ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र द्वारा निर्धारित होती है। पल्स चौड़ाई जितनी अधिक होगी, ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा, और प्रवेश की गहराई पल्स चौड़ाई की 1/2 घात के साथ बढ़ती है। हालांकि, पल्स चौड़ाई बढ़ाने से पीक पावर कम हो जाती है, इसलिए पल्स चौड़ाई में वृद्धि का उपयोग आमतौर पर ऊष्मा चालन वेल्डिंग के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप चौड़ा और उथला वेल्ड आकार प्राप्त होता है, जो विशेष रूप से पतली और मोटी प्लेटों की लैप वेल्डिंग के लिए उपयुक्त है। हालांकि, कम पीक पावर के कारण अतिरिक्त ऊष्मा इनपुट होता है, और प्रत्येक सामग्री के लिए एक इष्टतम पल्स चौड़ाई होती है जो प्रवेश को अधिकतम करती है।
4. डिफोकस लेजर वेल्डिंग में आमतौर पर एक निश्चित मात्रा में डिफोकस की आवश्यकता होती है, क्योंकि स्पॉट के केंद्र में लेजर फोकस की पावर डेंसिटी बहुत अधिक होती है, जिससे छेद बनने की संभावना बढ़ जाती है। लेजर फोकस से दूर प्रत्येक तल में पावर डेंसिटी का वितरण अपेक्षाकृत एकसमान होता है। डिफोकस की दो विधियाँ हैं: पॉजिटिव डिफोकस और नेगेटिव डिफोकस। यदि फोकल तल वर्कपीस के ऊपर स्थित है, तो यह पॉजिटिव डिफोकस है; अन्यथा, यह नेगेटिव डिफोकस है। ज्यामितीय प्रकाशिकी सिद्धांत के अनुसार, जब पॉजिटिव और नेगेटिव डिफोकस तलों और वेल्डिंग तल के बीच की दूरी बराबर होती है, तो संबंधित तल पर पावर डेंसिटी लगभग समान होती है, लेकिन वास्तविक रूप से प्राप्त वेल्ड पूल का आकार भिन्न होता है। नेगेटिव डिफोकस के मामले में, अधिक पैठ प्राप्त की जा सकती है, जो पिघले हुए पूल के निर्माण की प्रक्रिया से संबंधित है।
5. वेल्डिंग गति: वेल्डिंग गति वेल्डिंग सतह की गुणवत्ता, प्रवेश क्षमता, ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र आदि निर्धारित करती है। वेल्डिंग की गति प्रति इकाई समय में ऊष्मा की मात्रा को प्रभावित करती है। यदि वेल्डिंग गति बहुत धीमी है, तो ऊष्मा की मात्रा बहुत अधिक हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप वर्कपीस जल जाता है। यदि वेल्डिंग गति बहुत तेज है, तो ऊष्मा की मात्रा बहुत कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप वर्कपीस अपारदर्शी वेल्ड हो जाता है। प्रवेश क्षमता को बेहतर बनाने के लिए आमतौर पर वेल्डिंग गति को कम किया जाता है।
6. सहायक गैस का उपयोग उच्च शक्ति लेजर वेल्डिंग में एक आवश्यक प्रक्रिया है। एक ओर, यह धातु सामग्री को छिटकने और फोकसिंग दर्पण को प्रदूषित करने से रोकता है; दूसरी ओर, यह वेल्डिंग प्रक्रिया में उत्पन्न प्लाज्मा को अत्यधिक केंद्रित होने से रोकता है और लेजर को सामग्री की सतह तक पहुंचने से बचाता है। लेजर वेल्डिंग की प्रक्रिया में, पिघले हुए पूल को सुरक्षित रखने के लिए अक्सर हीलियम, आर्गन, नाइट्रोजन और अन्य गैसों का उपयोग किया जाता है, ताकि वेल्डिंग तकनीक में वर्कपीस को ऑक्सीकरण से बचाया जा सके। सुरक्षात्मक गैस का प्रकार, वायु प्रवाह का आकार और ब्लोइंग कोण जैसे कारक वेल्डिंग परिणाम पर बहुत प्रभाव डालते हैं। विभिन्न ब्लोइंग विधियाँ भी वेल्डिंग की गुणवत्ता पर एक निश्चित प्रभाव डालती हैं।
हीलियम आसानी से आयनित नहीं होता (इसकी आयनीकरण ऊर्जा अधिक होती है), जिससे लेजर सुचारू रूप से गुजरता है और बीम ऊर्जा बिना किसी रुकावट के वर्कपीस की सतह तक पहुंचती है। लेजर वेल्डिंग में उपयोग की जाने वाली यह सबसे प्रभावी सुरक्षात्मक गैस है, लेकिन इसकी कीमत अपेक्षाकृत अधिक होती है। आर्गन सस्ता और सघन होता है, इसलिए यह बेहतर सुरक्षा प्रदान करता है। हालांकि, यह उच्च तापमान वाले धातु प्लाज्मा द्वारा आसानी से आयनित हो जाता है, जिससे बीम का कुछ हिस्सा वर्कपीस से दूर चला जाता है, वेल्डिंग की प्रभावी लेजर शक्ति कम हो जाती है, साथ ही वेल्डिंग की गति और पैठ भी प्रभावित होती है। आर्गन द्वारा संरक्षित वेल्ड की सतहें हीलियम द्वारा संरक्षित सतहों की तुलना में अधिक चिकनी होती हैं। नाइट्रोजन सबसे सस्ती सुरक्षात्मक गैस है, लेकिन यह कुछ प्रकार के स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं है, मुख्य रूप से धातुकर्म संबंधी समस्याओं, जैसे अवशोषण, के कारण, जो कभी-कभी लैप ज़ोन में छिद्र बना देता है।
लेजर वेल्डिंग एक नई वेल्डिंग तकनीक है, जिसमें उच्च ऊर्जा घनत्व, उच्च गति, उच्च परिशुद्धता, गहरी पैठ और मजबूत अनुकूलन क्षमता जैसी विशेषताएं हैं। इसका अनुप्रयोग दिन-प्रतिदिन बढ़ता जा रहा है, जिससे न केवल उत्पादन क्षमता में सुधार होता है, बल्कि वेल्डिंग की गुणवत्ता भी बेहतर होती है। लेजर वेल्डिंग तकनीक निश्चित रूप से सामग्री प्रसंस्करण के क्षेत्र में और भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी।
पोस्ट करने का समय: 28 मार्च 2023
