पारंपारिक वेल्डिंग तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत,लेसर वेल्डिंगवेल्डिंग अचूकता, कार्यक्षमता, विश्वासार्हता, ऑटोमेशन आणि इतर पैलूंमध्ये अतुलनीय फायदे आहेत. अलिकडच्या वर्षांत, ते ऑटोमोबाईल्स, ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इतर क्षेत्रांमध्ये वेगाने विकसित झाले आहे आणि 21 व्या शतकातील सर्वात आशाजनक उत्पादन तंत्रज्ञानांपैकी एक मानले जाते.
1. डबल-बीमचे विहंगावलोकनलेसर वेल्डिंग
डबल-बीमलेसर वेल्डिंगवेल्डिंगसाठी प्रकाशाच्या दोन वेगळ्या बीममध्ये समान लेसर विभक्त करण्यासाठी ऑप्टिकल पद्धती वापरणे किंवा CO2 लेसर, Nd: YAG लेसर आणि उच्च-शक्ती सेमीकंडक्टर लेसर यासारखे दोन भिन्न प्रकारचे लेसर एकत्र करणे. सर्व एकत्र केले जाऊ शकते. हे प्रामुख्याने असेंबली अचूकतेसाठी लेसर वेल्डिंगची अनुकूलता सोडवण्यासाठी, वेल्डिंग प्रक्रियेची स्थिरता सुधारण्यासाठी आणि वेल्डची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी प्रस्तावित करण्यात आले होते. डबल-बीमलेसर वेल्डिंगबीम एनर्जी रेशो, बीम स्पेसिंग आणि दोन लेसर बीममधील ऊर्जा वितरण पॅटर्न बदलून, कीहोलचा अस्तित्व पॅटर्न आणि वितळलेल्या पूलमधील द्रव धातूचा प्रवाह पॅटर्न बदलून वेल्डिंग तापमान फील्ड सोयीस्कर आणि लवचिकपणे समायोजित करू शकते. वेल्डिंग प्रक्रियेची विस्तृत निवड प्रदान करते. त्याचे केवळ मोठे फायदेच नाहीतलेसर वेल्डिंगप्रवेश, वेगवान गती आणि उच्च सुस्पष्टता, परंतु पारंपारिक पद्धतीने वेल्ड करणे कठीण असलेल्या सामग्री आणि सांध्यासाठी देखील योग्य आहेलेसर वेल्डिंग.
डबल-बीम साठीलेसर वेल्डिंग, आम्ही प्रथम डबल-बीम लेसरच्या अंमलबजावणी पद्धतींवर चर्चा करतो. सर्वसमावेशक साहित्य दाखवते की डबल-बीम वेल्डिंग साध्य करण्याचे दोन मुख्य मार्ग आहेत: ट्रान्समिशन फोकसिंग आणि रिफ्लेक्शन फोकसिंग. विशेषत:, फोकसिंग मिरर आणि कोलिमेटिंग मिररद्वारे दोन लेसरचे कोन आणि अंतर समायोजित करून एक साध्य केले जाते. दुसरे लेझर स्त्रोत वापरून आणि नंतर परावर्तित आरसे, ट्रान्समिसिव्ह मिरर आणि वेज-आकाराच्या आरशांवर लक्ष केंद्रित करून ड्युअल बीम प्राप्त केले जाते. पहिल्या पद्धतीसाठी, प्रामुख्याने तीन प्रकार आहेत. पहिला प्रकार म्हणजे ऑप्टिकल फायबरद्वारे दोन लेसर जोडणे आणि त्यांना एकाच कोलिमेटिंग मिरर आणि फोकसिंग मिरर अंतर्गत दोन वेगवेगळ्या बीममध्ये विभाजित करणे. दुसरे म्हणजे दोन लेसर त्यांच्या संबंधित वेल्डिंग हेडद्वारे लेसर बीम आउटपुट करतात आणि वेल्डिंग हेड्सची अवकाशीय स्थिती समायोजित करून दुहेरी बीम तयार होतो. तिसरी पद्धत अशी आहे की लेझर बीम प्रथम दोन आरशा 1 आणि 2 द्वारे विभाजित केले जाते आणि नंतर दोन फोकसिंग मिरर 3 आणि 4 ने अनुक्रमे फोकस केले जाते. दोन फोकल स्पॉट्समधील स्थान आणि अंतर दोन फोकसिंग मिरर 3 आणि 4 चे कोन समायोजित करून समायोजित केले जाऊ शकते. दुसरी पद्धत म्हणजे दुहेरी बीम मिळविण्यासाठी प्रकाश विभाजित करण्यासाठी सॉलिड-स्टेट लेसर वापरणे आणि कोन समायोजित करणे आणि दृष्टीकोन मिरर आणि फोकसिंग मिरर द्वारे अंतर. खालील पहिल्या ओळीतील शेवटची दोन चित्रे CO2 लेसरची वर्णपटीय प्रणाली दाखवतात. सपाट आरसा पाचर-आकाराच्या आरशाने बदलला जातो आणि दुहेरी बीम समांतर प्रकाश मिळविण्यासाठी प्रकाश विभाजित करण्यासाठी फोकसिंग आरशासमोर ठेवला जातो.
