ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗത്തിലെ ഒരു പ്രധാന വശമാണ് ലേസർ വെൽഡിംഗ്, മാത്രമല്ല 21-ാം നൂറ്റാണ്ടിലെ ഏറ്റവും ആകർഷകവും വാഗ്ദാനപ്രദവുമായ വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയും കൂടിയാണിത്. പരമ്പരാഗത വെൽഡിംഗ് രീതികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഉയർന്ന വെൽഡിംഗ് ഗുണനിലവാരവും വേഗതയേറിയ കാര്യക്ഷമതയും. നിലവിൽ, ലേസർ വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ നിർമ്മാണം, പൊടി ലോഹശാസ്ത്രം, ഓട്ടോമൊബൈൽ വ്യവസായം, ഇലക്ട്രോണിക്സ് വ്യവസായം, ബയോമെഡിസിൻ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
വെൽഡിംഗ് പൂളിന്റെ രൂപീകരണ സംവിധാനം അനുസരിച്ച്, ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന് രണ്ട് അടിസ്ഥാന വെൽഡിംഗ് സംവിധാനങ്ങളുണ്ട്: താപ ചാലക വെൽഡിംഗ്, ആഴത്തിലുള്ള ചാലക വെൽഡിംഗ്. താപ ചാലക വെൽഡിംഗ് വഴി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന താപം താപ കൈമാറ്റം വഴി വർക്ക്പീസിലേക്ക് വ്യാപിക്കുന്നു, അങ്ങനെ വെൽഡിന്റെ ഉപരിതലം ഉരുകുന്നു, അടിസ്ഥാനപരമായി ബാഷ്പീകരണ പ്രതിഭാസമില്ല, ഇത് പലപ്പോഴും കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള നേർത്ത-ഭിത്തി ഘടകങ്ങളുടെ വെൽഡിങ്ങിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഡീപ് ഫ്യൂഷൻ വെൽഡിംഗ് മെറ്റീരിയലിനെ ബാഷ്പീകരിക്കുകയും വലിയ അളവിൽ പ്ലാസ്മ ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വലിയ ചൂട് കാരണം, ഉരുകിയ പൂളിന്റെ മുൻവശത്ത് ദ്വാരങ്ങൾ ഉണ്ടാകും. ഡീപ് പെനട്രേഷൻ വെൽഡിംഗിന് വർക്ക്പീസ് നന്നായി വെൽഡ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഇൻപുട്ട് എനർജി വലുതാണ്, വെൽഡിംഗ് വേഗത വേഗതയുള്ളതാണ്, ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ലേസർ വെൽഡിംഗ് മോഡാണ്.
പവർ ഡെൻസിറ്റി, ലേസർ പൾസ് തരംഗരൂപം, ഡീഫോക്കസ്, വെൽഡിംഗ് വേഗത, ഓക്സിലറി ബ്ലോയിംഗ് ഗ്യാസ് എന്നിങ്ങനെ ലേസർ വെൽഡിംഗ് ഗുണനിലവാരത്തെ ബാധിക്കുന്ന നിരവധി പ്രക്രിയ പാരാമീറ്ററുകളുണ്ട്.
1. ലേസർ പവർ ഡെൻസിറ്റി ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗിലെ ഏറ്റവും നിർണായകമായ പാരാമീറ്ററുകളിൽ ഒന്നാണ് പവർ ഡെൻസിറ്റി. ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി ഉപയോഗിച്ച്, ഉപരിതല പാളി ഒരു മൈക്രോസെക്കൻഡ് സമയ പരിധിക്കുള്ളിൽ തിളപ്പിക്കൽ പോയിന്റിലേക്ക് ചൂടാക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വലിയ അളവിൽ ബാഷ്പീകരണം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി പഞ്ചിംഗ്, കട്ടിംഗ്, കൊത്തുപണി തുടങ്ങിയ മെറ്റീരിയൽ നീക്കംചെയ്യൽ പ്രോസസ്സിംഗിന് വളരെ ഗുണകരമാണ്. കുറഞ്ഞ പവർ ഡെൻസിറ്റിക്ക്, ഉപരിതല താപനില തിളയ്ക്കൽ പോയിന്റിലെത്താൻ നിരവധി മില്ലിസെക്കൻഡുകൾ എടുക്കും, കൂടാതെ ഉപരിതല പാളി ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നതിന് മുമ്പ്, താഴത്തെ പാളി ദ്രവണാങ്കത്തിലെത്തുന്നു, ഇത് ഒരു നല്ല ഫ്യൂഷൻ വെൽഡിംഗ് രൂപപ്പെടുത്താൻ എളുപ്പമാണ്. അതിനാൽ, താപ ചാലക ലേസർ വെൽഡിംഗിൽ, പവർ ഡെൻസിറ്റി പരിധി 104-106W/cm2 ആണ്.
