०१ जाड प्लेट लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग
एरोस्पेस, नौकानयन आणि जहाजबांधणी, रेल्वे वाहतूक इत्यादी महत्त्वाच्या क्षेत्रांमधील मोठ्या उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये जाड प्लेटचे (जाडी ≥ २० मिमी) वेल्डिंग महत्त्वाची भूमिका बजावते. या घटकांची वैशिष्ट्ये म्हणजे त्यांची जास्त जाडी, गुंतागुंतीचे जोड-आकार आणि गुंतागुंतीचे सेवा वातावरण. वेल्डिंगच्या गुणवत्तेचा उपकरणाच्या कार्यक्षमतेवर आणि आयुष्यावर थेट परिणाम होतो. वेल्डिंगचा कमी वेग आणि स्पॅटरच्या गंभीर समस्यांमुळे, पारंपरिक गॅस शील्डेड वेल्डिंग पद्धतीला कमी वेल्डिंग कार्यक्षमता, जास्त ऊर्जा वापर आणि मोठा अवशिष्ट ताण यांसारख्या आव्हानांना सामोरे जावे लागते, ज्यामुळे सतत वाढणाऱ्या उत्पादनविषयक गरजा पूर्ण करणे कठीण होते. तथापि, लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान हे पारंपरिक वेल्डिंग तंत्रज्ञानापेक्षा वेगळे आहे. ते पारंपरिक वेल्डिंग तंत्रज्ञानाचे फायदे यशस्वीरित्या एकत्र आणते.लेझर वेल्डिंगआणि आर्क वेल्डिंगप्रमाणेच, ह्या तंत्रज्ञानामध्ये जास्त खोलीपर्यंत वेल्डिंग करण्याची क्षमता, जलद वेल्डिंग गती, उच्च कार्यक्षमता आणि उत्तम वेल्ड गुणवत्ता ही वैशिष्ट्ये आहेत, जसे की आकृती १ मध्ये दाखवले आहे. त्यामुळे, या तंत्रज्ञानाने व्यापक लक्ष वेधले आहे आणि काही प्रमुख क्षेत्रांमध्ये त्याचा वापर सुरू झाला आहे.
आकृती १ लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंगचे तत्त्व
०२ जाड पट्ट्यांच्या लेझर-आर्क संकरित वेल्डिंगवरील संशोधन
नॉर्वेजियन इन्स्टिट्यूट ऑफ इंडस्ट्रियल टेक्नॉलॉजी आणि स्वीडनमधील लुले युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजी यांनी ४५ मिमी जाडीच्या मायक्रो-अलॉइड हाय-स्ट्रेंथ लो-अलॉय स्टीलसाठी १५ किलोवॅट शक्तीखाली कंपोझिट वेल्डेड जोडांच्या स्ट्रक्चरल युनिफॉर्मिटीचा अभ्यास केला. ओसाका युनिव्हर्सिटी आणि इजिप्तच्या सेंट्रल मेटलर्जिकल रिसर्च इन्स्टिट्यूटने २० किलोवॅट फायबर लेसरचा वापर करून, तळाच्या उंचवट्याची समस्या सोडवण्यासाठी बॉटम लाइनरचा वापर करत, २५ मिमी जाडीच्या प्लेट्सच्या सिंगल-पास लेसर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग प्रक्रियेवर संशोधन केले. डॅनिश फोर्स टेक्नॉलॉजी कंपनीने ३२ किलोवॅट शक्तीवर ४० मिमी जाडीच्या स्टील प्लेट्सच्या हायब्रीड वेल्डिंगवर संशोधन करण्यासाठी दोन १६ किलोवॅट डिस्क लेसर सिरीजमध्ये वापरले, ज्यामुळे आकृती २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, ऑफशोअर पवन ऊर्जा टॉवरच्या पायाच्या वेल्डिंगमध्ये उच्च-शक्तीच्या लेसर-आर्क वेल्डिंगचा वापर अपेक्षित असल्याचे दिसून येते. हार्बिन वेल्डिंग कंपनी लिमिटेड ही देशात उच्च-शक्तीच्या सॉलिड लेसर-मेल्टिंग इलेक्ट्रोड आर्क हायब्रीड हीट सोर्स वेल्डिंगचे कोअर टेक्नॉलॉजी आणि इक्विपमेंट इंटिग्रेशन टेक्नॉलॉजीमध्ये प्राविण्य मिळवणारी पहिली कंपनी आहे. माझ्या देशात उच्च-स्तरीय उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये उच्च-शक्तीचे सॉलिड लेझर-ड्युअल-वायर मेल्टिंग इलेक्ट्रोड आर्क हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान आणि उपकरणे यशस्वीरित्या लागू करण्याची ही पहिलीच वेळ आहे.
