लेझर वेल्डिंग तंत्रज्ञानाचे अद्वितीय फायदे
१. लेझर वेल्डिंग तंत्रज्ञान
कार्यप्रणाली: लेझर-सक्रिय माध्यमांना (जसे की CO₂ आणि इतर वायूंचे मिश्रण, YAG यट्रियम ॲल्युमिनियम गार्नेट स्फटिक इत्यादी) एका अनुनादी पोकळीमध्ये पुढे-मागे कंपन करण्यासाठी विशिष्ट प्रकारे उत्तेजित केले जाते, ज्यामुळे एक उत्तेजित किरणोत्सर्गी शलाका निर्माण होते. जेव्हा ही शलाका कार्यवस्तूच्या संपर्कात येते, तेव्हा तिची ऊर्जा शोषली जाते. एकदा तापमान पदार्थाच्या वितळणबिंदूपर्यंत पोहोचले की वेल्डिंग केले जाऊ शकते.
२. प्रमुख मापदंडलेझर वेल्डिंग तंत्रज्ञान
(1) शक्ती घनता
कमी ऊर्जा घनतेवर, पृष्ठभागाच्या थराला उत्कलन बिंदूपर्यंत पोहोचायला काही मिलिसेकंद लागतात. पृष्ठभागाचे बाष्पीभवन होण्यापूर्वी, त्याखालचा थर आधी वितळतो, ज्यामुळे उच्च-गुणवत्तेच्या फ्यूजन वेल्ड्सची निर्मिती सुलभ होते.
(2) लेझर पल्स वेव्हफॉर्म
लेझर पल्सच्या एका चक्रादरम्यान धातूंची परावर्तकता गतिमानपणे बदलते. पृष्ठभागाचे तापमान वितळणबिंदूपर्यंत पोहोचताच ती झपाट्याने कमी होते आणि पृष्ठभाग वितळलेल्या अवस्थेत असताना एका स्थिर मूल्यावर स्थिरावते.
(3) लेझर पल्स रुंदी
तथापि, पल्सची रुंदी वाढवल्याने पीक पॉवर कमी होते. त्यामुळे, उष्णता वहन वेल्डिंगमध्ये सामान्यतः जास्त पल्स रुंदी वापरली जाते, ज्यामुळे रुंद, उथळ वेल्ड सीम तयार होतात, जे पातळ आणि जाड प्लेट्सच्या लॅप वेल्डिंगसाठी विशेषतः योग्य असतात.
तरीही, कमी पीक पॉवरमुळे अतिरिक्त उष्णता निर्माण होऊ शकते. प्रत्येक मटेरियलसाठी एक इष्टतम पल्स रुंदी असते, जी वेल्ड पेनिट्रेशनला (वेल्डिंगच्या प्रवेशाला) कमाल करते.
(4) डिफोकस रक्कम
(5) डिफोकस मोड
भूमितीय प्रकाशिकी सिद्धांतानुसार, वेल्डिंग पृष्ठभागापासून समान अंतरावर असलेल्या प्रतलांवरील शक्ती घनता (पॉझिटिव्ह आणि निगेटिव्ह डिफोकस संरचनेत) अंदाजे सारखीच असते. तथापि, प्रत्यक्षात, परिणामी वेल्ड पूलचे आकार थोडे वेगळे असतात. निगेटिव्ह डिफोकसमुळे वेल्डचा अधिक खोलवर शिरकाव होतो, ज्याचा संबंध वेल्ड पूल निर्मितीच्या यंत्रणेशी असतो.
(6) वेल्डिंगचा वेग
दिलेल्या लेझर पॉवर आणि विशिष्ट मटेरियलच्या जाडीसाठी, वेल्डिंग गतीची एक इष्टतम श्रेणी असते, ज्यामध्ये संबंधित गती मूल्यावर कमाल वेल्ड पेनिट्रेशन साध्य केले जाऊ शकते.
(7) शिल्डिंग गॅस
संरक्षक वायू तीन प्रमुख कार्ये पार पाडतो:
- वेल्ड पूलचे वातावरणीय दूषणापासून संरक्षण करा.
