1 परिचय
लेजर वेल्डिंग अपनी उच्च परिशुद्धता और उच्च दक्षता के साथ औद्योगिक विनिर्माण में एक महत्वपूर्ण स्थान पर है। हालांकि, उच्च वेल्डिंग दक्षता और मोटी सामग्री कनेक्शन की खोज में, पारंपरिक उच्च - पावर लेजर वेल्डिंग ने अड़चन का सामना किया है। मजबूत प्लाज्मा प्लम, हिंसक रूप से पिघले हुए पूलों को मंथन करते हैं, और स्पैटर अपने आवेदन के आगे के विस्तार को सीमित करते हैं। इस संदर्भ में, शोधकर्ताओं ने अपना ध्यान एक विशेष प्रक्रिया वातावरण - वैक्यूम पर बदल दिया है। वैक्यूम लेजर वेल्डिंग तकनीक उच्च - पावर लेजर को कम - दबाव वातावरण के साथ अधिक से अधिक प्रवेश गहराई प्राप्त करने के लिए जोड़ती है। हाल के वर्षों में उच्च - पावर लेज़रों के तेजी से विकास के साथ, इस तकनीक ने एक नए जीवन की शुरुआत की है, जो महान अनुसंधान मूल्य और अनुप्रयोग क्षमता को दर्शाता है।
2। वैक्यूम लेजर वेल्डिंग और लेजर वेल्डिंग के बीच तुलना
वायुमंडलीय वातावरण में पारंपरिक लेजर वेल्डिंग की तुलना में, वैक्यूम में लेजर वेल्डिंग या कम - दबाव वातावरण इसकी शारीरिक प्रक्रिया और वेल्डिंग प्रभाव में मौलिक परिवर्तनों से गुजरना होगा। सबसे महत्वपूर्ण लाभ वेल्डिंग की गहराई में तेज वृद्धि है। प्रयोगात्मक डेटा की एक बड़ी मात्रा से पता चलता है कि जैसे -जैसे परिवेश का दबाव कम होता जाता है, वेल्डिंग पैठ की गहराई में काफी वृद्धि होगी, और कुछ शर्तों के तहत, यह वायुमंडलीय वातावरण में दो बार या उससे भी अधिक तक पहुंच सकता है। इस सुधार में "महत्वपूर्ण दबाव" अंतराल है, आमतौर पर 0.1 kPa और 10 kPa के बीच। जब परिवेश का दबाव इस सीमा से कम होता है, तो प्रवेश की गहराई की बढ़ती प्रवृत्ति संतृप्त हो जाएगी या यहां तक कि थोड़ा कम हो जाएगा। इसलिए, वैक्यूम लेजर वेल्डिंग 16 किलोवाट की एक लेजर शक्ति पर लगभग 50 मिमी की प्रवेश गहराई प्राप्त कर सकता है, जो वायुमंडलीय वातावरण में वेल्डिंग से परे है और इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के समान एक स्तर तक पहुंचता है, लेकिन आवश्यक वैक्यूम डिग्री इलेक्ट्रॉन बीम वेलिंग के मुकाबले परिमाण के दो आदेश हैं। इसी समय, वेल्ड की ज्यामिति भी बहुत अनुकूलित होती है, जो गहरा और संकरा हो जाती है, जो इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के समान एक गहरी और समानांतर वेल्ड आकारिकी बनती है। यह गहरा प्रभाव विशेष रूप से स्पष्ट होता है जब मध्यम गति (लगभग 3.0 मीटर/मिनट या उससे कम) पर वेल्डिंग करते हैं, और जब वेल्डिंग की गति 4 मीटर/मिनट से अधिक होती है, तो परिवेश के दबाव का प्रभाव नगण्य हो जाता है।
वैक्यूम वातावरण मौलिक रूप से पारंपरिक उच्च - पावर लेजर वेल्डिंग में प्लाज्मा प्लम समस्या को हल करता है। पारंपरिक वेल्डिंग में, लेजर और सामग्री की कार्रवाई से उत्पन्न धातु वाष्प एक उच्च - चमक प्लाज्मा प्लम का निर्माण करेगा, जो घटना लेजर को बिखेर देगा, अपवर्तित करेगा और अवशोषित करेगा, जिससे "परिरक्षण प्रभाव" का निर्माण होगा, जिससे वर्कपीस तक पहुंचने और पिघलने वाली गहराई और प्रक्रिया स्थिरता को प्रभावित किया जाएगा। एक वैक्यूम वातावरण में, जैसे -जैसे परिवेश का दबाव 101 kPa (वायुमंडलीय दबाव) से कम हो जाता है, प्लाज्मा प्लम का आकार और चमक तेजी से कम हो जाती है। जब दबाव 10 केपीए तक गिर जाता है, तो मजबूत ल्यूमिनेसेंस और स्पैटरिंग घटना मूल रूप से गायब हो जाती है; जब दबाव को 0.1 kPa तक कम कर दिया जाता है, तो प्लाज्मा प्लम लगभग पूरी तरह से दबा हुआ होता है और नग्न आंखों के लिए अदृश्य होता है। प्लाज्मा के गायब होने का मतलब है कि लेजर ऊर्जा को वर्कपीस की गहराई तक अधिक स्थिर और कुशलता से प्रेषित किया जा सकता है, जिससे पूरे वेल्डिंग प्रक्रिया को अधिक स्थिर हो जाता है।
