مختلف بنیادی قطر کے ساتھ لیزرز کے ویلڈنگ اثرات کا موازنہ

مختلف بنیادی قطر کے ساتھ لیزرز کے ویلڈنگ اثرات کا موازنہ

دھاتی مواد کی لیزر پروسیسنگ بنیادی طور پر فوٹو تھرمل اثر پر مبنی تھرمل پروسیسنگ ہے۔ جب لیزر مواد کی سطح کو روشن کرتا ہے تو، مواد کی سطح کا رقبہ مختلف طاقت کی کثافتوں کے تحت مختلف تبدیلیوں سے گزرے گا۔ ان تبدیلیوں میں سطح کے درجہ حرارت میں اضافہ، پگھلنا، بخارات بننا، کی ہول کی تشکیل، اور فوٹوپلاسما جنریشن شامل ہیں۔ مزید برآں، مادی سطح کے علاقے کی طبعی حالت کی تبدیلی مواد کے لیزر روشنی کے جذب کو بہت متاثر کرتی ہے۔ عام طور پر، درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، مواد کی لیزر لائٹ کو جذب کرنے کی شرح اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ طاقت کی کثافت اور عمل کے وقت میں اضافے کے ساتھ، دھاتی مواد مندرجہ ذیل جسمانی حالت میں تبدیلیوں سے گزرے گا، جیسا کہ شکل 1 [1] میں دکھایا گیا ہے۔

لیزر ویلڈنگ کے دو کور ہیں: حرارت کی منتقلی اور حرارت کی ترسیل۔ حرارت کی منتقلی گرمی کے منبع، طاقت کی کثافت اور لائن توانائی سے متعلق ہے۔ فائن ٹیون پر ہوا کا بہاؤ۔ ویلڈنگ کے عمل میں، گرمی کا ذریعہ، طاقت کی کثافت، اور لائن توانائی بنیادی طور پر ایڈجسٹ کیا جاتا ہے. عمل کے پیرامیٹرز میں شامل ہیں: لیزر کور قطر، طاقت، رفتار، اور defocus رقم کا انتخاب۔ اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ یہ مضمون بنیادی طور پر مختلف بنیادی قطروں والے لیزرز پر مرکوز ہے اور بنیادی طور پر مختلف پاور کثافتوں کو شامل کرتا ہے، شکل 2 پاور ڈینسٹی کے سادہ حسابی فارمولے کو ظاہر کرتا ہے:

ویلڈنگ کے عمل کی جذب کی شرح کے مطابق لیزر ویلڈنگ کی دو اہم اقسام ہیں، ایک گرمی کی ترسیل کی ویلڈنگ (گہرائی چوڑائی کا تناسب)<1, laser absorption rate of red light is within 20%, and different wavelengths are different), and the other is deep penetration welding (Aspect ratio > 1, the absorption rate is greater than the absorption rate of the molten pool of the material, more than 60%, mainly due to the multiple reflection and absorption of the laser in the keyhole).

لیزر گرمی کی ترسیل ویلڈنگ:

مختلف لیزر شعاعیں مواد کی حالت میں مختلف تبدیلیوں کا سبب بنیں گی، جو ویلڈنگ کے عمل میں دو عام ویلڈنگ طریقوں کے طور پر ظاہر ہوتی ہے: لیزر ہیٹ کنڈکشن ویلڈنگ اور لیزر ڈیپ پینیٹریشن ویلڈنگ۔ گرمی کی منتقلی کا عمل، ویلڈ بنانے کا طریقہ کار، عمل کی خصوصیات اور دونوں کی درخواست کی حد بہت مختلف ہے۔

لیزر گرمی کی ترسیل ویلڈنگ موڈ:

گرمی کی ترسیل کی ویلڈنگ کے دوران، ورک پیس کی سطح پر لیزر شعاع رینج 10E4~10E6W/cm کی حد میں ہوتی ہے، اور لیزر توانائی سطح پر 10~100m کی پتلی تہہ سے جذب ہوتی ہے۔ سطح پر موجود لیزر توانائی گرمی کی ترسیل کے ذریعے مواد کے اندرونی حصے میں منتقل ہوتی ہے، اور لیزر کو براہ راست چھوا نہیں جا سکتا۔ لیزر شعاع ریزی کی ایک خاص مدت کے بعد، سطح پگھلنے تک پہنچ جاتی ہے، اور یہ پگھلنے والا آئسوتھرم مواد میں گہرائی تک پھیلتا ہے، اور سطح کا درجہ حرارت مسلسل بڑھتا رہتا ہے۔ لیکن سب سے زیادہ مواد کے ابلتے ہوئے مقام تک ہی پہنچ سکتا ہے، اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا کہ درجہ حرارت کتنا ہی زیادہ ہو، مواد بخارات بن کر گڑھے بن جائے گا، مستحکم حرارت کی ترسیل کا ویلڈنگ کا عمل تباہ ہو جائے گا، پگھلا ہوا تالاب دوہر جائے گا، اور مواد جل گیا عام طور پر، گرمی کی ترسیل کی ویلڈنگ زیادہ تر پتلی پلیٹوں میں استعمال ہوتی ہے۔ اس معاملے میں اسے ختم کرنے کی ضرورت ہے۔ لیزر بیم اور ورک پیس کی رشتہ دار حرکت کے ساتھ، ایک اتلی اور چوڑی ویلڈ سیون بنتی ہے، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ ویلڈ سیون کی گہرائی سے چوڑائی کا تناسب چھوٹا ہے، اور ویلڈ سیون کی چوڑائی عام طور پر ہوتی ہے۔ دخول کی گہرائی سے دو گنا زیادہ۔ نیچے دی گئی تصویر ایک عام لیزر ہیٹ کنڈکشن ویلڈنگ سیون کی کراس سیکشنل ظاہری شکل کو ظاہر کرتی ہے، اور ویلڈ سیون کی شکل تقریباً نصف کرہ کی ہوتی ہے۔

مختلف بنیادی قطر کے لیزرز کا موازنہ:

(1) تجربے کی رفتار 150mm/s ہے، فوکس پوزیشن ویلڈڈ ہے، مواد 1 سیریز ایلومینیم ہے، اور موٹائی 2mm ہے۔

(2) بنیادی قطر جتنا بڑا ہوگا، فیوژن کی چوڑائی اتنی ہی زیادہ ہوگی، گرمی سے متاثرہ زون اتنا ہی بڑا ہوگا، اور یونٹ پاور کثافت اتنی ہی کم ہوگی۔ جب بنیادی قطر 200um سے زیادہ ہو جاتا ہے، تو ایلومینیم اور تانبے جیسے ہائی ری ایکشن مرکب دھاتوں پر دخول کی گہرائی حاصل کرنا آسان نہیں ہوتا ہے، اور اس کے لیے اعلی طاقت کی ضرورت ہوتی ہے جو گہری دخول ویلڈنگ کو حاصل کر سکتی ہے۔

(3) چھوٹے بنیادی قطر کے لیزر میں اعلی طاقت کی کثافت ہوتی ہے، یہ اعلی توانائی کے ساتھ مواد کی سطح پر کی ہولز کو تیزی سے پنچ کر سکتا ہے، اور ایک چھوٹا سا گرمی سے متاثرہ زون ہے، لیکن اسی وقت ویلڈ کی سطح کھردری ہے، کم رفتار ویلڈنگ کے دوران کی ہول کے گرنے کا امکان زیادہ ہوتا ہے، اور ویلڈنگ سائیکل کے دوران کی ہول بند ہو جاتی ہے طویل سائیکل، نقائص، سوراخوں اور دیگر نقائص پیدا کرنے میں آسان، تیز رفتار پروسیسنگ یا سوئنگ ٹریک کے ساتھ پروسیسنگ کے لیے موزوں؛

(4) بڑے قطر کے لیزر لیزر سطح کو ریمیلٹنگ، کلیڈنگ، اینیلنگ اور دیگر عملوں کے لیے زیادہ موزوں ہیں کیونکہ ان کی بڑی جگہ اور زیادہ منتشر توانائی ہے۔

