लेझर स्टॉर्म – ड्युअल-बीम लेझर तंत्रज्ञानातील भविष्यातील तांत्रिक बदल २

१. अनुप्रयोगाची उदाहरणे

१) स्प्लिसिंग बोर्ड

१९६० च्या दशकात, टोयोटा मोटर कंपनीने सर्वप्रथम टेलर-वेल्डेड ब्लँक तंत्रज्ञान स्वीकारले. यामध्ये दोन किंवा अधिक पत्रे वेल्डिंग करून एकत्र जोडले जातात आणि नंतर त्यांना स्टॅम्प केले जाते. या पत्र्यांची जाडी, साहित्य आणि गुणधर्म वेगवेगळे असू शकतात. ऑटोमोबाईलच्या कार्यक्षमतेसाठी आणि ऊर्जा बचत, पर्यावरण संरक्षण, ड्रायव्हिंग सुरक्षितता इत्यादी कार्यांसाठी वाढत्या आवश्यकतांमुळे, टेलर वेल्डिंग तंत्रज्ञानाने अधिकाधिक लक्ष वेधून घेतले आहे. प्लेट वेल्डिंगमध्ये स्पॉट वेल्डिंग, फ्लॅश बट वेल्डिंग,लेझर वेल्डिंग, हायड्रोजन आर्क वेल्डिंग, इत्यादी. सध्या,लेझर वेल्डिंगयाचा उपयोग प्रामुख्याने टेलर-वेल्डेड ब्लँक्सच्या परदेशी संशोधन आणि उत्पादनामध्ये होतो.

चाचणी आणि गणनेच्या निकालांची तुलना केल्यावर, निकालांमध्ये चांगला ताळमेळ आढळला, ज्यामुळे उष्णता स्रोत मॉडेलची अचूकता सिद्ध झाली. वेगवेगळ्या प्रक्रिया पॅरामीटर्सनुसार वेल्ड सीमच्या रुंदीची गणना करून ती हळूहळू अनुकूलित (ऑप्टिमाइझ) करण्यात आली. अखेरीस, २:१ हे बीम ऊर्जा गुणोत्तर स्वीकारण्यात आले, दुहेरी बीम समांतर मांडण्यात आले, जास्त ऊर्जेचा बीम वेल्ड सीमच्या मध्यभागी आणि कमी ऊर्जेचा बीम जाड प्लेटवर ठेवण्यात आला. यामुळे वेल्डची रुंदी प्रभावीपणे कमी करता येते. जेव्हा दोन बीम एकमेकांपासून ४५ अंशांवर मांडले जातात, तेव्हा ते अनुक्रमे जाड प्लेट आणि पातळ प्लेटवर कार्य करतात. प्रभावी उष्णता बीमचा व्यास कमी झाल्यामुळे, वेल्डची रुंदी देखील कमी होते.

२) ॲल्युमिनियम, स्टील, भिन्न धातू

सध्याच्या अभ्यासातून खालील निष्कर्ष काढले आहेत: (१) बीम एनर्जी रेशो (RS) वाढल्याने, वेल्ड/ॲल्युमिनियम मिश्रधातू इंटरफेसच्या एकाच स्थितीतील इंटरमेटॅलिक कंपाऊंडची जाडी हळूहळू कमी होते आणि त्याचे वितरण अधिक नियमित होते. जेव्हा RS=२ असतो, तेव्हा इंटरफेस IMC थराची जाडी ५-१० मायक्रॉनच्या दरम्यान असते. मोकळ्या "सुईसारख्या" IMC ची कमाल लांबी २३ मायक्रॉनच्या दरम्यान असते. जेव्हा RS=०.६७ असतो, तेव्हा इंटरफेस IMC थराची जाडी ५ मायक्रॉनपेक्षा कमी असते आणि मोकळ्या "सुईसारख्या" IMC ची कमाल लांबी ५.६ मायक्रॉन असते. इंटरमेटॅलिक कंपाऊंडची जाडी लक्षणीयरीत्या कमी होते.

(2)जेव्हा वेल्डिंगसाठी पॅरलल ड्युअल-बीम लेझर वापरला जातो, तेव्हा वेल्ड/ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या इंटरफेसवरील आयएमसी (IMC) अधिक अनियमित असते. स्टील/ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या जॉइंट इंटरफेसजवळ वेल्ड/ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या इंटरफेसवरील आयएमसी थराची जाडी जास्त असते, ज्याची कमाल जाडी २३.७ मायक्रॉन असते. जसा बीम एनर्जी रेशो वाढतो, तेव्हा RS=१.५० असताना, वेल्ड/ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या इंटरफेसवरील आयएमसी थराची जाडी ही सिरीयल ड्युअल बीमच्या त्याच भागातील इंटरमेटॅलिक कंपाऊंडच्या जाडीपेक्षा जास्त असते.

