हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी|लेजर बीम दोलन के तहत लेजर वायर फिलिंग वेल्डिंग में प्रक्रिया स्थिरता का विश्लेषण और सुधार

01 पेपर परिचय:

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का उपयोग इसके उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध के कारण परमाणु ऊर्जा, जहाज निर्माण और दबाव वाहिकाओं जैसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। इन क्षेत्रों में मोटे प्लेट संरचनात्मक घटकों के निर्माण के लिए, उच्च घनत्व वाली लेजर वेल्डिंग पारंपरिक आर्क वेल्डिंग पर लाभ प्रदान करती है, जैसे कम गर्मी इनपुट और तेज वेल्डिंग गति, जो संयुक्त प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करती है। हालाँकि, पारंपरिक लेज़र वायर वेल्डिंग को मोटी{{5}प्लेट संकीर्ण{{6}गैप वेल्डिंग पर लागू करने पर महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। एक ओर, गहरी पैठ प्राप्त करने के लिए, वेल्डिंग प्रक्रिया आमतौर पर "कीहोल" मोड का उपयोग करती है, लेकिन यह गहरा और संकीर्ण कीहोल बेहद अस्थिर होता है, ढहने और गैस फंसने का खतरा होता है, जिससे वेल्ड में बड़ी संख्या में सरंध्रता दोष होते हैं। दूसरी ओर, जबकि अधिक स्थिर "हीट कंडक्शन" मोड का उपयोग सरंध्रता को कम कर सकता है, इसकी प्रवेश गहराई बहुत उथली है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्डिंग दक्षता कम होती है और मोटी प्लेट वेल्डिंग को पूरा करने के लिए अधिक वेल्ड पास की आवश्यकता होती है। इससे न केवल संचयी ताप इनपुट और अवशिष्ट तनाव बढ़ता है बल्कि केंद्रित लेजर ऊर्जा के कारण ग्रूव साइडवॉल पर संलयन की कमी भी हो सकती है। इसलिए, वेल्डिंग स्थिरता सुनिश्चित करते हुए सरंध्रता और संलयन की कमी जैसे दोषों से प्रभावी ढंग से कैसे बचा जाए, यह एक तकनीकी बाधा है जिसे मोटी प्लेट लेजर वेल्डिंग के क्षेत्र में तत्काल संबोधित करने की आवश्यकता है। उपरोक्त चुनौतियों का समाधान करने के लिए, एक उन्नत ऊर्जा नियंत्रण विधि के रूप में लेजर बीम ऑसिलेशन तकनीक काफी संभावनाएं दिखाती है। वेल्डिंग पथ के साथ लेजर बीम को उच्च आवृत्ति पर दोलन करके, लेजर ऊर्जा के वितरण को सक्रिय रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, और पिघले हुए पूल के द्रव गतिशीलता व्यवहार में सुधार किया जा सकता है, इस प्रकार वेल्डिंग प्रक्रिया और वेल्ड गठन की स्थिरता पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

02 पूर्ण पाठ सारांश:

