लेजर वेल्डिंग मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर

1) लेजर पावर। लेजर वेल्डिंग में एक लेजर ऊर्जा घनत्व सीमा होती है, जिसके नीचे पिघल की गहराई उथली होती है, और एक बार जब यह मान पहुंच जाता है या पार हो जाता है, तो पिघल की गहराई काफी हद तक बढ़ जाती है। केवल जब वर्कपीस पर लेजर पावर घनत्व दहलीज (सामग्री पर निर्भर) से अधिक हो जाता है, तो प्लाज्मा उत्पन्न होता है, जो गहरे संलयन वेल्डिंग के स्थिरीकरण को चिह्नित करता है। यदि लेजर शक्ति इस सीमा से नीचे है, तो वर्कपीस केवल सतह को पिघलने से गुजरता है, यानी वेल्डिंग एक स्थिर गर्मी हस्तांतरण प्रकार में आगे बढ़ता है। जब लेजर पावर घनत्व छोटे छेद गठन की गंभीर स्थिति के पास होता है, तो गहरी संलयन वेल्डिंग और चालन वेल्डिंग वैकल्पिक और अस्थिर वेल्डिंग प्रक्रियाएं बन जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप पिघल की गहराई में बड़े उतार -चढ़ाव होते हैं। लेजर डीप फ्यूजन वेल्डिंग में, लेजर पावर पैठ की गहराई और वेल्डिंग गति दोनों को नियंत्रित करता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। पिघल की वेल्डिंग गहराई सीधे बीम पावर घनत्व से संबंधित है और घटना बीम पावर और बीम फोकल स्पॉट का एक कार्य है। सामान्य तौर पर, लेजर बीम के एक निश्चित व्यास के लिए, बीम की शक्ति बढ़ने के साथ पिघल की गहराई बढ़ जाती है।

2) बीम फोकल स्पॉट। बीम स्पॉट आकार लेजर वेल्डिंग में सबसे महत्वपूर्ण चर में से एक है, क्योंकि यह बिजली घनत्व को निर्धारित करता है। हालांकि, इसका माप उच्च शक्ति लेज़रों के लिए एक चुनौती है, हालांकि कई अप्रत्यक्ष माप तकनीक पहले से ही उपलब्ध हैं।

बीम फोकल विवर्तन सीमा स्पॉट आकार की गणना प्रकाश विवर्तन सिद्धांत से की जा सकती है, लेकिन वास्तविक स्थान लेंस विपथन की उपस्थिति के कारण गणना मूल्य से बड़ा है। सबसे सरल वास्तविक माप विधि इज़ोटेर्मल प्रोफाइल विधि है, जो मोटे कागज के साथ पॉलीप्रोपाइलीन प्लेट को जलाने और घुसने के बाद फोकल स्पॉट और वेध व्यास को मापने के लिए है। इस विधि को अभ्यास द्वारा मापा जाना चाहिए, लेजर शक्ति के आकार और बीम कार्रवाई के समय में महारत हासिल करना चाहिए।

3) सामग्री अवशोषण मूल्य। सामग्री द्वारा लेजर का अवशोषण सामग्री के कुछ महत्वपूर्ण गुणों पर निर्भर करता है, जैसे कि अवशोषण दर, परावर्तन, तापीय चालकता, पिघलने का तापमान, वाष्पीकरण तापमान, आदि। सबसे महत्वपूर्ण एक अवशोषण दर है।

लेजर बीम में सामग्री के अवशोषण दर को प्रभावित करने वाले कारकों में दो पहलू शामिल हैं: सबसे पहले, सामग्री की प्रतिरोधकता। सामग्री की पॉलिश सतह के अवशोषण दर को मापने के बाद, यह पाया जाता है कि सामग्री अवशोषण दर प्रतिरोधकता गुणांक के वर्गमूल के लिए आनुपातिक है, जो बदले में तापमान के साथ भिन्न होती है; दूसरे, सामग्री की सतह की स्थिति (या खत्म) का बीम के अवशोषण दर पर अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, इस प्रकार वेल्डिंग प्रभाव पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव होता है।

CO2 लेजर आउटपुट तरंग दैर्ध्य आमतौर पर 10.6μm होता है, कमरे के तापमान पर इसके अवशोषण दर पर सिरेमिक, ग्लास, रबर, प्लास्टिक और अन्य गैर-धातु बहुत अधिक होता है, जबकि इसके अवशोषण पर कमरे के तापमान पर धातु सामग्री बहुत खराब होती है, जब तक कि सामग्री एक बार पिघल गई या यहां तक ​​कि वाष्पीकृत हो गई, तब तक इसका अवशोषण तेजी से बढ़ गया। बीम को सामग्री के अवशोषण में सुधार करने के लिए ऑक्साइड फिल्म विधि की सतह कोटिंग या सतह उत्पादन का उपयोग बहुत प्रभावी है।

