वेगवेगळ्या कोर व्यासांसह लेसरच्या वेल्डिंग प्रभावांची तुलना

लेझर वेल्डिंगसतत किंवा स्पंदित लेसर बीम वापरून साध्य करता येते. ची तत्त्वेलेसर वेल्डिंगउष्णता वाहक वेल्डिंग आणि लेसर खोल प्रवेश वेल्डिंगमध्ये विभागले जाऊ शकते. जेव्हा उर्जा घनता 104~105 W/cm2 पेक्षा कमी असते, तेव्हा ते उष्णता वाहक वेल्डिंग असते. यावेळी, प्रवेशाची खोली उथळ आहे आणि वेल्डिंगची गती कमी आहे; जेव्हा उर्जा घनता 105~107 W/cm2 पेक्षा जास्त असते, तेव्हा उष्णतेमुळे धातूचा पृष्ठभाग "छिद्रांमध्ये" अवतल असतो, ज्यामुळे खोल प्रवेश वेल्डिंग तयार होते, ज्यामध्ये वेगवान वेल्डिंग गती आणि मोठे गुणोत्तर ही वैशिष्ट्ये आहेत. थर्मल वहन तत्त्वलेसर वेल्डिंगआहे: लेसर रेडिएशन प्रक्रिया करण्यासाठी पृष्ठभाग गरम करते, आणि पृष्ठभागाची उष्णता थर्मल वहनातून आतील भागात पसरते. लेसर पल्स रुंदी, ऊर्जा, पीक पॉवर आणि पुनरावृत्ती वारंवारता यासारख्या लेसर पॅरामीटर्स नियंत्रित करून, वर्कपीस वितळवून विशिष्ट वितळलेला पूल तयार होतो.

लेझर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंगमध्ये सामान्यतः सामग्रीचे कनेक्शन पूर्ण करण्यासाठी सतत लेसर बीम वापरतात. त्याची मेटलर्जिकल भौतिक प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग सारखीच आहे, म्हणजेच ऊर्जा रूपांतरण यंत्रणा “की-होल” संरचनेद्वारे पूर्ण केली जाते.

उच्च पुरेशी उर्जा घनतेसह लेसर विकिरण अंतर्गत, सामग्रीचे बाष्पीभवन होते आणि लहान छिद्रे तयार होतात. बाष्पाने भरलेले हे लहान छिद्र काळ्या शरीरासारखे आहे, जे घटना बीमची जवळजवळ सर्व ऊर्जा शोषून घेते. छिद्रातील समतोल तापमान सुमारे 2500 पर्यंत पोहोचते°C. उच्च-तापमानाच्या छिद्राच्या बाहेरील भिंतीतून उष्णता हस्तांतरित केली जाते, ज्यामुळे भोकभोवती असलेली धातू वितळते. लहान छिद्र तुळईच्या विकिरण अंतर्गत भिंतीच्या सामग्रीच्या सतत बाष्पीभवनामुळे निर्माण झालेल्या उच्च-तापमान वाफेने भरलेले असते. लहान छिद्राच्या भिंती वितळलेल्या धातूने वेढलेल्या असतात आणि द्रव धातू घन पदार्थांनी वेढलेला असतो (बहुतेक पारंपारिक वेल्डिंग प्रक्रियेत आणि लेसर वहन वेल्डिंगमध्ये, ऊर्जा प्रथम वर्कपीसच्या पृष्ठभागावर जमा केली जाते आणि नंतर हस्तांतरित करून आतील भागात नेली जाते. ). छिद्राच्या भिंतीबाहेरचा द्रव प्रवाह आणि भिंतीच्या थराचा पृष्ठभागावरील ताण छिद्राच्या पोकळीत सतत निर्माण होणाऱ्या वाफेच्या दाबाने टप्प्यात असतो आणि गतिमान संतुलन राखतो. प्रकाश किरण सतत लहान छिद्रात प्रवेश करतो आणि लहान छिद्राबाहेरील सामग्री सतत वाहत असते. प्रकाश किरण हलत असताना, लहान छिद्र नेहमी प्रवाहाच्या स्थिर स्थितीत असते.

म्हणजेच, छिद्राच्या भिंतीभोवती असलेले लहान छिद्र आणि वितळलेले धातू पायलट बीमच्या पुढे जाण्याच्या गतीने पुढे सरकतात. वितळलेला धातू लहान छिद्र काढून टाकल्यानंतर उरलेले अंतर भरते आणि त्यानुसार घनीभूत होते आणि वेल्ड तयार होते. हे सर्व इतक्या लवकर घडते की वेल्डिंगचा वेग अनेक मीटर प्रति मिनिट सहज पोहोचू शकतो.

