01 Introduction: Welding thick-walled components is a critical step in the manufacturing of devices designed for extreme operating conditions, such as those used in controlled fusion. Conventional autogenous laser welding struggles to maintain the dynamic equilibrium of deep weld pools, while laser welding with wire feeding faces efficiency bottlenecks-such as unstable wire delivery and limited single-layer deposition height. To meet the urgent need for high-quality, high-efficiency thick-plate welding technology, this study proposes a pre-filled narrow-gap laser oscillation welding method. This technique replaces dynamic wire feeding with pre-filled strips, ingeniously combining the high efficiency of high-power (>10 किलोवाट) ऑटोजेनस लेजर वेल्डिंग, संकीर्ण {{1}गैप फिल वेल्डिंग के स्तरित जमाव लाभ के साथ। यह अध्ययन अल्ट्रा{3}गहरे वेल्ड पूल (एकल पास में 15 मिमी तक पहुंचने) और संकीर्ण{5}}गैप साइडवॉल के बीच जटिल थर्मोफिजिकल इंटरैक्शन की जांच करता है, जिससे उन तंत्रों का पता चलता है जिनके द्वारा लेजर दोलन पैरामीटर वेल्ड पूल प्रवाह और साइडवॉल फ्यूजन व्यवहार को नियंत्रित करते हैं। अंततः, इस विधि ने 70 मिमी मोटी 316LN स्टेनलेस स्टील प्लेटों की दोषमुक्त वेल्डिंग सफलतापूर्वक हासिल की, जिससे उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित करते हुए उत्पादन क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।
2.5 मिमी के अति संकीर्ण अंतराल के भीतर 15 मिमी गहरे वेल्ड पूल के अवलोकन की भौतिक सीमाओं को दूर करने के लिए, अनुसंधान टीम कस्टम ने एक साइड व्यूइंग विज़ुअल निरीक्षण मंच विकसित किया है (जीजी17 ग्लास सैंडविच संरचना का उपयोग करके) (छवि 6%) और इसमें टंगस्टन पाउडर ट्रेसर कण प्रौद्योगिकी (छवि 7%) शामिल है। इसने शोधकर्ताओं को वेल्ड पूल के भीतर मैक्रोस्कोपिक द्रव गतिशीलता और क्षणिक संलयन व्यवहार को स्पष्ट रूप से ट्रैक करने में सक्षम बनाया।
क्रॉस-सेक्शनल माइक्रोग्राफ स्पष्ट रूप से दोलन आयाम की महत्वपूर्ण भूमिका को प्रदर्शित करते हैं (चित्र. 3)। दोलन के बिना या छोटे आयाम (1.2 मिमी) के साथ, गर्मी को पार्श्व रूप से प्रभावी ढंग से स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 37.28% तक की पार्श्व दीवार में कमी होती है। हालाँकि, जब दोलन आयाम को 1.8 मिमी तक अनुकूलित किया जाता है, तो लेजर ऊर्जा समान रूप से साइडवॉल पर वितरित होती है; वेल्ड क्रॉस-}सेक्शन "नेल" हेड से एक चौड़े "आयताकार" आकार में बदल जाता है, और एलओएफ दोष दर 0% तक गिर जाती है।
गैर-ऑसिलेटिंग लेजर वेल्डिंग में, वेल्ड पूल न केवल संकीर्ण होता है और तेजी से ठंडा होता है, बल्कि आंतरिक कीहोल भी अत्यधिक अस्थिर स्थिति में मौजूद होता है, जिसमें बार-बार विस्तार और संकुचन होता है। सतह के तनाव (मारंगोनी प्रभाव) से प्रेरित, पिघली हुई धातु में असममित, पक्षपाती प्रवाह की अत्यधिक संभावना होती है। यह अनियंत्रित एकतरफा प्रवाह अंततः वेल्ड के एक तरफ अच्छे संलयन में परिणत होता है, जबकि अनिवार्य रूप से दूसरी तरफ गंभीर साइडवॉल कमी{{3}का -संलयन दोष पैदा करता है (चित्रा 4)।