- फोकसिंग लेन्सचे धातूच्या वाफेच्या प्रदूषणापासून आणि वितळलेल्या थेंबांच्या शिडकाव्यापासून संरक्षण करणे—उच्च-शक्तीच्या लेझर वेल्डिंगमध्ये हे एक महत्त्वाचे कार्य आहे, जिथे शिडकावा अत्यंत ऊर्जावान असतो.
- उच्च-शक्तीच्या लेझर वेल्डिंग दरम्यान निर्माण होणाऱ्या प्लाझ्माच्या ढगाला प्रभावीपणे विखुरा. धातूची वाफ लेझर ऊर्जा शोषून घेते आणि प्लाझ्मामध्ये आयनीकृत होते; अतिरिक्त प्लाझ्मा लेझर शलाकेची ऊर्जा क्षीण करू शकतो.
३. लेझर वेल्डिंग तंत्रज्ञानाचे अद्वितीय परिणाम
- वेल्ड शुद्धीकरण परिणाम: जेव्हा लेझर किरण वेल्ड सीमवर पडतो, तेव्हा पदार्थातील ऑक्साईड अशुद्धी मूळ धातूपेक्षा अधिक कार्यक्षमतेने लेझर ऊर्जा शोषून घेतात. या अशुद्धी वेगाने तापतात, त्यांचे बाष्पीभवन होते आणि त्या बाहेर टाकल्या जातात, ज्यामुळे वेल्डमधील अशुद्धीचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी होते. अशाप्रकारे,लेझर वेल्डिंगहे केवळ वर्कपीसचे दूषितीकरण टाळत नाही, तर सामग्रीचे सक्रियपणे शुद्धीकरण देखील करते.
- फोटो-एक्सप्लोजन शॉक इफेक्ट: अत्यंत उच्च पॉवर डेन्सिटीवर, तीव्र लेझर किरणांमुळे वेल्ड सीममधील धातूचे वेगाने बाष्पीभवन होते. उच्च-वेगाच्या धातूच्या वाफेच्या दाबामुळे, वेल्ड पूलमधील वितळलेल्या धातूचे स्फोटक स्प्लॅटरिंग होते. ही शक्तिशाली शॉकवेव्ह पदार्थाच्या आत खोलवर पसरते, ज्यामुळे एक बारीक कीहोल तयार होतो. वेल्डिंग दरम्यान लेझर बीम पुढे सरकतो, तेव्हा आजूबाजूचा वितळलेला धातू सतत ते कीहोल भरतो आणि घट्ट होऊन एक मजबूत, खोलवर जाणारा वेल्ड तयार होतो.
- डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंगमधील कीहोल इफेक्ट: जेव्हा 10⁷ W/cm² पर्यंत पॉवर डेन्सिटी असलेला लेझर बीम मटेरियलवर टाकला जातो, तेव्हा वेल्डमध्ये ऊर्जा जाण्याचा दर हा कंडक्शन, कन्व्हेक्शन आणि रेडिएशनद्वारे होणाऱ्या उष्णता हानीच्या दरापेक्षा खूप जास्त असतो. यामुळे लेझर-किरणोत्सर्जित भागातील धातूचे वेगाने बाष्पीभवन होते, आणि वेल्ड पूलमध्ये उच्च दाबाच्या वाफेखाली एक कीहोल तयार होतो.
खगोलशास्त्रीय कृष्णविवराप्रमाणे, कीहोल आपतित होणारी जवळजवळ सर्व लेझर ऊर्जा शोषून घेते, ज्यामुळे किरण थेट कीहोलच्या तळापर्यंत प्रवेश करू शकतो. कीहोलची खोली वेल्डच्या प्रवेशाची खोली निश्चित करते.