4) वेल्डिंग गति। वेल्डिंग की गति का पिघल की गहराई पर एक बड़ा प्रभाव पड़ता है, गति में वृद्धि से पिघल उथले की गहराई हो जाएगी, लेकिन गति बहुत कम है और सामग्री के अत्यधिक पिघलने, वर्कपीस वेल्ड के माध्यम से ले जाएगी। इसलिए, एक निश्चित लेजर शक्ति और किसी विशेष सामग्री की एक निश्चित मोटाई में वेल्डिंग गति की एक उपयुक्त श्रेणी होती है, और जिसमें पिघलने की अधिकतम गहराई पर संबंधित गति मूल्य प्राप्त किया जा सकता है। चित्रा 2 वेल्डिंग की गति और 1018 स्टील की गहराई पिघलाने के बीच संबंध देता है।

5) सुरक्षात्मक गैस। लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया अक्सर पिघल पूल की रक्षा के लिए अक्रिय गैस का उपयोग करती है, जब कुछ सामग्रियों को सतह ऑक्सीकरण की परवाह किए बिना वेल्डेड किया जाता है, तो भी सुरक्षा पर विचार नहीं करते हैं, लेकिन अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए अक्सर सुरक्षा के लिए हीलियम, आर्गन, नाइट्रोजन और अन्य गैसों का उपयोग किया जाता है, ताकि वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीकरण से वर्कपीस।

हीलियम आसानी से आयनित नहीं होता है (आयनीकरण ऊर्जा अधिक है), लेजर को गुजरने की अनुमति देता है और बीम ऊर्जा को वर्कपीस की सतह तक पहुंचने के लिए। यह लेजर वेल्डिंग में उपयोग की जाने वाली सबसे प्रभावी परिरक्षण गैस है, लेकिन अधिक महंगी है।

आर्गन सस्ता और अधिक घना है, इसलिए यह बेहतर रक्षा करता है। हालांकि, यह उच्च तापमान धातु प्लाज्मा आयनीकरण के लिए अतिसंवेदनशील होता है, जिसके परिणामस्वरूप बीम के हिस्से को वर्कपीस में परिरक्षण करते हैं, वेल्डिंग के लिए प्रभावी लेजर शक्ति को कम करते हैं और वेल्डिंग गति और पिघल की गहराई को भी बिगाड़ते हैं। वेल्डेड भाग की सतह हीलियम संरक्षण की तुलना में आर्गन संरक्षण के साथ चिकनी है।

नाइट्रोजन सबसे सस्ता परिरक्षण गैस है, लेकिन यह कुछ प्रकार के स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं है, मुख्य रूप से धातुकर्म की समस्याओं के कारण, जैसे कि अवशोषण, जो कभी -कभी लैप ज़ोन में छिद्र पैदा करता है।

परिरक्षण गैस का उपयोग करने की दूसरी भूमिका धातु वाष्प संदूषण और तरल पिघले हुए बूंदों के स्पटरिंग से ध्यान केंद्रित करने वाले लेंस की रक्षा करना है। यह विशेष रूप से उच्च शक्ति लेजर वेल्डिंग में आवश्यक है, जहां इजेक्टा बहुत शक्तिशाली हो जाता है।

परिरक्षण गैस का एक तीसरा कार्य यह है कि यह उच्च-शक्ति लेजर वेल्डिंग द्वारा उत्पादित प्लाज्मा परिरक्षण को फैलाने में प्रभावी है। धातु वाष्प लेजर बीम को अवशोषित करता है और एक प्लाज्मा बादल में आयनित करता है, और धातु वाष्प के चारों ओर परिरक्षण गैस भी गर्मी से आयनित होती है। यदि बहुत अधिक प्लाज्मा मौजूद है, तो लेजर बीम को कुछ हद तक प्लाज्मा द्वारा खाया जाता है। काम करने की सतह पर दूसरी ऊर्जा के रूप में प्लाज्मा की उपस्थिति पिघल उथल -पुथल और वेल्ड पूल की सतह को व्यापक बनाती है। प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करने के लिए इलेक्ट्रॉन-आयन और तटस्थ-परमाणु तीन-शरीर टकरावों की संख्या में वृद्धि करके इलेक्ट्रॉन कॉम्प्लेक्शन की दर में वृद्धि होती है। लाइटर न्यूट्रल परमाणु, टकराव की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, यौगिक दर उतनी ही अधिक होगी; दूसरी ओर, परिरक्षण गैस की केवल उच्च आयनीकरण ऊर्जा, ताकि गैस के आयनीकरण के कारण इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि न हो।