यह अध्ययन सहजता से दोलन प्रौद्योगिकी के महत्वपूर्ण प्रभावों को प्रदर्शित करता है: दोलन आवृत्ति और आयाम की शुरूआत के साथ, आमतौर पर पारंपरिक तरीकों में पाए जाने वाले घने छिद्रों को प्रभावी ढंग से दबा दिया जाता है, यहां तक ​​कि पूर्ण उन्मूलन के बिंदु तक भी। हालाँकि, इस शोध का मूल्य इससे कहीं अधिक है; इसका सार उच्च गति फोटोग्राफी जैसी उन्नत तकनीकों के माध्यम से अंतर्निहित भौतिक तंत्र के गहन रहस्योद्घाटन में निहित है। अध्ययन में पाया गया कि दोलन तकनीक वेल्डिंग प्रक्रिया को दो तरह से नया आकार देती है। सबसे पहले, यह मूल रूप से गहरे, हिंसक रूप से उतार-चढ़ाव वाले "कीहोल" को एक व्यापक, अधिक स्थिर और लंबे समय तक चलने वाले पिघले हुए चैनल में बदल देता है। यह न केवल स्रोत पर बुलबुले के निर्माण को कम करता है, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह पहले से ही बन चुके बुलबुले के लिए पर्याप्त ऊपर की ओर भागने का मार्ग प्रदान करता है। दूसरा, उच्च -आवृत्ति दोलन पिघले हुए पूल में एक मजबूत भंवर सरगर्मी प्रभाव उत्पन्न करता है। यह सरगर्मी क्रिया, एक ओर, ग्रूव साइडवॉल में गर्मी को समान रूप से वितरित करती है, जिससे अपूर्ण संलयन की समस्या पूरी तरह से हल हो जाती है; दूसरी ओर, यह एक उत्तेजक की तरह काम करता है, सक्रिय रूप से पिघले हुए पूल को उत्तेजित करता है, बुलबुले को जमने के मोर्चे से अलग करने में मदद करता है और उनके निष्कासन को तेज करता है। इसके अलावा, यह मजबूत पिघला हुआ पूल प्रवाह वेल्ड सीम की सूक्ष्म संरचना को अनुकूलित करता है, मोटे स्तंभ अनाज के विकास को बाधित करता है और अनाज शोधन को बढ़ावा देता है, जिससे बेहतर यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने की नींव रखी जाती है। अंत में, 40 मिमी मोटे दोष मुक्त वेल्डेड जोड़ों की सफल तैयारी, गैर-विनाशकारी परीक्षण परिणामों से प्रमाणित, सिद्धांत से अभ्यास तक इस तकनीक के पूर्ण बंद लूप की शक्तिशाली रूप से पुष्टि करती है, जो मोटी प्लेट लेजर वेल्डिंग के इंजीनियरिंग अनुप्रयोग के लिए अमूल्य सैद्धांतिक मार्गदर्शन और प्रक्रिया समाधान प्रदान करती है।

03 छवि और पाठ विश्लेषण
चित्र 1 स्पष्ट रूप से इस अध्ययन में उपयोग किए गए प्रयोगात्मक सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन को दिखाता है, जो संकीर्ण -गैप लेजर ऑसिलेटिंग वायर{{2}फ़ीड वेल्डिंग सिद्धांत का एक योजनाबद्ध आरेख है। कई मुख्य घटकों को विस्तार से दर्शाया गया है: एक उच्च {{4}शक्ति वाला लेजर हेड लंबवत रूप से नीचे की ओर विकिरण करता है, इसकी लेजर किरण एक संकीर्ण {{5}गैप ग्रूव के साथ मोटी प्लेट वर्कपीस पर केंद्रित होती है; एक तार फीडिंग तंत्र लेजर बीम और पिघले हुए पूल के बीच इंटरेक्शन क्षेत्र में साइड और सामने से वेल्डिंग तार को सटीक रूप से फीड करता है, जिससे वेल्ड के लिए भराव धातु प्रदान की जाती है; साथ ही, उच्च तापमान पर पिघली हुई धातु को ऑक्सीकरण से रोकने के लिए एक सुरक्षात्मक गैस नोजल समाक्षीय या पार्श्व रूप से अक्रिय गैस को बाहर निकालता है। एक विस्तृत योजनाबद्ध वृत्त स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि लेजर स्पॉट, वेल्डिंग दिशा के साथ चलते समय, X-Y विमान में एक पूर्व निर्धारित प्रक्षेपवक्र के साथ उच्च आवृत्ति आवधिक गति से भी गुजरता है।

