एल्युमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग की समस्या का समाधान कैसे करें

वर्तमान में, ऑटोमोबाइल पाइपलाइन की जटिलता में वृद्धि के साथ, अधिक से अधिक वेल्डिंग बिंदु, जो अनिवार्य रूप से बहुत सारी लौ वेल्डिंग समस्याएं लाते हैं। बेशक, प्रत्येक वेल्डिंग विधि के अपने फायदे और नुकसान हैं। यह लेख लेजर वेल्डिंग एयर कंडीशनिंग पाइपलाइन की व्यवहार्यता का विश्लेषण करता है।

आज, मशीनिंग उद्योग में लेजर वेल्डिंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, लेजर तकनीक में छोटे वेल्डिंग ताप इनपुट, वेल्डिंग ताप क्षेत्र पर छोटे प्रभाव और विरूपण में आसान नहीं होने की विशेषताएं भी हैं, इसलिए इसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु वेल्डिंग के क्षेत्र में विशेष ध्यान दिया गया है।

दूसरी ओर, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की प्रसंस्करण विशेषताओं के कारण, एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर वेल्डिंग में कुछ वेल्डिंग कठिनाइयाँ होती हैं। इन समस्याओं का समाधान कैसे करें?

समस्या 1: एल्यूमीनियम मिश्र धातु में लेजर की अवशोषण दर कम होती है। यह समस्या मुख्य रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री की समस्या के कारण है। लेजर बीम के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु की उच्च प्रारंभिक परावर्तनशीलता और उच्च तापीय चालकता के कारण, पिघलने से पहले लेजर बीम में एल्यूमीनियम मिश्र धातु की अवशोषण दर बहुत कम है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु का लेजर पर एक मजबूत प्रतिबिंब प्रभाव होता है, जो एल्यूमीनियम मिश्र धातु की ठोस अवस्था में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के उच्च घनत्व के कारण होता है, जो बीम में फोटॉन के साथ ऊर्जा को प्रतिबिंबित करना आसान होता है।

अध्ययनों से पता चलता है कि गैस CO2 लेजर के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु की परावर्तनशीलता 90% तक है, और ठोस लेजर की परावर्तनशीलता 80% के करीब है। साथ ही, एल्यूमीनियम मिश्र धातु में मजबूत तापीय चालकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर की अवशोषण दर बहुत कम होती है। इसलिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर अवशोषण दर में सुधार के लिए उचित उपाय किए जाने चाहिए।

इस समस्या को हल करने के लिए समाधानों में मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:

1. एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री की सतह का पूर्व उपचार। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में उच्च लेजर प्रतिक्रिया होती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह का उचित पूर्व-उपचार, जैसे एनोडिक ऑक्सीकरण, इलेक्ट्रोलाइटिक पॉलिशिंग, सैंडब्लास्टिंग, सैंडब्लास्टिंग इत्यादि। यह उज्ज्वल ऊर्जा की सतह अवशोषण में काफी सुधार कर सकता है। नतीजे बताते हैं कि ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातु की क्रिस्टलीकरण प्रवृत्ति मूल एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तुलना में अधिक है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह खत्म को नष्ट न करने और लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया को सरल बनाने के लिए, वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग वर्कपीस की सतह के तापमान को बढ़ाने और लेजर में सामग्री की अवशोषण दर में सुधार करने के लिए किया जा सकता है।

2. स्पॉट आकार कम करें और लेजर पावर घनत्व में सुधार करें। लेजर पावर घनत्व को बढ़ाकर एल्यूमीनियम मिश्र धातु के लेजर अवशोषण में सुधार किया जाता है। लेजर पावर घनत्व में वृद्धि से वेल्डिंग पूल में एक छोटा सा छेद प्रभाव पैदा होगा, जो लेजर में सामग्री की अवशोषण दर में काफी सुधार कर सकता है।

3. एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग की सुविधा के लिए वेल्डिंग संरचना को बदलें ताकि लेजर बीम कई बार अंतराल में परिलक्षित हो। संयुक्त रूप लेजर प्रकाश के अवशोषण को प्रभावित करता है। वी-आकार का बेवल और चौकोर बेवल गैर-बेवल जोड़ों की तुलना में कीहोल के निर्माण के लिए अधिक अनुकूल है, और लेजर पावर घनत्व बढ़ता है, और एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर अवशोषण दर भी बढ़ जाती है।