जैसा कि टेबल से देखा जा सकता है, प्लाज्मा क्लाउड का आकार सुरक्षात्मक गैस के साथ भिन्न होता है, जिसमें हीलियम सबसे छोटा होता है, उसके बाद नाइट्रोजन होता है, और जब आर्गन का उपयोग किया जाता है तो सबसे बड़ा होता है। प्लाज्मा आकार जितना बड़ा होगा, पिघलने की गहराई। इस अंतर का कारण पहले गैस अणुओं के आयनीकरण की विभिन्न डिग्री के कारण है और साथ ही सुरक्षात्मक गैसों के विभिन्न घनत्वों के कारण धातु वाष्प के प्रसार में अंतर के कारण भी है।

हीलियम सबसे कम आयनित और सबसे कम घना है, और यह जल्दी से पिघले हुए धातु वाष्प को पिघला हुआ धातु पूल से दूर करता है। इसलिए, एक परिरक्षण गैस के रूप में हीलियम का उपयोग प्लाज्मा के दमन को अधिकतम कर सकता है, जिससे पिघल की गहराई बढ़ जाती है और वेल्डिंग गति में सुधार होता है; अपने हल्के वजन और भागने की क्षमता के कारण पोरसिटी का कारण बनाना आसान नहीं है। बेशक, हमारे वास्तविक वेल्डिंग परिणामों से, आर्गन गैस के साथ सुरक्षा का प्रभाव खराब नहीं है।

कम वेल्डिंग गति क्षेत्र में पिघल की गहराई पर प्लाज्मा बादल सबसे स्पष्ट है। जब वेल्डिंग की गति बढ़ जाती है, तो इसका प्रभाव कमजोर हो जाएगा।

वर्कपीस की सतह तक पहुंचने के लिए एक निश्चित दबाव में नोजल खोलने के माध्यम से परिरक्षण गैस को बाहर निकाल दिया जाता है। नोजल का हाइड्रोडायनामिक आकार और आउटलेट के व्यास का आकार बहुत महत्वपूर्ण है। वेल्डिंग सतह को कवर करने के लिए छिड़काव परिरक्षण गैस को चलाने के लिए यह पर्याप्त होना चाहिए, लेकिन लेंस को प्रभावी ढंग से बचाने और लेंस को धातु वाष्प संदूषण या धातु स्पैटर क्षति को रोकने के लिए, नोजल का आकार भी सीमित होना चाहिए। प्रवाह दर को भी नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा परिरक्षण गैस का लामिना का प्रवाह अशांत हो जाता है और वातावरण पिघले हुए पूल में शामिल हो जाता है, अंततः छिद्र का निर्माण करता है।

सुरक्षा प्रभाव में सुधार करने के लिए, अतिरिक्त पार्श्व उड़ाने का तरीका भी उपलब्ध है, अर्थात्, एक छोटे व्यास नोजल के माध्यम से एक निश्चित कोण के लिए सीधे गहरे पिघले हुए वेल्ड छेद में सुरक्षात्मक गैस होगी। परिरक्षण गैस न केवल वर्कपीस की सतह पर प्लाज्मा बादल को दबाती है, बल्कि छेद में प्लाज्मा और छोटे छेद के गठन पर भी प्रभाव डालती है, जिससे संलयन की गहराई को और बढ़ता है और एक गहरी और व्यापक वेल्ड सीम प्राप्त होता है। हालांकि, इस विधि के लिए गैस प्रवाह के आकार और दिशा के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, अन्यथा अशांति का उत्पादन करना और पिघल पूल को नुकसान पहुंचाना आसान है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्डिंग प्रक्रिया को स्थिर करना मुश्किल है।

6) लेंस फोकल लंबाई। वेल्डिंग का उपयोग आमतौर पर लेजर अभिसरण, 63 ~ 254 मिमी (2.5 '~ 10 ') लेंस की फोकल लंबाई के सामान्य विकल्प के तरीके पर ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जाता है। केंद्रित स्पॉट आकार फोकल लंबाई के लिए आनुपातिक है, फोकल लंबाई, छोटी जगह जितनी छोटी होती है। लेकिन फोकल लंबाई भी फोकल गहराई को प्रभावित करती है, अर्थात, फोकल गहराई एक साथ फोकल लंबाई के साथ बढ़ती है, इसलिए छोटी फोकल लंबाई शक्ति घनत्व में सुधार कर सकती है, लेकिन छोटी फोकल गहराई के कारण, लेंस और वर्कपीस के बीच की दूरी को सटीक रूप से बनाए रखा जाना चाहिए, और पिघलने की गहराई बड़ी नहीं है। वेल्डिंग प्रक्रिया और लेजर मोड के दौरान उत्पन्न स्पैटर के प्रभाव के कारण, अधिक फोकल लंबाई 126 मिमी (5 ') की सबसे छोटी गहराई का उपयोग करने वाले वास्तविक वेल्डिंग। जब सीम बड़ी होती है या वेल्ड सीम को स्पॉट आकार बढ़ाने से बढ़ने की आवश्यकता होती है, तो 254 मिमी (10 _ का फोकल लंबाई) के साथ एक लेंस, जो कि एक लेंस है, जो कि एक लेंस है। छोटे छेद प्रभाव को पिघलाएं।