दुहेरी बीमची अंमलबजावणी समजून घेतल्यानंतर, वेल्डिंगची तत्त्वे आणि पद्धती थोडक्यात ओळखू या. डबल-बीम मध्येलेसर वेल्डिंगप्रक्रिया, तीन सामान्य बीम व्यवस्था आहेत, म्हणजे अनुक्रमिक व्यवस्था, समांतर व्यवस्था आणि संकरित व्यवस्था. कापड, म्हणजेच वेल्डिंग दिशा आणि वेल्डिंग उभ्या दिशेने दोन्हीमध्ये अंतर आहे. आकृतीच्या शेवटच्या ओळीत दर्शविल्याप्रमाणे, सीरियल वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान वेगवेगळ्या स्पॉट स्पेसिंगखाली दिसणारे लहान छिद्र आणि वितळलेले पूल यांच्या विविध आकारांनुसार, ते पुढे एकल पिगळांमध्ये विभागले जाऊ शकतात. तीन अवस्था आहेत: पूल, सामान्य वितळलेला पूल आणि विभक्त वितळलेला पूल. सिंगल वितळलेला पूल आणि विभक्त वितळलेला पूल यांची वैशिष्ट्ये सिंगल सारखीच आहेतलेसर वेल्डिंग, संख्यात्मक सिम्युलेशन आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. वेगवेगळ्या प्रकारांसाठी भिन्न प्रक्रिया प्रभाव आहेत.
प्रकार 1: ठराविक स्पॉट स्पेसिंग अंतर्गत, दोन बीम कीहोल समान वितळलेल्या पूलमध्ये एक सामान्य मोठे कीहोल बनवतात; प्रकार 1 साठी, असे नोंदवले जाते की प्रकाशाचा एक किरण एक लहान छिद्र तयार करण्यासाठी वापरला जातो आणि प्रकाशाचा दुसरा किरण वेल्डिंग उष्णता उपचारासाठी वापरला जातो, ज्यामुळे उच्च कार्बन स्टील आणि मिश्रित स्टीलच्या संरचनात्मक गुणधर्मांमध्ये प्रभावीपणे सुधारणा होऊ शकते.
प्रकार 2: त्याच वितळलेल्या पूलमध्ये स्पॉट स्पेसिंग वाढवा, दोन बीम दोन स्वतंत्र कीहोलमध्ये वेगळे करा आणि वितळलेल्या पूलचा प्रवाह पॅटर्न बदला; प्रकार 2 साठी, त्याचे कार्य दोन इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंगच्या समतुल्य आहे, योग्य फोकल लांबीवर वेल्ड स्पॅटर आणि अनियमित वेल्ड्स कमी करते.
प्रकार 3: स्पॉट स्पेसिंग आणखी वाढवा आणि दोन बीममधील उर्जा गुणोत्तर बदला, जेणेकरून दोन बीमपैकी एक वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान प्री-वेल्डिंग किंवा पोस्ट-वेल्डिंग प्रक्रिया करण्यासाठी उष्णता स्त्रोत म्हणून वापरला जाईल आणि दुसरा बीम लहान छिद्रे निर्माण करण्यासाठी वापरली जाते. प्रकार 3 साठी, अभ्यासात असे आढळून आले की दोन बीम एक कीहोल बनवतात, लहान छिद्र कोसळणे सोपे नसते आणि वेल्ड छिद्र तयार करणे सोपे नसते.