समस्या 2: छिद्र और गर्म दरारें उत्पन्न करना आसान है, जो एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया में छिद्र और गर्म दरारें उत्पन्न करना आसान है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग में सरंध्रता सबसे आम और सबसे महत्वपूर्ण दोष है। स्टोमेटा प्रकारों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है।

एक यह है कि एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग की शीतलन प्रक्रिया में हाइड्रोजन की घुलनशीलता में तेज गिरावट के कारण, पिघले हुए एल्यूमीनियम मिश्र धातु की हाइड्रोजन सामग्री {{0}}.69mL/100g तक पहुंच सकती है, हाइड्रोजन सामग्री ठंडा और जमने के बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातु का द्रव्यमान 0.036mL/100g है, और सुपरसैचुरेटेड हाइड्रोजन अवक्षेपित होकर हाइड्रोजन छिद्र बनाता है। इसके अलावा, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह पर एक ऑक्साइड फिल्म होती है, और एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह पर क्रिस्टल पानी, हवा और सुरक्षात्मक गैस में पानी वेल्डिंग के दौरान सीधे हाइड्रोजन में विघटित हो जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग की तीव्र शीतलन प्रक्रिया के दौरान ये हाइड्रोजन छिद्र बहुत देर से निकलते हैं, और हाइड्रोजन छिद्र बनाने के लिए वेल्ड में बने रहते हैं।

दूसरा लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया में उत्पन्न कीहोल की अस्थिरता और पतन के कारण होता है, और तरल धातु के पास छेद को भरने का समय नहीं होता है। अत्यधिक सरंध्रता वेल्ड के घनत्व को कम कर देगी, जोड़ की वहन क्षमता को कम कर देगी, और जोड़ की ताकत और प्लास्टिसिटी को अलग-अलग डिग्री तक कम कर देगी।

लेजर वेल्डिंग में गैस छेद के दोषों को कम करने के लिए कई उपाय हैं, जैसे पिघले हुए पूल को मिलाने की संभावना, सतह की संभावना जोड़ना, तार भरना या मिश्र धातु पाउडर भरना, और उपयोग छिद्रों के प्रभाव को कम करने के लिए डबल स्पॉट तकनीक और लेजर मिश्रित वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन पूरी चीज को खत्म करना मुश्किल है। एल्यूमीनियम की तापीय चालकता बेहतर है, और लेजर पावर तरंग को एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सामग्री, मोटाई और सतह की स्थिति के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। अग्रणी टिप तरंग प्रकार वेल्डिंग की छवि में, इसका उपयोग तरंग प्रकार की वेल्डिंग के लिए भी किया जा सकता है जो प्री-हीटिंग के बाद अछूता रहता है, जो गैस और गैस छिद्रों को कम करने में भूमिका निभा सकता है। यह छिद्रों की अस्थिरता को कम कर सकता है, लेजर बीम के कोण को बदल सकता है, और वेल्डिंग में चुंबकीय क्षेत्र को लागू कर सकता है, और मध्यम वर्ग के छिद्रों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकता है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग में गर्म दरार का कारण मुख्य रूप से इसकी अपनी विशेषताओं और वेल्डिंग प्रक्रिया से संबंधित है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु के जमने के दौरान, सिकुड़न दर बड़ी (5% तक) होती है, वेल्डिंग तनाव और विरूपण बड़ा होता है, और वेल्ड धातु क्रिस्टलीकरण के दौरान अनाज सीमा के साथ कम पिघलने बिंदु यूटेक्टिक संरचना का उत्पादन करेगी, ताकि अनाज सीमा बंधन बल कमजोर हो जाता है, और तन्य तनाव की क्रिया के तहत गर्म दरारें बन जाती हैं।

गर्म दरार की प्रवृत्ति को तार या मिश्र धातु पाउडर भरकर कम किया जा सकता है, और हीटिंग और शीतलन गति को नियंत्रित करने के लिए वेल्डिंग प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करके गर्म दरार की प्रवृत्ति को भी कम किया जा सकता है। YAG लेजर का उपयोग करते समय, क्रिस्टल क्रैकिंग को कम करने के लिए पल्स तरंग को समायोजित करके हीट इनपुट को नियंत्रित किया जा सकता है।