आकृती २. लेझर प्रतिष्ठापन आराखड्याचा आकृतीबंध
देश-विदेशातील जाड पट्ट्यांच्या लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंगच्या सद्यस्थितीतील संशोधनानुसार, असे दिसून येते की लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग पद्धत आणि अरुंद खाच (नॅरो गॅप ग्रूव्ह) यांच्या संयोगाने जाड पट्ट्यांचे वेल्डिंग साध्य करता येते. जेव्हा लेझरची शक्ती १०,००० वॅट्सपेक्षा जास्त वाढते, तेव्हा उच्च-ऊर्जा लेझरच्या प्रदीपनाखाली, पदार्थाचे बाष्पीभवन वर्तन, लेझर आणि प्लाझ्मा यांच्यातील आंतरक्रिया प्रक्रिया, वितळलेल्या द्रवाच्या प्रवाहाची स्थिर स्थिती, उष्णता हस्तांतरण यंत्रणा आणि वेल्डच्या धातुशास्त्रीय वर्तनामध्ये कमी-अधिक प्रमाणात बदल घडतात. जशी शक्ती १०,००० वॅट्सपेक्षा जास्त वाढते, तशी शक्ती घनतेतील वाढ लहान छिद्राजवळील भागातील बाष्पीभवनाची तीव्रता वाढवते आणि प्रतिक्षेप बल (रिकॉइल फोर्स) लहान छिद्राच्या स्थिरतेवर आणि वितळलेल्या द्रवाच्या प्रवाहावर थेट परिणाम करते, ज्यामुळे वेल्डिंग प्रक्रियेवर परिणाम होतो. या बदलांचा लेझर आणि त्याच्या संयुक्त वेल्डिंग प्रक्रियांच्या अंमलबजावणीवर लक्षणीय परिणाम होतो. वेल्डिंग प्रक्रियेतील या वैशिष्ट्यपूर्ण घटना प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्षपणे वेल्डिंग प्रक्रियेची स्थिरता काही प्रमाणात दर्शवतात आणि वेल्डची गुणवत्ता देखील ठरवू शकतात. लेझर आणि आर्क या दोन उष्णता स्रोतांच्या युग्मन प्रभावामुळे, हे दोन्ही उष्णता स्रोत आपापल्या वैशिष्ट्यांचा पुरेपूर वापर करू शकतात आणि केवळ लेझर वेल्डिंग व आर्क वेल्डिंगच्या तुलनेत अधिक चांगले वेल्डिंग परिणाम मिळवू शकतात. लेझर ऑटोजेनस वेल्डिंग पद्धतीच्या तुलनेत, या वेल्डिंग पद्धतीमध्ये मजबूत गॅप अनुकूलता आणि मोठी वेल्ड करण्यायोग्य जाडी हे फायदे आहेत. जाड प्लेट्सच्या अरुंद गॅप लेझर वायर फिलिंग वेल्डिंग पद्धतीच्या तुलनेत, यामध्ये उच्च वायर मेल्टिंग कार्यक्षमता आणि चांगला ग्रूव्ह फ्यूजन प्रभाव हे फायदे आहेत. याव्यतिरिक्त, लेझरचे आर्ककडे होणारे आकर्षण आर्कची स्थिरता वाढवते, ज्यामुळे लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग पारंपरिक आर्क वेल्डिंगपेक्षा अधिक वेगवान होते.लेझर फिलर वायर वेल्डिंगतुलनेने उच्च वेल्डिंग कार्यक्षमतेसह.
