हुआज़होंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय|फोकस के लिए एक नवीन बीम आकार देने की विधि-उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग प्रक्रियाओं में ट्यून करने योग्य गॉसियन रिंग मोड लेजर

01 पेपर अवलोकन

लेजर प्रसंस्करण के क्षेत्र में, विशेष रूप से गहरी पैठ वेल्डिंग में, पारंपरिक एकल गाऊसी बीम, हालांकि ऊर्जा घनत्व में उच्च है, अक्सर अत्यधिक केंद्रित ऊर्जा वितरण का परिणाम होता है, जो आसानी से कीहोल अस्थिरता, छींटे और सरंध्रता जैसे दोषों का कारण बन सकता है। इन मुद्दों को संबोधित करने के लिए, अकादमिक समुदाय ने ऊर्जा फैलाने के लिए बेसेल बीम या कुंडलाकार बीम का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है, जिनमें से समायोज्य रिंग मोड (एआरएम) लेजर पिघले हुए पूल को प्रभावी ढंग से स्थिर करने और दोषों को दबाने के लिए सिद्ध हुए हैं। हालाँकि, मौजूदा मिश्रित बीम समाधानों को आमतौर पर उच्च लागत, निश्चित फोकल लंबाई और स्थानिक ऊर्जा वितरण की सीमित समायोजन क्षमता जैसी समस्याओं का सामना करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, पारंपरिक रिंग लेजर को अक्सर गाऊसी और रिंग बीम को एक ही फोकल प्लेन पर रखने की आवश्यकता होती है, जो मोटी प्लेट वेल्डिंग में विभिन्न फोकल पदों के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इन सीमाओं को दूर करने के लिए, यह अध्ययन एक नवीन बीम आकार देने की विधि का प्रस्ताव करता है -एडजस्टेबल फोकस गॉसियन-रिंग मोड (एएफजीआरएम) लेजर। यह विधि एक मानक गॉसियन लेजर स्रोत को अलग-अलग फोकल लंबाई, समायोज्य पावर अनुपात और रिंग रेडी के साथ एक समग्र बीम में परिवर्तित करने के लिए कम लागत वाले 'सिंगल फ्रीफॉर्म मिरर' का उपयोग करती है, जिसका लक्ष्य गहरी पैठ और कम दोष दोनों के साथ उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग प्राप्त करना है।

02 पूर्ण पाठ अवलोकन

यह अध्ययन एक अभिनव बीम आकार देने की विधि का प्रस्ताव करता है, अर्थात् एक मानक गाऊसी लेजर स्रोत को एक अनुकूलित एकल फ्रीफॉर्म सतह दर्पण को डिजाइन करके, स्वतंत्र रूप से समायोज्य फोकल लंबाई, पावर अनुपात और रिंग त्रिज्या के साथ एक समायोज्य - फोकस गाऊसी {{1} रिंग मोड (एएफजीआरएम) लेजर में परिवर्तित करना। यह तकनीक चतुराई से बीम के स्थानिक पृथक्करण और पुनर्संयोजन को प्राप्त करती है, जिससे केंद्रीय गॉसियन बीम प्रवेश को बढ़ाने के लिए एक नकारात्मक डिफोकस स्थिति को अपनाने की अनुमति देता है, जबकि बाहरी रिंग बीम पिघले हुए पूल का विस्तार और स्थिर करने के लिए वर्कपीस की सतह पर ध्यान केंद्रित करता है। यह प्रभावी रूप से पारंपरिक उच्च -शक्ति गहरी पैठ वेल्डिंग में मुद्दों को संबोधित करता है, जहां केंद्रित ऊर्जा पिघले हुए पूल अस्थिरता और सरंध्रता दोष का कारण बन सकती है। 16 मिमी मोटी SUS304 स्टेनलेस स्टील प्लेटों पर किए गए वेल्डिंग प्रयोगों से पता चला कि समान शक्ति के पारंपरिक गाऊसी लेजर की तुलना में, इष्टतम शक्ति अनुपात (8:2) के साथ AFGRM लेजर ने न केवल वेल्ड प्रवेश को 37.0% तक बढ़ाया, बल्कि छिद्र को 17.58% से 0.24% तक कम कर दिया, यह दर्शाता है कि कम लागत और अत्यधिक विश्वसनीय समाधान के रूप में इस तकनीक में मोटी की गुणवत्ता में सुधार करने की काफी संभावनाएं हैं। प्लेट गहरी पैठ वेल्डिंग।