प्रक्रिया स्थिरता में यह सुधार सीधे पिघले हुए पूल और कीहोल के गतिशील व्यवहार के अनुकूलन में परिलक्षित होता है, जो अंततः वेल्ड गुणवत्ता में एक छलांग की ओर जाता है। उच्च - स्पीड कैमरा टिप्पणियों में पाया गया कि वैक्यूम स्थितियों के तहत, कीहोल प्रवेश द्वार का औसत व्यास कम हो गया, और सतह पिघला हुआ पूल संकरा और अधिक स्थिर हो गया। X - रे रियल - समय की टिप्पणियों से पता चला कि वैक्यूम में कीहोल की गहराई में काफी वृद्धि हुई है, और कीहोल फ्रंट वॉल के झुकाव कोण में वृद्धि हुई है। अधिक स्थिर कीहोल और पिघला हुआ पूल प्रवाह वेल्डिंग दोषों को बहुत कम करता है जैसे कि पिघले हुए पूल में कीहोल पतन या हिंसक उतार -चढ़ाव के कारण छिद्र और स्पैटर, जिससे उच्च गुणवत्ता, घने और गैर- छिद्रपूर्ण वेल्ड्स प्राप्त होते हैं।
3। वैक्यूम लेजर वेल्डिंग का अनुप्रयोग
स्थिर प्रक्रिया के अपने महत्वपूर्ण लाभों के आधार पर, कोई स्पैटर और उच्च वेल्ड गुणवत्ता नहीं है, हालांकि वैक्यूम लेजर वेल्डिंग तकनीक अभी भी आवेदन के शुरुआती चरणों में है, इसने उच्च - ऑटोमोटिव उद्योग जैसे उच्च - की मांग सटीक निर्माण क्षेत्रों में काफी क्षमता दिखाई है। यह मोटर वाहन पावरट्रेन घटकों के निर्माण के लिए बहुत उपयुक्त है। जर्मनी में कुछ शोध संस्थानों और कंपनियों ने इसे सफलतापूर्वक ग्रह गियर रैक जैसे ट्रांसमिशन घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन पर लागू किया है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। वैक्यूम लेजर वेल्डिंग के माध्यम से, 25 मिमी की अधिकतम प्रवेश गहराई के साथ गियर घटकों के सटीक कनेक्शन को एक समय में पूरा किया जा सकता है। प्राप्त किया।
इसके अलावा, इस तकनीक ने मोटी प्लेट वेल्डिंग के क्षेत्र में बड़ी सफलताओं को भी प्राप्त किया है, कुशल, एकल - लेजर वेल्डिंग के लिए मोटी प्लेट वेल्डिंग पास करने के लिए एक नया रास्ता खोलना है, जो पारंपरिक रूप से मुख्य रूप से पतली प्लेट संरचनाओं के लिए उपयोग किया जाता है। वैक्यूम लेजर वेल्डिंग विभिन्न सामग्रियों जैसे संरचनात्मक स्टील, स्टेनलेस स्टील, निकल - आधारित मिश्र धातुओं, टाइटेनियम मिश्र धातुओं और यहां तक कि तांबे के मिश्र धातुओं की मोटी प्लेट वेल्डिंग में सक्षम है। शोध से पता चलता है कि 16 किलोवाट की लेजर पावर के साथ, 50 मिमी मोटी S690QL स्टील प्लेट और एक 38 मिमी निकेल - आधारित मिश्र धातु को एक बार में कम गति से वेल्डेड किया जा सकता है, जिसमें अच्छे वेल्ड गठन के साथ। यह शक्तिशाली क्षमता इसे मोटी प्लेट वेल्डिंग के क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग की स्थिति को सीधे चुनौती देने में सक्षम बनाती है, और इसमें अतिरिक्त फायदे जैसे कम वैक्यूम आवश्यकताएं और कोई एक्स - किरण विकिरण सुरक्षा मुद्दे भी हैं।
वैक्यूम लेजर वेल्डिंग तकनीक पारंपरिक उच्च - पावर वेल्डिंग में प्लाज्मा हस्तक्षेप और अस्थिर पिघला हुआ पूल जैसे अड़चनों को प्रभावी ढंग से ओवरमेट करती है, जो लेजर वेल्डिंग को कम - दबाव वातावरण में रखकर। इस तकनीक का सबसे महत्वपूर्ण लाभ यह है कि यह वेल्डिंग पैठ को बहुत बढ़ा सकता है, जो आमतौर पर वायुमंडलीय वातावरण से दोगुना से अधिक तक पहुंच सकता है, और इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के समान गहरे और समानांतर वेल्ड्स का निर्माण कर सकता है, जबकि आवश्यक वैक्यूम डिग्री इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग की तुलना में बहुत कम है। यह प्रदर्शन छलांग वैक्यूम वातावरण द्वारा प्लाज्मा प्लम के प्रभावी दमन के कारण है, जिससे ऊर्जा उपयोग और प्रक्रिया स्थिरता में सुधार होता है; इसी समय, अधिक स्थिर कीहोल और पिघला हुआ पूल गतिशील व्यवहार भी छिद्रों और स्पैटर जैसे दोषों को बहुत कम करता है, और उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड प्राप्त करता है। इन फायदों के साथ, वैक्यूम लेजर वेल्डिंग को सफलतापूर्वक ऑटोमोटिव पावरट्रेन घटकों के सटीक निर्माण और एकल - विभिन्न सामग्रियों की मोटी प्लेटों की वेल्डिंग पास करने के लिए लागू किया गया है, जो इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग को चुनौती देने की क्षमता दिखाता है।