चित्र 2,

गैर-{0}विनाशकारी एक्स-रे निरीक्षण छवियों के माध्यम से, सरंध्रता दोषों को दबाने में लेजर बीम दोलन की निर्णायक भूमिका को स्पष्ट रूप से प्रकट किया जाता है। इस आंकड़े में आम तौर पर विभिन्न वेल्डिंग स्थितियों के तहत वेल्ड की आंतरिक गुणवत्ता की तुलना करते हुए कई परस्पर जुड़ी एक्स रे छवियां शामिल होती हैं। बाईं ओर बेसलाइन नमूना (बिना दोलन के) कई घने छिद्रों से भरा एक वेल्ड सीम दिखाता है। ये काले धब्बे दर्शाते हैं कि पारंपरिक गहरी पैठ वेल्डिंग मोड में, बड़ी मात्रा में गैस फंस जाती है और तेजी से जमने वाली धातु द्वारा पकड़ ली जाती है, जिससे गंभीर दोष हो जाते हैं। हालाँकि, दाईं ओर की छवियां विभिन्न दोलन मापदंडों को लागू करने के बाद परिणाम दिखाती हैं। हम स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि जैसे-जैसे दोलन आयाम बढ़ता है, वेल्ड सीम में छिद्रों की संख्या तेजी से कम हो जाती है, और उनका वितरण विरल हो जाता है। जब दोलन मापदंडों को एक विशिष्ट मूल्य के लिए अनुकूलित किया जाता है, तो वेल्ड सीम में सरंध्रता दोष लगभग पूरी तरह से समाप्त हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक घना और साफ वेल्ड सीम बनता है। निष्कर्ष यह है कि लेज़र बीम दोलन मोटी {{10}प्लेट संकीर्ण-गैप लेज़र वेल्डिंग में सरंध्रता दोषों को दबाने का एक अत्यंत प्रभावी साधन है। यह दर्शाता है कि ऊर्जा वितरण को तर्कसंगत रूप से नियंत्रित करके, वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता में मौलिक रूप से सुधार किया जा सकता है, जो उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया पथ प्रदान करता है।

चित्र 3 वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान पिघली हुई पूल सतह पर "कीहोल" के गतिशील व्यवहार को पकड़ने और तुलना करने के लिए उच्च गति कैमरा तकनीक का उपयोग करता है। इस आंकड़े में आम तौर पर अनुक्रमिक छवियों या वीडियो फ़्रेम के दो सेट शामिल होते हैं। गैर-दोलन स्थितियों के तहत, छवियां दिखाती हैं कि कीहोल का उद्घाटन बहुत संकीर्ण है और इसकी आकृति विज्ञान बेहद अस्थिर है, जो हिंसक उतार-चढ़ाव, लगातार संकुचन और ढहने का प्रदर्शन करता है। यह अस्थिर व्यवहार पिघली हुई धातु की अशांति, परिरक्षण गैस के फंसने और बुलबुले बनने का प्रत्यक्ष कारण है। इसके विपरीत, अनुकूलित दोलन मापदंडों को लागू करने के बाद, कीहोल आकृति विज्ञान मौलिक रूप से बदल जाता है: इसका उद्घाटन काफी व्यापक और गोल हो जाता है, और यह वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान काफी विस्तारित जीवनकाल के साथ अपेक्षाकृत स्थिर रूप बनाए रखता है।