पॉवर डेन्सिटी, थर्मल कंडॅक्टिव्हिटी वेल्डिंग आणि डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग या मूलभूत संकल्पना समजून घेतल्यानंतर, आम्ही पुढे पॉवर डेन्सिटी आणि वेगवेगळ्या कोर व्यासांच्या मेटॅलोग्राफिक टप्प्यांचे तुलनात्मक विश्लेषण करू.

बाजारातील सामान्य लेसर कोर व्यासांवर आधारित वेल्डिंग प्रयोगांची तुलना:

वेगवेगळ्या कोर व्यासांसह लेसरच्या फोकल स्पॉट पोझिशनची पॉवर डेन्सिटी

उर्जा घनतेच्या दृष्टीकोनातून, समान शक्ती अंतर्गत, कोर व्यास जितका लहान असेल तितकी लेसरची चमक जास्त आणि ऊर्जा अधिक केंद्रित होईल. लेसरची तुलना धारदार चाकूशी केल्यास, कोरचा व्यास जितका लहान असेल तितका लेसर अधिक धारदार होईल. 14um कोर व्यासाच्या लेसरची उर्जा घनता 100um कोर व्यासाच्या लेसरच्या 50 पट जास्त आहे आणि प्रक्रिया क्षमता अधिक मजबूत आहे. त्याच वेळी, येथे गणना केलेली उर्जा घनता ही फक्त एक साधी सरासरी घनता आहे. वास्तविक ऊर्जा वितरण हे अंदाजे गॉसियन वितरण आहे आणि मध्यवर्ती ऊर्जा सरासरी उर्जा घनतेच्या कित्येक पट असेल.

विविध कोर व्यासांसह लेसर ऊर्जा वितरणाचे योजनाबद्ध आकृती

ऊर्जा वितरण आकृतीचा रंग ऊर्जा वितरण आहे. रंग जितका लाल तितकी ऊर्जा जास्त. लाल ऊर्जा ही ऊर्जा एकाग्रतेची जागा आहे. विविध कोर व्यास असलेल्या लेसर बीमच्या लेसर ऊर्जा वितरणाद्वारे, हे पाहिले जाऊ शकते की लेसर बीमचा पुढचा भाग तीक्ष्ण नाही आणि लेसर बीम तीक्ष्ण आहे. एका बिंदूवर ऊर्जा जितकी लहान, अधिक केंद्रित असेल तितकी ती तीव्र आणि तिची भेदक क्षमता अधिक मजबूत असेल.

वेगवेगळ्या कोर व्यासांसह लेसरच्या वेल्डिंग प्रभावांची तुलना

वेगवेगळ्या कोर व्यासांसह लेसरची तुलना:

(1) प्रयोग 150mm/s चा वेग वापरतो, फोकस पोझिशन वेल्डिंग, आणि सामग्री 1 मालिका ॲल्युमिनियम, 2mm जाडी आहे;

(2) कोरचा व्यास जितका मोठा, तितकी वितळण्याची रुंदी जास्त, उष्णता-प्रभावित क्षेत्र जितका मोठा आणि युनिट पॉवर घनता तितकी लहान. जेव्हा कोरचा व्यास 200um पेक्षा जास्त असतो, तेव्हा ॲल्युमिनियम आणि तांबे सारख्या उच्च-प्रतिक्रिया मिश्र धातुंवर प्रवेश करणे सोपे नसते आणि उच्च दीप प्रवेश वेल्डिंग केवळ उच्च शक्तीनेच मिळवता येते;

(३) स्मॉल-कोर लेसरमध्ये उच्च उर्जा घनता असते आणि ते उच्च उर्जा आणि लहान उष्णता-प्रभावित झोन असलेल्या सामग्रीच्या पृष्ठभागावर त्वरीत कीहोल पंच करू शकतात. तथापि, त्याच वेळी, वेल्डची पृष्ठभाग खडबडीत असते आणि कमी-स्पीड वेल्डिंग दरम्यान कीहोल कोसळण्याची शक्यता जास्त असते आणि वेल्डिंग चक्रादरम्यान कीहोल बंद होते. चक्र लांब आहे, आणि दोष जसे की दोष आणि छिद्रे होण्याची शक्यता असते. हे उच्च-गती प्रक्रिया किंवा स्विंग ट्रॅजेक्टोरीसह प्रक्रिया करण्यासाठी योग्य आहे;

(4) मोठ्या कोर व्यासाच्या लेसरमध्ये मोठे प्रकाश स्पॉट्स आणि अधिक विखुरलेली ऊर्जा असते, ज्यामुळे ते लेसर पृष्ठभाग रीमेल्टिंग, क्लॅडिंग, ॲनिलिंग आणि इतर प्रक्रियांसाठी अधिक योग्य बनतात.