- कीहोलच्या बाजूच्या भिंतींवर लेझर केंद्रीकरणाचा परिणाम: वेल्ड पूलमध्ये कीहोल तयार होत असताना, कीहोलच्या बाजूच्या भिंतींवर पडणाऱ्या लेझर किरणांचा आपतन कोन सामान्यतः मोठा असतो. हे किरण बाजूच्या भिंतींवरून परावर्तित होतात आणि कीहोलच्या तळाकडे पसरतात, ज्यामुळे कीहोलच्या आत ऊर्जेचे अध्यारोपण होते. ही घटना, जी 'कीहोल साइडवॉल केंद्रीकरण परिणाम' म्हणून ओळखली जाते, कीहोलमधील लेझरची तीव्रता प्रभावीपणे वाढवते आणि लेझर वेल्डिंगच्या अद्वितीय क्षमतांमध्ये योगदान देते.
४. लेझर वेल्डिंग तंत्रज्ञानाचे फायदे
- अति-जलद वेल्डिंग प्रक्रिया: लेझर किरणांचा कमी कालावधी जलद वेल्डिंग शक्य करतो, ज्यामुळे केवळ उत्पादकताच वाढत नाही, तर पदार्थाचे ऑक्सिडीकरण कमी होते आणि उष्णतेमुळे प्रभावित होणारे क्षेत्रही कमी होते. यामुळे ट्रान्झिस्टरसारख्या उष्णता-संवेदनशील घटकांच्या वेल्डिंगसाठी ही प्रक्रिया आदर्श ठरते. लेझर वेल्डिंगमुळे वेल्डिंग स्लग तयार होत नाही आणि वेल्डिंगपूर्वी ऑक्साईड काढण्याची गरज नाहीशी होते. या प्रक्रियेद्वारे काचेतूनही वेल्डिंग करता येते, ज्यामुळे ही प्रक्रिया सूक्ष्म उपकरणांच्या अचूक निर्मितीसाठी विशेषतः उपयुक्त ठरते.
- विस्तृत पदार्थ सुसंगतता: लेझर वेल्डिंग केवळ एकसारख्या धातूंनाच नव्हे, तर भिन्न धातूंना आणि अगदी धातू-अधातूंच्या संयोगांनाही जोडू शकते. उदाहरणार्थ, सिरॅमिक्सचा उच्च वितळणांक आणि यांत्रिक दाब टाळण्याची गरज यांमुळे, सिरॅमिक सब्सट्रेट असलेल्या इंटिग्रेटेड सर्किट्सना पारंपरिक पद्धतींनी वेल्ड करणे कठीण असते. अशा अनुप्रयोगांसाठी लेझर वेल्डिंग एक सोयीस्कर उपाय प्रदान करते. तथापि, हे लक्षात घ्या की लेझर वेल्डिंग सर्व भिन्न पदार्थांच्या संयोगांसाठी योग्य नाही.
५. लेझर वेल्डिंगचे उपयोजन क्षेत्र आणि उद्योग
- उष्णता वहन वेल्डिंगमुख्यतः अचूक मशीनिंगसाठी वापरले जाते, जसे की पातळ धातूच्या पत्र्यांच्या कडांवर प्रक्रिया करणे आणि वैद्यकीय उपकरणांची निर्मिती.
- डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग आणि ब्रेझिंग: वाहन उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंगचा उपयोग कारची बॉडी, ट्रान्समिशन आणि बाह्य आवरण जोडण्यासाठी केला जातो; तर ब्रेझिंगचा उपयोग प्रामुख्याने कार बॉडीच्या जुळणीसाठी केला जातो.
- अधातूंसाठी लेझर कंडक्शन वेल्डिंग: ग्राहक वस्तू उत्पादन, वाहन निर्मिती, इलेक्ट्रॉनिक आवरण निर्मिती आणि वैद्यकीय तंत्रज्ञान यांसारख्या विस्तृत क्षेत्रांमध्ये याचा उपयोग होतो.
- हायब्रीड वेल्डिंग: विशेषतः जहाजाच्या डेकच्या निर्मितीसारख्या विशेष पोलादी संरचनांसाठी उपयुक्त.
पोस्ट करण्याची वेळ: १५-डिसेंबर-२०२५