चित्र 4 अनुकूलित लेजर ऑसिलेटिंग वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करके 40 मिमी मोटी स्टेनलेस स्टील प्लेट की बट वेल्डिंग का अंतिम परिणाम दिखाता है। यह छवि पॉलिश और नक़्क़ाशीदार वेल्ड सीम की एक मैक्रोस्कोपिक क्रॉस-अनुभागीय मेटलोग्राफ़िक तस्वीर है, जो नीचे से ऊपर तक पूरे संयुक्त क्षेत्र को पूरी तरह से प्रदर्शित करती है। छवि से पता चलता है कि वेल्ड मोतियों की दर्जनों परतों द्वारा गठित वेल्ड सीम, दोनों तरफ बेस मेटल बेवल के साथ सही धातुकर्म बंधन प्राप्त करता है, बिना किसी दृश्य दोष जैसे कि संलयन की कमी, स्लैग समावेशन या दरार के बिना। प्रत्येक वेल्ड मनका परत एक समान और सघन होती है, जिसमें परतों के बीच सहज संक्रमण होता है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि, एक्स-रे निरीक्षण परिणामों के साथ मिलकर, यह साबित होता है कि इसकी पूरी मोटाई में वेल्ड सीम के भीतर छिद्र जैसे कोई वॉल्यूमेट्रिक दोष नहीं हैं। यह सफलतापूर्वक सत्यापित करता है कि लेज़र बीम ऑसीलेशन तकनीक न केवल एकल {{9} पास वेल्डिंग में उत्कृष्ट प्रदर्शन करती है, बल्कि अत्यधिक मांग वाली आवश्यकताओं के साथ मोटी प्लेटों की मल्टी {{10} परत, मल्टी - पास वेल्डिंग पर भी सफलतापूर्वक लागू की जा सकती है। यह इंगित करता है कि प्रौद्योगिकी में एक स्थिर प्रक्रिया विंडो और अच्छी पुनरावृत्ति है, जिसमें प्रमुख इंजीनियरिंग अनुप्रयोग समस्याओं को हल करने की काफी क्षमता है, और प्रयोगशाला अनुसंधान परिणामों के एक विश्वसनीय और उच्च गुणवत्ता वाले मोटी प्लेट वेल्डिंग समाधान में सफल परिवर्तन का प्रतीक है।

04 निष्कर्ष:

यह पेपर 40 मिमी मोटी 316L स्टेनलेस स्टील की संकीर्ण {0}अंतराल तार {{1}फेड वेल्डिंग में प्रमुख दोषों (छिद्रता और संलयन की कमी) को संबोधित करने में लेजर बीम दोलन प्रौद्योगिकी की महत्वपूर्ण प्रभावशीलता को व्यवस्थित रूप से विस्तार से बताता है और सत्यापित करता है। पारंपरिक गहरी पैठ वेल्डिंग की चुनौतियों का सामना करते हुए, जो कि कीहोल अस्थिरता और संकेंद्रित ऊर्जा के कारण संलयन की कमी के कारण महत्वपूर्ण सरंध्रता से ग्रस्त है, यह अध्ययन दर्शाता है कि लेजर बीम की उच्च आवृत्ति परिपत्र दोलन शुरू करने से वेल्ड सीम के भीतर सरंध्रता दोषों को पूरी तरह से खत्म किया जा सकता है और वेल्डिंग की गुणवत्ता में काफी सुधार हो सकता है। मुख्य मूल्य इसके गहन यंत्रवत विश्लेषण में निहित है। उच्च गति फोटोग्राफी का उपयोग करते हुए, अध्ययन से पता चलता है कि दोलन तकनीक वेल्डिंग मोड को एक गहरे, अस्थिर कीहोल से एक विस्तृत, उथले, स्थिर और लंबे समय तक चलने वाले खुले पिघले हुए पूल में बदल देती है। यह स्थिर पिघला हुआ चैनल मूल रूप से गैस के फंसने को कम करता है और किसी भी आकस्मिक रूप से बने बुलबुले के लिए पर्याप्त निकास पथ और समय प्रदान करता है, इस प्रकार पिघले हुए पूल को प्रभावी ढंग से शुद्ध करता है। इसके साथ ही, उच्च आवृत्ति दोलन पिघले हुए पूल में एक मजबूत भंवर सरगर्मी प्रभाव उत्पन्न करता है। यह सक्रिय पिघला हुआ धातु प्रवाह न केवल ग्रूव साइडवॉल पर गर्मी को अधिक समान रूप से वितरित करता है, संलयन की कमी के जोखिम को संबोधित करता है, बल्कि सरगर्मी के माध्यम से अवशिष्ट बुलबुले के ऊपर की ओर गति को भी तेज करता है। इसके अलावा, यह मजबूत प्रवाह क्षेत्र जमने के दौरान मोटे स्तंभ के दानों की निरंतर वृद्धि को बाधित करता है, वेल्ड केंद्र क्षेत्र में समअक्षीय दानों के निर्माण को बढ़ावा देता है, अनाज शोधन प्राप्त करता है, और बेहतर संयुक्त यांत्रिक गुणों की नींव रखता है।