2. ലേസർ പൾസ് തരംഗരൂപം
ലേസർ പൾസ് തരംഗരൂപം, മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യലിൽ നിന്ന് മെറ്റീരിയൽ ഉരുകുന്നത് വേർതിരിച്ചറിയാൻ മാത്രമല്ല, പ്രോസസ്സിംഗ് ഉപകരണങ്ങളുടെ അളവും ചെലവും നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന പാരാമീറ്റർ കൂടിയാണ്. ഉയർന്ന തീവ്രതയുള്ള ലേസർ ബീം മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് എത്തുമ്പോൾ, മെറ്റീരിയൽ ഉപരിതലത്തിൽ ലേസർ ഊർജ്ജ പ്രതിഫലനത്തിന്റെയും നഷ്ടത്തിന്റെയും 60 ~ 90% ഉണ്ടാകും, പ്രത്യേകിച്ച് സ്വർണ്ണം, വെള്ളി, ചെമ്പ്, അലുമിനിയം, ടൈറ്റാനിയം, മറ്റ് വസ്തുക്കൾ എന്നിവയുടെ ശക്തമായ പ്രതിഫലനം, വേഗത്തിലുള്ള താപ കൈമാറ്റം. ലേസർ പൾസ് സിഗ്നലിനിടെ ഒരു ലോഹത്തിന്റെ പ്രതിഫലനം കാലത്തിനനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതല താപനില ദ്രവണാങ്കത്തിലേക്ക് ഉയർത്തുമ്പോൾ, പ്രതിഫലനം വേഗത്തിൽ കുറയുന്നു, ഉപരിതലം ഉരുകുന്ന അവസ്ഥയിലായിരിക്കുമ്പോൾ, പ്രതിഫലനം ഒരു നിശ്ചിത മൂല്യത്തിൽ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു.
3. പൾസ് വീതി പൾസ്ഡ് ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന്റെ ഒരു പ്രധാന പാരാമീറ്ററാണ് പൾസ് വീതി. പൾസ് വീതി നിർണ്ണയിക്കുന്നത് പെനട്രേഷന്റെ ആഴവും താപ ബാധിത മേഖലയുമാണ്. പൾസ് വീതി കൂടുന്തോറും താപ ബാധിത മേഖല വലുതായിരിക്കും, പൾസ് വീതിയുടെ 1/2 പവർ കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് പെനട്രേഷന്റെ ആഴവും വർദ്ധിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, പൾസ് വീതി വർദ്ധിക്കുന്നത് പീക്ക് പവർ കുറയ്ക്കും, അതിനാൽ പൾസ് വീതി വർദ്ധിക്കുന്നത് സാധാരണയായി താപ ചാലക വെൽഡിങ്ങിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് വീതിയേറിയതും ആഴം കുറഞ്ഞതുമായ വെൽഡ് വലുപ്പത്തിന് കാരണമാകുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് നേർത്തതും കട്ടിയുള്ളതുമായ പ്ലേറ്റുകളുടെ ലാപ് വെൽഡിംഗിന് അനുയോജ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, താഴ്ന്ന പീക്ക് പവർ അധിക താപ ഇൻപുട്ടിന് കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ ഓരോ മെറ്റീരിയലിനും പരമാവധി പെനട്രേഷൻ നൽകുന്ന ഒപ്റ്റിമൽ പൾസ് വീതിയുണ്ട്.