2. वेल्डिंग गुणवत्तेवर वेल्डिंग प्रक्रियेचा प्रभाव
वेल्डिंग सीम निर्मितीवर सीरियल बीम-ऊर्जा गुणोत्तराचा प्रभाव
जेव्हा लेसर पॉवर 2kW असते, तेव्हा वेल्डिंगची गती 45 mm/s असते, डिफोकसचे प्रमाण 0mm असते आणि बीममधील अंतर 3 mm असते, RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) बदलताना वेल्ड पृष्ठभागाचा आकार असतो. आकृतीत दाखवले आहे. जेव्हा RS=0.50 आणि 2.00, वेल्डला जास्त प्रमाणात डेंट केले जाते आणि नियमित फिश स्केल पॅटर्न न बनवता वेल्डच्या काठावर अधिक स्पॅटर होते. याचे कारण असे की जेव्हा बीम उर्जेचे प्रमाण खूप लहान किंवा खूप मोठे असते, तेव्हा लेसर उर्जा खूप केंद्रित असते, ज्यामुळे वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान लेसर पिनहोल अधिक गंभीरपणे दोलायमान होते आणि वाफेच्या रीकॉइल प्रेशरमुळे वितळलेले बाहेर पडणे आणि स्प्लॅशिंग होते. वितळलेल्या पूलमध्ये पूल धातू; अत्याधिक उष्णता इनपुटमुळे ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूला वितळलेल्या तलावाची आत प्रवेशाची खोली खूप मोठी असते, ज्यामुळे गुरुत्वाकर्षणाच्या क्रियेखाली उदासीनता येते. जेव्हा RS=0.67 आणि 1.50, तेव्हा वेल्ड पृष्ठभागावरील फिश स्केल पॅटर्न एकसमान असतो, वेल्डचा आकार अधिक सुंदर असतो आणि वेल्डच्या पृष्ठभागावर वेल्डिंग गरम क्रॅक, छिद्र आणि इतर वेल्डिंग दोष दिसत नाहीत. वेगवेगळ्या बीम एनर्जी रेशोसह वेल्ड्सचे क्रॉस-सेक्शन आकार RS आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे आहेत. वेल्ड्सचा क्रॉस-सेक्शन ठराविक "वाइन ग्लास शेप" मध्ये आहे, हे दर्शविते की वेल्डिंग प्रक्रिया लेझर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग मोडमध्ये केली जाते. ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूला असलेल्या वेल्डच्या P2 प्रवेश खोलीवर आरएसचा महत्त्वाचा प्रभाव आहे. जेव्हा बीम उर्जेचे गुणोत्तर RS=0.5, P2 हे 1203.2 मायक्रॉन असते. जेव्हा बीम उर्जेचे प्रमाण RS=0.67 आणि 1.5 असते, तेव्हा P2 लक्षणीयरीत्या कमी होते, जे अनुक्रमे 403.3 मायक्रॉन आणि 93.6 मायक्रॉन असतात. जेव्हा बीम उर्जेचे प्रमाण RS=2 असते, तेव्हा संयुक्त क्रॉस सेक्शनची वेल्ड प्रवेशाची खोली 1151.6 मायक्रॉन असते.
वेल्डिंग सीम निर्मितीवर समांतर बीम-ऊर्जा गुणोत्तराचा प्रभाव
जेव्हा लेसर पॉवर 2.8kW असते, वेल्डिंगची गती 33mm/s असते, डिफोकसची रक्कम 0mm असते आणि बीममधील अंतर 1mm असते, तेव्हा वेल्ड पृष्ठभाग बीम एनर्जी रेशो (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5) बदलून प्राप्त होते. , 2, 4) देखावा आकृतीमध्ये दर्शविला आहे. जेव्हा RS=2, वेल्डच्या पृष्ठभागावरील फिश स्केल नमुना तुलनेने अनियमित असतो. इतर पाच वेगवेगळ्या बीम उर्जेच्या गुणोत्तरांद्वारे प्राप्त केलेल्या वेल्डची पृष्ठभाग चांगली तयार केली जाते आणि छिद्र आणि स्पॅटरसारखे कोणतेही दृश्यमान दोष नसतात. म्हणून, सीरियल ड्युअल-बीमच्या तुलनेतलेसर वेल्डिंग, समांतर ड्युअल-बीम वापरून वेल्ड पृष्ठभाग अधिक एकसमान आणि सुंदर आहे. जेव्हा RS=0.25, वेल्डमध्ये थोडासा उदासीनता असतो; जसजसे बीम उर्जेचे प्रमाण हळूहळू वाढते (RS=0.5, 0.67 आणि 1.5), वेल्डची पृष्ठभाग एकसमान असते आणि कोणतीही उदासीनता तयार होत नाही; तथापि, जेव्हा बीम उर्जेचे प्रमाण आणखी वाढते ( RS=1.50, 2.00), परंतु वेल्डच्या पृष्ठभागावर उदासीनता असतात. जेव्हा बीम ऊर्जा गुणोत्तर RS=0.25, 1.5 आणि 2, तेव्हा वेल्डचा क्रॉस-सेक्शनल आकार "वाइन ग्लास-आकार" असतो; जेव्हा RS=0.50, 0.67 आणि 1, वेल्डचा क्रॉस-सेक्शनल आकार "फनेल-आकार" असतो. जेव्हा RS=4, तेव्हा वेल्डच्या तळाशी क्रॅकच निर्माण होत नाहीत तर वेल्डच्या मध्यभागी आणि खालच्या भागात काही छिद्रे देखील निर्माण होतात. जेव्हा RS=2, तेव्हा वेल्डच्या आत मोठी प्रक्रिया छिद्रे दिसतात, परंतु कोणतीही तडे दिसत नाहीत. जेव्हा RS=0.5, 0.67 आणि 1.5, तेव्हा ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूने वेल्डची प्रवेश खोली P2 लहान असते आणि वेल्डचा क्रॉस-सेक्शन चांगला तयार होतो आणि कोणतेही स्पष्ट वेल्डिंग दोष तयार होत नाहीत. हे दर्शविते की समांतर ड्युअल-बीम लेसर वेल्डिंग दरम्यान बीम उर्जेचे प्रमाण देखील वेल्ड प्रवेश आणि वेल्डिंग दोषांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पाडते.