कम दोलन मापदंडों के परिणामस्वरूप अपर्याप्त पार्श्व ताप इनपुट और असममित वेल्ड पूल प्रवाह होता है। जब मापदंडों को 1.8 मिमी के आयाम और 40 हर्ट्ज की आवृत्ति के लिए अनुकूलित किया जाता है, तो लेजर का पार्श्व हीटिंग क्षेत्र प्रभावी रूप से फैलता है, जिससे वेल्ड पूल ज्यामिति "संकीर्ण और गहरी" से "चौड़ी और उथली" (बढ़ी हुई चौड़ाई और कम लंबाई) में स्थानांतरित हो जाती है। यद्यपि उच्च आवृत्ति दोलन कुछ छींटों को प्रेरित करता है, यह व्यवस्था कीहोल और वेल्ड पूल की समग्र स्थिरता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है और साइडवॉल गीलापन में सुधार करती है, अंततः वेल्ड सीम और साइडवॉल के बीच प्रभावी संलयन सुनिश्चित करती है (चित्र. 5)।
चित्र 6 संपूर्ण दोलन चक्र के दौरान वेल्ड पूल के क्रॉस-अनुभागीय आकारिकी के गतिशील विकास को नियंत्रित करने में दोलन आयाम की निर्णायक भूमिका को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। कम दोलन आयामों पर, अत्यधिक संकेंद्रित लेजर ऊर्जा एक संकीर्ण तली, शंक्वाकार वेल्ड पूल का निर्माण करती है; साइडवॉल मुख्य रूप से सीमित थर्मल चालन के माध्यम से गर्मी प्राप्त करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप असममित झुकाव होता है और संलयन दोषों की कमी होती है। जैसे-जैसे दोलन का आयाम बढ़ता है, गर्मी पहले से रखी प्लेट और साइडवॉल के बीच इंटरफेस पर गतिशील रूप से जमा हो जाती है, जिससे वेल्ड पूल का आधार यू - आकार में चौड़ा हो जाता है। एक अनुकूलित, बड़े दोलन आयाम के तहत, लेजर ऊर्जा को अनुप्रस्थ दिशा में समान रूप से पुनर्वितरित किया जाता है, जिससे साइडवॉल गीलापन और प्रवेश गहराई में काफी वृद्धि होती है। इसके अलावा, पूरे बाएँ -}दाएँ दोलन चक्र (T0 से T0 + 16 एमएस तक) के दौरान, प्रत्यक्ष विकिरण और तापीय चालन के संयुक्त प्रभाव से संचालित वेल्ड पूल{{14}थर्मल लैग पर काबू पाता है और लगातार गर्मी जमा करता है; यह किरण की गति के साथ तालमेल बिठाकर दोनों तरफ बारी-बारी से फैलता है, अंततः एक पूर्णतः सेंट्रोसिमेट्रिक आकारिकी स्थापित करता है।
यह अध्ययन एक पूर्व {{0}भरे संकीर्ण {{1}गैप लेजर ऑसीलेशन वेल्डिंग तकनीक का प्रस्ताव और व्यवस्थित रूप से पुष्टि करता है। यह व्यापक रूप से उन तंत्रों का विश्लेषण करता है जिनके द्वारा लेज़र दोलन अल्ट्रा{{4}गहरे पिघले हुए पूल के आंतरिक थर्मोडायनामिक और तरल पदार्थ {3}गतिशील व्यवहारों को दोबारा आकार देता है, जिससे निम्नलिखित प्रमुख निष्कर्ष निकलते हैं: 1. दोलन पारंपरिक ताप स्रोतों के विशिष्ट अत्यधिक केंद्रित, एकल {6}पीक ऊर्जा वितरण को बाधित करता है, जिससे पीक ऊर्जा घनत्व (1067 जे/मिमी² से 772.9 जे/मिमी² तक) काफी कम हो जाता है। ऊर्जा का यह समरूपीकरण और पुनर्वितरण मूल रूप से वेल्ड केंद्र में अत्यधिक गर्मी इनपुट को रोकता है, जबकि साइडवॉल सीमाओं पर स्थानीय गर्मी संचय को काफी हद तक बढ़ाता है। . 2. दोलन मापदंडों (आवृत्ति: 40 हर्ट्ज; आयाम: 1.8 मिमी) द्वारा उत्पन्न तीव्र यांत्रिक सरगर्मी प्रभाव सतह तनाव पर हावी प्रवाह बाधाओं को सफलतापूर्वक खत्म कर देता है। पिघले हुए पूल का प्रवाह एक अव्यवस्थित, अत्यधिक प्रवणता से {{15}तिरछी असममित अवस्था में एक क्रमबद्ध, सममित और जोरदार संवहन मोड में परिवर्तित हो जाता है, जिससे रेडियल परिमार्जन और उच्च तापमान वाले तरल धातु के दोनों किनारों की ओर परिवहन में तेजी आती है . 3. दोष दमन के लिए एक गणितीय प्रक्रिया विंडो - को 1 से कम या 2 ए/डी के बराबर या उसके बराबर के रूप में परिभाषित किया जाता है। 1.5 तक (जहाँ A दोलन आयाम है और D अंतराल चौड़ाई है)-कठोरता से प्राप्त किया गया और मान्य किया गया। यह विंडो वेल्डिंग प्रक्रिया को असाधारण मजबूती प्रदान करती है; इस सीमा के भीतर, प्रक्रिया उपकरण कंपन या असेंबली त्रुटियों के कारण होने वाले विचलन को प्रभावी ढंग से समायोजित कर सकती है, जिससे साइडवॉल पर सही 100% संलयन सुनिश्चित होता है।