जब लेजर पावर 2kW से अधिक हो जाती है, विशेष रूप से 10.6μM CO2 लेजर बीम के लिए, ऑप्टिकल सिस्टम बनाने के लिए विशेष ऑप्टिकल सामग्रियों के उपयोग के कारण, ध्यान केंद्रित करने वाले लेंस को ऑप्टिकल क्षति के जोखिम से बचने के लिए, अक्सर रिफ्लेक्शन फोकस विधि का चयन करें, आमतौर पर रिफेल्टर के लिए पॉलिश कॉपर मिरर का उपयोग करके। प्रभावी शीतलन के कारण, इसे अक्सर उच्च शक्ति लेजर बीम ध्यान केंद्रित करने के लिए अनुशंसित किया जाता है।

7) फोकल प्वाइंट पोजीशन। वेल्डिंग, पर्याप्त शक्ति घनत्व बनाए रखने के लिए, फोकल बिंदु स्थिति महत्वपूर्ण है। वर्कपीस सतह के सापेक्ष फोकल बिंदु की स्थिति में परिवर्तन सीधे वेल्ड चौड़ाई और गहराई को प्रभावित करते हैं। चित्रा 3 1018 स्टील की पिघल और सीम चौड़ाई की गहराई पर फोकल बिंदु स्थिति के प्रभाव को दर्शाता है। अधिकांश लेजर वेल्डिंग अनुप्रयोगों में, फोकल बिंदु आमतौर पर वर्कपीस की सतह के नीचे पिघल की वांछित गहराई का लगभग 1/4 तैनात होता है।

8) लेजर बीम की स्थिति। जब लेजर विभिन्न सामग्रियों को वेल्डिंग करते हैं, तो लेजर बीम की स्थिति वेल्ड की अंतिम गुणवत्ता को नियंत्रित करती है, विशेष रूप से बट जोड़ों के मामले में जो लैप जोड़ों की तुलना में इसके प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं। उदाहरण के लिए, जब कठोर स्टील गियर को हल्के स्टील ड्रमों के लिए वेल्डेड किया जाता है, तो लेजर बीम की स्थिति का उचित नियंत्रण मुख्य रूप से कम कार्बन घटक के साथ एक वेल्ड के उत्पादन की सुविधा प्रदान करेगा, जिसमें बेहतर दरार प्रतिरोध होता है। कुछ अनुप्रयोगों में, वेल्डेड होने के लिए वर्कपीस की ज्यामिति को लेजर बीम को एक कोण द्वारा विक्षेपित करने की आवश्यकता होती है। जब बीम अक्ष और संयुक्त विमान के बीच विक्षेपण कोण 100 डिग्री के भीतर होता है, तो वर्कपीस द्वारा लेजर ऊर्जा का अवशोषण प्रभावित नहीं होगा।

9) लेजर पावर क्रमिक वृद्धि, क्रमिक गिरावट नियंत्रण के वेल्डिंग शुरू और अंत बिंदु। लेजर डीप फ्यूजन वेल्डिंग, वेल्ड की गहराई की परवाह किए बिना, छोटे छेदों की घटना हमेशा मौजूद होती है। जब वेल्डिंग प्रक्रिया को समाप्त कर दिया जाता है और पावर स्विच बंद हो जाता है, तो वेल्ड के अंत में एक गड्ढा दिखाई देगा। इसके अलावा, जब लेजर वेल्डिंग परत मूल वेल्ड को कवर करती है, तो लेजर बीम का अत्यधिक अवशोषण होगा, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड के ओवरहीटिंग या पोरसिटी होगी।

उपरोक्त घटनाओं को रोकने के लिए, पावर स्टार्ट और स्टॉप पॉइंट्स को प्रोग्राम किया जा सकता है ताकि पावर स्टार्ट एंड स्टॉप टाइम्स समायोज्य हो जाए, यानी शुरुआती शक्ति को इलेक्ट्रॉनिक रूप से शून्य से सेट पावर वैल्यू में थोड़े समय में सेट किया जाता है और वेल्डिंग समय को समायोजित किया जाता है, और अंत में पावर को धीरे -धीरे सेट पावर से शून्य मान तक कम कर दिया जाता है।