आरेख विश्लेषण में चित्र 1 8:4 के शक्ति अनुपात के साथ एकल फ्रीफॉर्म दर्पण द्वारा आकार देने के बाद बीम प्रसार के अनुरूपित परिणाम दिखाता है। यह दर्शाता है कि एक एकल फ्रीफ़ॉर्म दर्पण लेज़र को एक केंद्रीय किरण और एक वलय के आकार की किरण में आकार दे सकता है, और प्रसार के दौरान पृथक्करण से पुनर्संयोजन तक विकास प्राप्त कर सकता है, एक स्पष्ट ऊर्जा वितरण और नियंत्रणीय अनुपात के साथ फोकल क्षेत्र में एक समग्र स्थान बना सकता है। यह परिणाम छोटे स्थान के आकार और केंद्रीय से {{6}परिधीय ऊर्जा के सटीक नियंत्रण दोनों को प्राप्त करने में इस बीम आकार प्रणाली की प्रभावशीलता को मान्य करता है।

चित्र 1 एएफजीआरएम प्रणाली में आकार देने के बाद बीम प्रसार का योजनाबद्ध अनुकरण: (ए) समग्र लेजर प्रसार पैटर्न (बी) 297 मिमी पर बीम पैटर्न: (बी1)-(बी2) 297 मिमी पर लेजर पावर घनत्व वितरण और 3डी डिस्प्ले। (सी) 300 मिमी पर बीम पैटर्न: (सी1)-(सी2) लेजर पावर घनत्व वितरण और 300 मिमी पर 3डी डिस्प्ले।

चित्र 2 एएफजीआरएम मिश्रित बीम और एक पारंपरिक गाऊसी बीम के साथ बने वेल्ड के क्रॉस-अनुभागीय आकारिकी की तुलना करता है। परिणाम बताते हैं कि पारंपरिक गॉसियन बीम एक विशिष्ट V-आकार का वेल्ड बनाता है, जिसमें कुल शक्ति बढ़ने के साथ प्रवेश की गहराई काफी बढ़ जाती है। इसके विपरीत, एएफजीआरएम बीम एक स्थिर "टी - आकार" वेल्ड का उत्पादन करता है, जिसमें प्रवेश की गहराई शुरू में बढ़ती है और फिर कुंडलाकार बीम की शक्ति बढ़ने के साथ स्थिर हो जाती है, जिससे 8:2 शक्ति अनुपात पर अधिकतम प्रवेश प्राप्त होता है। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि एएफजीआरएम बीम केंद्रीय-कुंडलाकार ऊर्जा मॉड्यूलेशन के माध्यम से वेल्ड आकृति विज्ञान और प्रवेश गहराई को नियंत्रित करके बेहतर गहरी पैठ वेल्डिंग प्राप्त कर सकता है।

चित्र 2 पारंपरिक गॉसियन लेजर और एएफजीआरएम लेजर वेल्डिंग के बीच वेल्ड सीम आकृति विज्ञान की तुलना

चित्र 3 से पता चलता है कि अनुदैर्ध्य क्रॉस - अनुभागीय आकृति विज्ञान वेल्ड के अंदर छिद्रों की वितरण विशेषताओं को सहजता से प्रतिबिंबित कर सकता है। पारंपरिक गॉसियन लेज़रों की तुलना में, एएफजीआरएम लेज़र समान गॉसियन मोड पावर और कुल पावर स्थितियों के तहत वेल्ड में छिद्रों की संख्या को काफी कम कर देते हैं। इस बीच, लेज़र शक्ति में वृद्धि के साथ, पारंपरिक गॉसियन लेज़र वेल्डिंग में छिद्रों के अनुपात में गिरावट देखी गई है, जो मुख्य रूप से पिघले हुए पूल में तरल धातु के बढ़े हुए प्रवाह के लिए जिम्मेदार है। कुंडलाकार लेजर की शुरूआत छिद्र निर्माण को और दबा देती है, जो दर्शाता है कि पिघले हुए पूल की गतिशीलता और गैस निकास की स्थितियों में सुधार करने में उनका स्पष्ट लाभ है।

04 निष्कर्ष

इस अध्ययन ने एकल फ्रीफॉर्म दर्पण के आधार पर एक उपन्यास बीम आकार देने की विधि को सफलतापूर्वक विकसित किया, जो मोटी प्लेट लेजर वेल्डिंग के लिए एक कुशल और कम लागत वाला समाधान प्रदान करता है। मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार हैं: 1. नवोन्मेषी डिजाइन: एएफजीआरएम लेजर अवधारणा को प्रस्तावित और मान्य किया गया था, जिससे गाऊसी और रिंग आकार के मोड के स्थानिक पृथक्करण और एक एकल परावर्तक के माध्यम से फोकल लंबाई का स्वतंत्र समायोजन प्राप्त हुआ। पारंपरिक लेज़रों की तुलना में 98.6%, वेल्डिंग की गुणवत्ता को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाता है। अनुप्रयोग संभावनाएँ: यह तकनीक न केवल गहरी पैठ वेल्डिंग में गहरी पैठ और उच्च गुणवत्ता प्राप्त करने की चुनौती को संबोधित करती है, बल्कि रिफ्लेक्टर की अपेक्षाकृत कम लागत और उच्च शक्ति सहनशीलता (30 किलोवाट) के कारण औद्योगिक उत्पादन में महंगे एआरएम लेजर को बदलने की भी बड़ी क्षमता रखती है।