समांतर बीम - वेल्डिंग सीम निर्मितीवर बीम अंतराचा प्रभाव
जेव्हा लेझर पॉवर 2.8kW असते, वेल्डिंगची गती 33mm/s असते, डिफोकसची रक्कम 0mm असते आणि बीम एनर्जी रेशो RS=0.67, प्राप्त करण्यासाठी बीम स्पेसिंग (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) बदला. चित्रात दाखवल्याप्रमाणे वेल्ड पृष्ठभाग आकारविज्ञान. जेव्हा d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, वेल्डची पृष्ठभाग गुळगुळीत आणि सपाट असते आणि आकार सुंदर असतो; वेल्डचा फिश स्केल नमुना नियमित आणि सुंदर आहे आणि तेथे कोणतेही दृश्यमान छिद्र, क्रॅक आणि इतर दोष नाहीत. म्हणून, चार बीम अंतराच्या परिस्थितीत, वेल्डची पृष्ठभाग चांगली तयार होते. याव्यतिरिक्त, जेव्हा d=2 मिमी, दोन भिन्न वेल्ड्स तयार होतात, जे दर्शविते की दोन समांतर लेसर बीम यापुढे वितळलेल्या पूलवर कार्य करत नाहीत आणि प्रभावी ड्युअल-बीम लेसर हायब्रिड वेल्डिंग तयार करू शकत नाहीत. जेव्हा बीममधील अंतर 0.5 मिमी असते, तेव्हा वेल्ड "फनेल-आकाराचे" असते, ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूला असलेल्या वेल्डची P2 प्रवेश खोली 712.9 मायक्रॉन असते आणि वेल्डच्या आत कोणतेही क्रॅक, छिद्र आणि इतर दोष नसतात. बीममधील अंतर वाढत असताना, ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूने वेल्डची P2 प्रवेशाची खोली लक्षणीयरीत्या कमी होते. जेव्हा बीममधील अंतर 1 मिमी असते, तेव्हा ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूला वेल्डची प्रवेशाची खोली केवळ 94.2 मायक्रॉन असते. बीममधील अंतर पुढे वाढत असताना, वेल्ड ॲल्युमिनियम मिश्र धातुच्या बाजूला प्रभावी प्रवेश करत नाही. म्हणून, जेव्हा बीममधील अंतर 0.5 मिमी असते, तेव्हा दुहेरी-बीम पुनर्संयोजन प्रभाव सर्वोत्तम असतो. बीममधील अंतर वाढत असताना, वेल्डिंग उष्णता इनपुट झपाट्याने कमी होते आणि दोन-बीम लेसर पुनर्संयोजन प्रभाव हळूहळू खराब होतो.