4, ഡിഫോക്കസ് ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന് സാധാരണയായി ഒരു നിശ്ചിത അളവിൽ ഡിഫോക്കസ് ആവശ്യമാണ്, കാരണം സ്പോട്ട് പവർ ഡെൻസിറ്റിയുടെ മധ്യഭാഗത്തുള്ള ലേസർ ഫോക്കസ് വളരെ ഉയർന്നതാണ്, ദ്വാരങ്ങളിലേക്ക് എളുപ്പത്തിൽ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ലേസർ ഫോക്കസിൽ നിന്ന് അകലെയുള്ള ഓരോ തലത്തിലും പവർ ഡെൻസിറ്റിയുടെ വിതരണം താരതമ്യേന ഏകതാനമാണ്. രണ്ട് ഡിഫോക്കസിംഗ് രീതികളുണ്ട്: പോസിറ്റീവ് ഡിഫോക്കസിംഗ്, നെഗറ്റീവ് ഡിഫോക്കസിംഗ്. ഫോക്കൽ തലം വർക്ക്പീസിന് മുകളിലാണെങ്കിൽ, അത് പോസിറ്റീവ് ഡിഫോക്കസിംഗ് ആണ്; അല്ലാത്തപക്ഷം, അത് നെഗറ്റീവ് ഡിഫോക്കസിംഗ് ആണ്. ജ്യാമിതീയ ഒപ്റ്റിക്സ് സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ഡിഫോക്കസിംഗ് തലങ്ങളും വെൽഡിംഗ് തലവും തമ്മിലുള്ള ദൂരം തുല്യമാകുമ്പോൾ, അനുബന്ധ തലത്തിലെ പവർ സാന്ദ്രത ഏകദേശം തുല്യമായിരിക്കും, എന്നാൽ യഥാർത്ഥത്തിൽ ലഭിച്ച വെൽഡ് പൂൾ ആകൃതി വ്യത്യസ്തമാണ്. നെഗറ്റീവ് ഡിഫോക്കസിംഗിന്റെ കാര്യത്തിൽ, കൂടുതൽ നുഴഞ്ഞുകയറ്റം ലഭിക്കും, ഇത് ഉരുകിയ പൂളിന്റെ രൂപീകരണ പ്രക്രിയയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
5, വെൽഡിംഗ് വേഗത വെൽഡിംഗ് ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം, നുഴഞ്ഞുകയറ്റം, ചൂട് ബാധിച്ച മേഖല മുതലായവ വെൽഡിംഗ് വേഗത നിർണ്ണയിക്കുന്നു. വെൽഡിങ്ങിന്റെ വേഗത യൂണിറ്റ് സമയത്തിലെ താപ ഇൻപുട്ടിനെ ബാധിക്കും. വെൽഡിംഗ് വേഗത വളരെ മന്ദഗതിയിലാണെങ്കിൽ, താപ ഇൻപുട്ട് വളരെ വലുതാണ്, അതിന്റെ ഫലമായി വർക്ക്പീസ് കത്തുന്നു. വെൽഡിംഗ് വേഗത വളരെ വേഗതയുള്ളതാണെങ്കിൽ, താപ ഇൻപുട്ട് വളരെ ചെറുതാണ്, അതിന്റെ ഫലമായി വർക്ക്പീസ് വെൽഡിംഗ് അതാര്യമാകും. വെൽഡിംഗ് വേഗത കുറയ്ക്കുന്നത് സാധാരണയായി നുഴഞ്ഞുകയറ്റം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
6, ഓക്സിലറി ബ്ലോയിംഗ് പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് ഗ്യാസ് ഹൈ പവർ ലേസർ വെൽഡിങ്ങിൽ ഓക്സിലറി ബ്ലോയിംഗ് പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് ഗ്യാസ് ഒരു അത്യാവശ്യ പ്രക്രിയയാണ്. ഒരു വശത്ത്, ലോഹ വസ്തുക്കൾ ഫോക്കസിംഗ് മിററിൽ തെറിച്ചു വീഴുന്നതും മലിനമാകുന്നതും തടയുക; മറുവശത്ത്, വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന പ്ലാസ്മ അമിതമായി ഫോക്കസ് ചെയ്യുന്നത് തടയുകയും ലേസർ മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ എത്തുന്നത് തടയുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഇത്. ലേസർ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ, ഉരുകിയ പൂളിനെ സംരക്ഷിക്കാൻ ഹീലിയം, ആർഗോൺ, നൈട്രജൻ, മറ്റ് വാതകങ്ങൾ എന്നിവ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതിനാൽ വെൽഡിംഗ് എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ വർക്ക്പീസ് ഓക്സീകരണത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. സംരക്ഷണ വാതകത്തിന്റെ തരം, വായുപ്രവാഹത്തിന്റെ വലുപ്പം, വീശുന്ന ആംഗിൾ തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾ വെൽഡിംഗ് ഫലത്തിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. വ്യത്യസ്ത വീശൽ രീതികളും വെൽഡിംഗ് ഗുണനിലവാരത്തിൽ ഒരു പ്രത്യേക സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.