३. ॲल्युमिनियम-लिथियम मिश्रधातूचा टी-आकाराचा सांधा

2A97 ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या लेझर वेल्डेड जोडांच्या यांत्रिक गुणधर्मांसंदर्भात, संशोधकांनी सूक्ष्मकठोरता, तन्यता गुणधर्म आणि थकवा गुणधर्मांचा अभ्यास केला. चाचणीच्या निकालांवरून असे दिसून येते की: 2A97-T3/T4 ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या लेझर वेल्डेड जोडाचा वेल्ड झोन मोठ्या प्रमाणात मऊ होतो. गुणांक सुमारे 0.6 आहे, जे मुख्यत्वे मजबुती देणाऱ्या टप्प्याच्या विरघळण्याशी आणि त्यानंतरच्या अवक्षेपणातील अडचणीशी संबंधित आहे; IPGYLR-6000 फायबर लेसरने वेल्ड केलेल्या 2A97-T4 ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या जोडाचा मजबुती गुणांक 0.8 पर्यंत पोहोचू शकतो, परंतु त्याची लवचिकता कमी आहे, तर IPGYLS-4000 फायबर लेसरने वेल्ड केलेल्या जोडाची मजबुती गुणांक 0.8 पर्यंत पोहोचू शकतो, परंतु त्याची लवचिकता कमी आहे.लेझर वेल्डिंगलेझर वेल्ड केलेल्या 2A97-T3 ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या जोडांचा सामर्थ्य गुणांक सुमारे 0.6 असतो; 2A97-T3 ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या लेझर वेल्ड केलेल्या जोडांमध्ये छिद्र दोष हे थकवा तड्यांचे मूळ कारण आहेत.

सिंक्रोनस मोडमध्ये, वेगवेगळ्या क्रिस्टल मॉर्फोलॉजीनुसार, FZ प्रामुख्याने स्तंभाकार क्रिस्टल्स आणि समअक्षीय क्रिस्टल्सने बनलेले असते. स्तंभाकार क्रिस्टल्समध्ये एपिटॅक्सियल EQZ वाढीची दिशा असते आणि त्यांच्या वाढीची दिशा फ्यूजन लाइनला लंब असते. याचे कारण असे की EQZ कणाचा पृष्ठभाग हा एक तयार न्यूक्लिएशन कण असतो आणि या दिशेने उष्णतेचे उत्सर्जन सर्वात जलद होते. त्यामुळे, उभ्या फ्यूजन लाइनचा प्राथमिक क्रिस्टलोग्राफिक अक्ष प्राधान्याने वाढतो आणि बाजू मर्यादित राहतात. जसे स्तंभाकार क्रिस्टल्स वेल्डच्या केंद्राकडे वाढतात, तसे स्ट्रक्चरल मॉर्फोलॉजी बदलते आणि स्तंभाकार डेंड्राइट्स तयार होतात. वेल्डच्या मध्यभागी, वितळलेल्या भागाचे तापमान जास्त असते, सर्व दिशांमध्ये उष्णतेच्या उत्सर्जनाचा दर समान असतो आणि कण सर्व दिशांमध्ये समअक्षीयपणे वाढतात, ज्यामुळे समअक्षीय डेंड्राइट्स तयार होतात. जेव्हा समअक्षीय डेंड्राइट्सचा प्राथमिक क्रिस्टलोग्राफिक अक्ष नमुन्याच्या प्रतलाला अचूकपणे स्पर्श करतो, तेव्हा धातुशास्त्रीय टप्प्यात स्पष्ट फुलांसारखे कण पाहिले जाऊ शकतात. याव्यतिरिक्त, वेल्ड झोनमधील स्थानिक घटकांच्या सुपरकूलिंगमुळे, सिंक्रोनस मोड टी-आकाराच्या जोडाच्या वेल्डेड सीम क्षेत्रात सामान्यतः समअक्षीय सूक्ष्म-कणांचे पट्टे दिसतात आणि समअक्षीय सूक्ष्म-कणांच्या पट्ट्यातील कणांचे स्वरूप EQZ च्या कणांच्या स्वरूपापेक्षा वेगळे असते. विषम मोड TSTB-LW ची तापविण्याची प्रक्रिया सिंक्रोनस मोड TSTB-LW पेक्षा वेगळी असल्यामुळे, मॅक्रोमॉर्फोलॉजी आणि मायक्रोस्ट्रक्चर मॉर्फोलॉजीमध्ये स्पष्ट फरक दिसून येतात. विषम मोड TSTB-LW टी-आकाराच्या जोडाने दोन थर्मल सायकल अनुभवल्या आहेत, ज्यामुळे दुहेरी वितळलेल्या तलावाची वैशिष्ट्ये दिसून येतात. वेल्डच्या आत एक स्पष्ट दुय्यम फ्यूजन लाइन असते आणि थर्मल कंडक्शन वेल्डिंगद्वारे तयार झालेला वितळलेला तलाव लहान असतो. विषम मोड TSTB-LW प्रक्रियेमध्ये, थर्मल कंडक्शन वेल्डिंगच्या तापवण्याच्या प्रक्रियेमुळे डीप पेनिट्रेशन वेल्डवर परिणाम होतो. दुय्यम फ्यूजन लाइनच्या जवळ असलेल्या स्तंभाकार डेंड्राइट्स आणि समअक्षीय डेंड्राइट्समध्ये सबग्रेन बाउंड्री कमी असतात आणि ते स्तंभाकार किंवा सेल्युलर क्रिस्टल्समध्ये रूपांतरित होतात, जे दर्शवते की थर्मल कंडक्शन वेल्डिंगच्या तापवण्याच्या प्रक्रियेचा डीप पेनिट्रेशन वेल्ड्सवर उष्णता उपचाराचा (हीट ट्रीटमेंट) परिणाम होतो. आणि थर्मल कंडक्शन वेल्डच्या मध्यभागी असलेल्या डेंड्राइट्सच्या कणांचा आकार २-५ मायक्रॉन असतो, जो डीप पेनिट्रेशन वेल्डच्या मध्यभागी असलेल्या डेंड्राइट्सच्या कणांच्या आकारापेक्षा (५-१० मायक्रॉन) खूपच लहान असतो. हे मुख्यत्वे वेल्ड्सच्या दोन्ही बाजूंच्या कमाल तापवण्याशी संबंधित आहे. तापमान हे त्यानंतरच्या थंड होण्याच्या दराशी संबंधित असते.