वेल्ड मॉर्फोलॉजीमधील फरक वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान वितळलेल्या पूलच्या भिन्न प्रवाह आणि थंड घनतेमुळे होतो. संख्यात्मक सिम्युलेशन पद्धत केवळ वितळलेल्या पूलचे ताण विश्लेषण अधिक अंतर्ज्ञानी बनवू शकत नाही तर प्रायोगिक खर्च देखील कमी करू शकते. खालील चित्रात एकाच बीमसह बाजूच्या वितळलेल्या पूलमधील बदल, भिन्न व्यवस्था आणि स्पॉट स्पेसिंग दाखवले आहे. मुख्य निष्कर्षांमध्ये हे समाविष्ट आहे: (1) सिंगल-बीम दरम्यानलेसर वेल्डिंगप्रक्रिया, वितळलेल्या तलावाच्या छिद्राची खोली सर्वात खोल आहे, छिद्र कोसळण्याची घटना आहे, छिद्राची भिंत अनियमित आहे आणि छिद्राच्या भिंतीजवळ प्रवाह क्षेत्र वितरण असमान आहे; वितळलेल्या तलावाच्या मागील पृष्ठभागाजवळ, रीफ्लो मजबूत आहे आणि वितळलेल्या तलावाच्या तळाशी वरचा प्रवाह आहे; पृष्ठभाग वितळलेल्या तलावाचे प्रवाह क्षेत्र वितरण तुलनेने एकसमान आणि मंद आहे आणि वितळलेल्या तलावाची रुंदी खोलीच्या दिशेने असमान आहे. दुहेरी-बीममधील लहान छिद्रांमधील वितळलेल्या तलावामध्ये भिंतीच्या रीकॉइलच्या दाबामुळे त्रास होतो.लेसर वेल्डिंग, आणि ते नेहमी लहान छिद्रांच्या खोलीच्या दिशेने अस्तित्वात असते. दोन बीममधील अंतर वाढत असताना, बीमची उर्जा घनता हळूहळू एका शिखरावरून दुहेरी शिखर स्थितीत संक्रमण करते. दोन शिखरांमध्ये किमान मूल्य असते आणि उर्जेची घनता हळूहळू कमी होते. (2) डबल-बीमसाठीलेसर वेल्डिंग, जेव्हा स्पॉट स्पेसिंग 0-0.5 मिमी असते, तेव्हा वितळलेल्या तलावाच्या लहान छिद्रांची खोली किंचित कमी होते आणि एकूण वितळलेल्या पूल प्रवाहाचे वर्तन सिंगल-बीमसारखेच असते.लेसर वेल्डिंग; जेव्हा स्पॉट स्पेसिंग 1mm पेक्षा जास्त असते, तेव्हा लहान छिद्र पूर्णपणे वेगळे केले जातात आणि वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान दोन लेसरमध्ये जवळजवळ कोणताही परस्परसंवाद होत नाही, जो 1750W च्या पॉवरसह दोन सलग/दोन समांतर सिंगल-बीम लेसर वेल्डिंगच्या समतुल्य असतो. जवळजवळ कोणताही प्रीहीटिंग प्रभाव नाही आणि वितळलेला पूल प्रवाह वर्तन सिंगल-बीम लेसर वेल्डिंग प्रमाणेच आहे. (3) जेव्हा स्पॉट स्पेसिंग 0.5-1 मिमी असते, तेव्हा लहान छिद्रांची भिंत पृष्ठभाग दोन व्यवस्थेमध्ये सपाट होते, लहान छिद्रांची खोली हळूहळू कमी होते आणि तळ हळूहळू वेगळा होतो. लहान छिद्रे आणि पृष्ठभाग वितळलेल्या पूलचा प्रवाह यांच्यातील अडथळा 0.8 मिमी आहे. सर्वात मजबूत. सीरियल वेल्डिंगसाठी, वितळलेल्या तलावाची लांबी हळूहळू वाढते, स्पॉट स्पेसिंग 0.8 मिमी असताना रुंदी सर्वात मोठी असते आणि स्पॉट स्पेसिंग 0.8 मिमी असते तेव्हा प्रीहीटिंग प्रभाव सर्वात स्पष्ट असतो. मॅरांगोनी शक्तीचा प्रभाव हळूहळू कमकुवत होतो आणि अधिक धातूचा द्रव वितळलेल्या तलावाच्या दोन्ही बाजूंना वाहतो. वितळलेल्या रुंदीचे वितरण अधिक एकसमान करा. समांतर वेल्डिंगसाठी, वितळलेल्या पूलची रुंदी हळूहळू वाढते आणि लांबी जास्तीत जास्त 0.8 मिमी असते, परंतु प्रीहीटिंग प्रभाव नाही; मॅरांगोनी फोर्समुळे पृष्ठभागाजवळील रिफ्लो नेहमीच अस्तित्त्वात असतो आणि लहान छिद्राच्या तळाशी असलेला खाली जाणारा रिफ्लो हळूहळू नाहीसा होतो; क्रॉस-सेक्शनल फ्लो फील्ड तितके चांगले नाही कारण ते शृंखलामध्ये मजबूत आहे, वितळलेल्या तलावाच्या दोन्ही बाजूंच्या प्रवाहावर अडथळा क्वचितच प्रभावित होतो आणि वितळलेली रुंदी असमानपणे वितरीत केली जाते.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-12-2023