ഹീലിയം എളുപ്പത്തിൽ അയോണീകരിക്കപ്പെടുന്നില്ല (ഇതിന് ഉയർന്ന അയോണൈസിംഗ് ഊർജ്ജമുണ്ട്), ലേസർ സുഗമമായി കടന്നുപോകാനും ബീം ഊർജ്ജം വർക്ക്പീസ് ഉപരിതലത്തിൽ തടസ്സമില്ലാതെ എത്താനും അനുവദിക്കുന്നു. ലേസർ വെൽഡിങ്ങിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഏറ്റവും ഫലപ്രദമായ സംരക്ഷണ വാതകമാണിത്, പക്ഷേ വില താരതമ്യേന ചെലവേറിയതാണ്. ആർഗോൺ വിലകുറഞ്ഞതും സാന്ദ്രവുമാണ്, അതിനാൽ ഇതിന് മികച്ച സംരക്ഷണമുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ലോഹ പ്ലാസ്മ ഇത് എളുപ്പത്തിൽ അയോണീകരിക്കപ്പെടുന്നു, അങ്ങനെ ബീമിന്റെ ഒരു ഭാഗം വർക്ക്പീസിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നു, വെൽഡിങ്ങിന്റെ ഫലപ്രദമായ ലേസർ ശക്തി കുറയ്ക്കുന്നു, മാത്രമല്ല വെൽഡിംഗ് വേഗതയും നുഴഞ്ഞുകയറ്റവും നശിപ്പിക്കുന്നു. ആർഗോൺ ഉപയോഗിച്ച് സംരക്ഷിക്കുന്ന വെൽഡുകളുടെ ഉപരിതലങ്ങൾ ഹീലിയം ഉപയോഗിച്ച് സംരക്ഷിക്കുന്നതിനേക്കാൾ മിനുസമാർന്നതാണ്. ഒരു സംരക്ഷിത വാതകമെന്ന നിലയിൽ നൈട്രജൻ ഏറ്റവും വിലകുറഞ്ഞതാണ്, പക്ഷേ ചിലതരം സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ വെൽഡിങ്ങിന് ഇത് അനുയോജ്യമല്ല, പ്രധാനമായും ആഗിരണം പോലുള്ള ലോഹശാസ്ത്ര പ്രശ്നങ്ങൾ കാരണം, ഇത് ചിലപ്പോൾ ലാപ് സോണിൽ സുഷിരങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഒരു പുതിയ വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ എന്ന നിലയിൽ, ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത, ഉയർന്ന വേഗത, ഉയർന്ന കൃത്യത, ആഴത്തിലുള്ള നുഴഞ്ഞുകയറ്റം, ശക്തമായ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ എന്നിവയുണ്ട്. ഇതിന്റെ പ്രയോഗം കൂടുതൽ കൂടുതൽ വിപുലമാണ്, ഇത് ഉൽപ്പാദന കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, വെൽഡിംഗ് ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സിംഗ് മേഖലയിൽ ലേസർ വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ തീർച്ചയായും കൂടുതൽ പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കും.
പോസ്റ്റ് സമയം: മാർച്ച്-28-2023