०३ उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग अनुप्रयोग
जहाजबांधणी उद्योगात उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. जर्मनीतील मेयर शिपयार्डने जहाजाच्या तळाच्या सपाट प्लेट्स आणि स्टिफनर्सच्या वेल्डिंगसाठी १२ किलोवॅट क्षमतेची CO2 लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग उत्पादन लाइन स्थापित केली आहे, ज्यामुळे एकाच वेळी २० मीटर लांबीचे फिललेट वेल्ड्स तयार होतात आणि विरूपणाचे प्रमाण २/३ ने कमी होते. जीईने (GE) युएसएस साराटोगा या विमानवाहू जहाजाच्या वेल्डिंगसाठी २० किलोवॅट कमाल आउटपुट पॉवर असलेली फायबर लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग प्रणाली विकसित केली, ज्यामुळे ८०० टन वेल्ड मेटलची बचत झाली आणि मनुष्य-तासांमध्ये ८०% घट झाली, जसे की आकृती ३ मध्ये दाखवले आहे. CSSC 725 मध्ये २० किलोवॅट क्षमतेची फायबर लेझर उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग प्रणाली वापरली जाते, ज्यामुळे वेल्डिंगमधील विरूपण ६०% ने कमी होते आणि वेल्डिंगची कार्यक्षमता ३००% ने वाढते. शांघाय वायगाओकियाओ शिपयार्ड १६ किलोवॅट क्षमतेची फायबर लेझर उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग प्रणाली वापरते. उत्पादन लाइनमध्ये ४-२५ मिमी जाडीच्या स्टील प्लेट्सचे एकतर्फी सिंगल-पास वेल्डिंग आणि दुतर्फा फॉर्मिंग साध्य करण्यासाठी लेझर हायब्रीड वेल्डिंग + मॅग वेल्डिंगचे नवीन प्रक्रिया तंत्रज्ञान वापरले जाते. उच्च-शक्तीचे लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान चिलखती वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. त्याची वेल्डिंग वैशिष्ट्ये आहेत: जास्त जाडीच्या जटिल धातूच्या संरचनांचे वेल्डिंग, कमी खर्च आणि उच्च-कार्यक्षम उत्पादन.
आकृती ३. युएसएस सारा टोगा विमानवाहू जहाज
उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान सुरुवातीला काही औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये लागू केले गेले आहे आणि मध्यम व मोठ्या जाडीच्या भिंती असलेल्या मोठ्या संरचनांच्या कार्यक्षम उत्पादनासाठी ते एक महत्त्वाचे साधन बनेल. सध्या, उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंगच्या कार्यप्रणालीवर संशोधनाचा अभाव आहे, ज्याला अधिक बळकट करण्याची गरज आहे, जसे की फोटोप्लाझ्मा आणि आर्कमधील आंतरक्रिया आणि आर्क व वितळलेल्या पूलमधील आंतरक्रिया. उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग प्रक्रियेमध्ये अजूनही अनेक न सुटलेले प्रश्न आहेत, जसे की मर्यादित प्रक्रिया मर्यादा, वेल्ड संरचनेचे असमान यांत्रिक गुणधर्म आणि गुंतागुंतीचे वेल्डिंग गुणवत्ता नियंत्रण. औद्योगिक-दर्जाच्या लेझर्सची आउटपुट पॉवर हळूहळू वाढत असल्यामुळे, उच्च-शक्ती लेझर-आर्क हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान वेगाने विकसित होईल आणि विविध नवीन लेझर हायब्रीड वेल्डिंग तंत्रज्ञान सतत उदयास येत राहतील. स्थानिकीकरण, मोठे प्रमाण आणि बुद्धिमानीकरण हे भविष्यात उच्च-शक्ती लेझर वेल्डिंग उपकरणांच्या विकासातील महत्त्वाचे प्रवाह असतील.
पोस्ट करण्याची वेळ: २४ एप्रिल २०२४