اعلی عکاس مواد: ایلومینیم، تانبا، سٹینلیس سٹیل، نکل، مولیبڈینم، وغیرہ؛

(1) اعلی عکاس مواد کو چھوٹے قطر کا لیزر منتخب کرنے کی ضرورت ہے۔ اعلی طاقت کی کثافت لیزر بیم کا استعمال کرتے ہوئے مواد کو فوری طور پر مائع یا بخارات کی حالت میں گرم کرنا، مواد کی لیزر جذب کی شرح کو بہتر بنانا، اور موثر اور تیز پروسیسنگ حاصل کرنا۔ بڑے کور قطر کے ساتھ لیزر کا انتخاب کرنا آسان ہے۔ اعلی عکاسی کی طرف لے جائیں، ورچوئل ویلڈنگ کی طرف لے جائیں، اور یہاں تک کہ لیزر کو جلا دیں۔

کریک حساس مواد: نکل، نکل چڑھایا تانبا، ایلومینیم، سٹینلیس سٹیل، ٹائٹینیم کھوٹ وغیرہ۔

(2) اس قسم کے مواد کو عام طور پر گرمی سے متاثرہ زون کے سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے اور ایک چھوٹا پگھلا ہوا تالاب درکار ہوتا ہے۔ چھوٹے قطر کے لیزر کا انتخاب کرنا زیادہ مناسب ہے۔

تیز رفتار لیزر پروسیسنگ:

(3) گہری دخول ویلڈنگ کے لیے تیز رفتار لیزر پروسیسنگ کی ضرورت ہوتی ہے، اور یہ یقینی بنانے کے لیے اعلی توانائی کی کثافت کے ساتھ لیزر کا انتخاب کرنا ضروری ہے کہ لائن انرجی تیز رفتاری سے مواد کو پگھلانے کے لیے کافی ہے، خاص طور پر لیپ ویلڈنگ، دخول ویلڈنگ، اور دوسرے چھوٹے کور جن کے لیے زیادہ گہرائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریڈیل لیزرز زیادہ موزوں ہیں۔

Advantages and applications of large core lasers (>100um)٪3a

بڑے کور قطر اور بڑی جگہ، بڑی گرمی کی کوریج کا علاقہ، وسیع کارروائی کی سطح، اور صرف مواد کی سطح پر مائیکرو پگھلنے کا حصول، لیزر کلیڈنگ، لیزر ریمیلٹنگ، لیزر اینیلنگ، لیزر سختی وغیرہ میں ایپلی کیشنز کے لیے بہت موزوں ہے۔ علاقوں میں، ایک بڑی جگہ کا مطلب ہے زیادہ پیداواری صلاحیت اور کم نقائص (گرمی کی ترسیل سولڈرنگ تقریباً عیب سے پاک ہے)۔

ویلڈنگ کے معاملے میں، بڑی جگہ بنیادی طور پر کمپوزٹ ویلڈنگ کے لیے استعمال ہوتی ہے، جو چھوٹے بنیادی قطر کے لیزر کے ساتھ کمپاؤنڈ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے: بڑا دھبہ مواد کی سطح کو قدرے پگھلتا ہے، ٹھوس سے مائع میں تبدیل ہوتا ہے، جو جذب کی شرح کو بہت بہتر بناتا ہے۔ مواد کو لیزر تک پہنچاتا ہے، اور پھر ایک چھوٹا سا کور استعمال کرتا ہے، اس عمل میں، بڑی جگہ کو پہلے سے گرم کرنے، پوسٹ پروسیسنگ، اور پگھلے ہوئے تالاب کو دیے گئے بڑے درجہ حرارت کے میلان کی وجہ سے، مواد میں دراڑ پیدا ہونے والے نقائص کا خطرہ نہیں ہوتا ہے۔ تیز حرارتی اور تیز ٹھنڈک کے ذریعے۔ یہ ویلڈ کی ظاہری شکل کو ہموار بنا سکتا ہے، اور ایک ہی وقت میں سنگل لیزر حل کے مقابلے میں کم چھڑکنے کو حاصل کرسکتا ہے۔