३) डबल-बीम लेझर पावडर क्लॅडिंग वेल्डिंगचे तत्त्व

४)उच्च सोल्डर जोड शक्ती

डबल-बीम लेझर पावडर डिपॉझिशन वेल्डिंग प्रयोगात, दोन लेझर बीम ब्रिज वायरच्या दोन्ही बाजूंना शेजारी-शेजारी वितरित केलेले असल्यामुळे, लेझर आणि सबस्ट्रेटमधील अंतर सिंगल-बीम लेझर पावडर डिपॉझिशन वेल्डिंगपेक्षा जास्त असते, आणि परिणामी तयार होणारे सोल्डर जॉइंट्स ब्रिज वायरला लंब असतात. वायरची दिशा तुलनेने लांब असते. आकृती ३.६ मध्ये सिंगल-बीम आणि डबल-बीम लेझर पावडर डिपॉझिशन वेल्डिंगद्वारे मिळवलेले सोल्डर जॉइंट्स दाखवले आहेत. वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान, ते डबल-बीम आहे की नाही...लेझर वेल्डिंगपद्धत किंवा एकल-बीमलेझर वेल्डिंगया पद्धतीत, उष्णता वहनाद्वारे मूळ पदार्थावर एक विशिष्ट वितळलेला पूल तयार होतो. अशाप्रकारे, वितळलेल्या पूलमधील वितळलेला मूळ पदार्थाचा धातू, वितळलेल्या सेल्फ-फ्लक्सिंग मिश्रधातूच्या पावडरसोबत धातुशास्त्रीय बंध तयार करू शकतो, ज्यामुळे वेल्डिंग साधले जाते. वेल्डिंगसाठी ड्युअल-बीम लेझर वापरताना, लेझर बीम आणि मूळ पदार्थ यांच्यातील आंतरक्रिया ही दोन लेझर बीमच्या क्रिया क्षेत्रांमधील आंतरक्रिया असते, म्हणजेच, पदार्थावर लेझरद्वारे तयार झालेल्या दोन वितळलेल्या पूल्समधील आंतरक्रिया असते. अशाप्रकारे, परिणामी तयार होणारे नवीन संलयन क्षेत्र हे सिंगल-बीमपेक्षा मोठे असते.लेझर वेल्डिंगम्हणून डबल-बीमद्वारे मिळवलेले सोल्डर जोडलेझर वेल्डिंगसिंगल-बीम पेक्षा अधिक मजबूत आहेतलेझर वेल्डिंग.

२. उच्च सोल्डरक्षमता आणि पुनरावृत्तीक्षमता

एकल-बीममध्येलेझर वेल्डिंगप्रयोगात, लेझरच्या केंद्रित बिंदूचा केंद्रबिंदू थेट मायक्रो-ब्रिज वायरवर कार्य करत असल्यामुळे, ब्रिज वायरला खूप उच्च आवश्यकता असतात.लेझर वेल्डिंगप्रक्रियेतील पॅरामीटर्स, जसे की लेझर ऊर्जेच्या घनतेचे असमान वितरण आणि मिश्रधातूच्या पावडरची असमान जाडी, यामुळे वेल्डिंग प्रक्रियेदरम्यान वायर तुटते आणि ब्रिज वायरचे थेट बाष्पीभवन देखील होऊ शकते. डबल-बीम लेझर वेल्डिंग पद्धतीमध्ये, दोन लेझर बीमचे केंद्रित स्पॉट सेंटर्स मायक्रो-ब्रिज वायर्सवर थेट कार्य करत नसल्यामुळे, ब्रिज वायर्सच्या लेझर वेल्डिंग प्रक्रियेतील पॅरामीटर्ससाठी असलेल्या कठोर आवश्यकता कमी होतात आणि वेल्डेबिलिटी व रिपीटॅबिलिटीमध्ये मोठ्या प्रमाणात सुधारणा होते.