समस्या 3: वेल्डेड लिंक के यांत्रिक गुणों में गिरावट - नरमी

वेल्डिंग प्रक्रिया में मिश्र धातु तत्वों के दहन से एल्यूमीनियम मिश्र धातु वेल्डेड जोड़ों के यांत्रिक गुणों में कमी आती है।

"सॉफ्टनिंग" वेल्डेड जोड़ों की ताकत और कठोरता में कमी की घटना है। जब लेजर वेल्डिंग एल्यूमीनियम मिश्र धातु जोड़ का उपयोग किया जाता है, तो वेल्ड संरचना और वेल्डेड जोड़ के गर्मी प्रभावित क्षेत्र में भी नरमी की समस्या होती है। बड़ी संख्या में अध्ययनों से पता चला है कि एल्यूमीनियम मिश्र धातु वेल्डिंग की नरमी की घटना को मौलिक रूप से समाप्त करना मुश्किल है, लेकिन गैस परिरक्षित वेल्डिंग की तुलना में, लेजर वेल्डिंग गर्मी इनपुट को कम कर देती है और वेल्ड के नरमी क्षेत्र को अधिक संकीर्ण बना देती है। एमआईजी वेल्डिंग की तुलना में, लेजर वेल्डेड एल्यूमीनियम मिश्र धातु जोड़ों की "नरम" डिग्री कम है, और वेल्डिंग की गति में वृद्धि के साथ तन्य शक्ति बढ़ जाती है। वेल्डिंग प्रक्रिया पर प्लाज्मा का प्रभाव एल्यूमीनियम तत्व आयनीकरण ऊर्जा कम है, लेजर वेल्डिंग धातु प्लाज्मा बनाने में आसान है, लेजर अपवर्तन, विक्षेपण के कारण प्लाज्मा होता है, जिससे लेजर बीम का फोकस बदल जाता है, जिससे वेल्ड प्रवेश अनुपात कम हो जाता है, वेल्डिंग जोड़ की गुणवत्ता को प्रभावित करना। वर्कपीस की सतह पर पाउडर को प्रीसेट करके, ऊंचाई की दिशा में प्लाज्मा के विस्तार और स्पंदन को कमजोर किया जाता है, ताकि प्लाज्मा वर्कपीस की सतह पर अपेक्षाकृत स्थिर स्पंदन आयाम बनाए रख सके।

वेल्डिंग के दौरान अस्थिर सरंध्रता के कारण एल्यूमीनियम मिश्र धातु के वेल्डेड जोड़ों के यांत्रिक गुण कम हो जाते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में मुख्य रूप से Zn, Mg और Al शामिल हैं। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, एल्यूमीनियम का क्वथनांक अन्य दो तत्वों की तुलना में अधिक होता है। इसलिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु घटकों को वेल्डिंग करते समय कुछ कम क्वथनांक वाले मिश्र धातु तत्वों को जोड़ा जा सकता है, जो छोटे छिद्रों के निर्माण और वेल्डिंग की दृढ़ता के लिए अनुकूल है।

1. एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर स्व-संलयन वेल्डिंग

लेजर स्व-संलयन वेल्डिंग उच्च ऊर्जा घनत्व लेजर बीम को गर्मी स्रोत के रूप में संदर्भित करता है, आधार सामग्री की सतह पर प्रभाव डालता है, जिससे आधार सामग्री स्वयं पिघल जाती है, जिससे वेल्डिंग संयुक्त वेल्डिंग विधि बनती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग के लिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह में लेजर के प्रति उच्च परावर्तन होता है, और वेल्डिंग के दौरान बड़ी लेजर शक्ति की आवश्यकता होती है। लेज़र स्पॉट का व्यास छोटा है, वेल्डिंग उपकरण की सटीकता अधिक है, और भागों के अंतराल का सहनशीलता मूल्य कम है, और भागों का अंतराल मान आमतौर पर 0 से नीचे होना आवश्यक है। 2 मिमी. वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, हीटिंग और शीतलन गति तेज होती है, वेल्डिंग सरंध्रता दोष कई होते हैं, लेजर ऊर्जा घनत्व केंद्रित होता है, और कीहोल प्रभाव वेल्ड अवतल और किनारे काटने की घटना का कारण बनना आसान होता है, इसलिए वेल्डिंग प्रक्रिया पैरामीटर होते हैं उच्चतर आवश्यकताएँ। एल्यूमीनियम मिश्र धातु वेल्डिंग में लेजर सेल्फ-फ्यूजन वेल्डिंग अच्छी वेल्डिंग गुणवत्ता, तेज वेल्डिंग गति और आसान स्वचालन के फायदे को दर्शाती है, और ऑटोमोटिव उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग में, पावर बैटरी शेल की सीलिंग मुख्य रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर सेल्फ-फ्यूजन वेल्डिंग से बनी होती है। एक घरेलू नई ऊर्जा ऑटोमोबाइल कंपनी की एल्यूमीनियम बॉडी में, डोर असेंबली और साइड वॉल संरचना की वेल्डिंग भी एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर सेल्फ-फ्यूजन वेल्डिंग से बनी है।

2. एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर तार वेल्डिंग वेल्डिंग

लेज़र वायर फिलिंग वेल्डिंग में, लेज़र का उपयोग अभी भी वेल्डेड धातु को पिघलाने के लिए मुख्य ताप स्रोत के रूप में किया जाता है, लेकिन धातुकर्म कनेक्शन प्रक्रिया को प्राप्त करने के लिए भरी हुई धातु को पिघले हुए पूल में लगातार फीड करने के लिए स्वचालित वायर फीडिंग डिवाइस का उपयोग किया जाता है। लेजर स्व-संलयन वेल्डिंग की तुलना में, लेजर तार भरने वाली वेल्डिंग ने वेल्डिंग तार के विभिन्न घटकों को भरकर, वेल्डिंग प्रक्रिया अंतराल सटीकता की आवश्यकताओं को कम कर दिया, वेल्ड के धातुकर्म गुणों में सुधार किया, वेल्डिंग गर्म दरारें और छिद्रों को रोका, सुधार किया। वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता और संयुक्त यांत्रिक गुण।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर तार वेल्डिंग में अच्छी उपस्थिति गुणवत्ता की विशेषताएं होती हैं, लेजर सेल्फ-फ्यूजन वेल्डिंग की तुलना में प्रक्रिया अंतराल सटीकता कम होती है, आदि। इसका उपयोग आमतौर पर शरीर की बाहरी सतह में किया जाता है, जैसे कि शीर्ष कवर और साइड की दीवार के बीच, और सूटकेस कवर की ऊपरी और निचली प्लेटों के बीच। उच्च वेल्डिंग गुणवत्ता प्राप्त करने और एल्यूमीनियम मिश्र धातु के दरवाजों को वेल्ड करने के लिए लेजर वायर वेल्डिंग का उपयोग करने के लिए कुछ मॉडल भी हैं।

3. एल्यूमीनियम मिश्र धातु लेजर आर्क मिश्रित वेल्डिंग

लेज़र-आर्क मिश्रित वेल्डिंग विभिन्न भौतिक गुणों और ऊर्जा संचरण तंत्र के साथ लेज़र और आर्क दो प्रकार के ताप स्रोतों का संयोजन है, और वेल्डेड भागों पर एक साथ काम करते हैं। दोनों ही दो ऊष्मा स्रोतों के फायदों को पूरा महत्व देते हैं और एक-दूसरे की कमियों को पूरा करते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातु के लेजर आर्क मिश्रित वेल्डिंग में, आर्क लेजर ताप स्रोत का मार्गदर्शन कर सकता है, वेल्डिंग प्रक्रिया में एल्यूमीनियम मिश्र धातु की अवशोषण क्षमता और ऊर्जा उपयोग दर में सुधार कर सकता है, और वेल्ड की सतह निर्माण क्षमता लेजर की तुलना में बेहतर है स्व-संलयन वेल्डिंग। इसके अलावा, आर्क की शुरूआत वेल्डिंग भागों की क्लैंपिंग सटीकता को काफी कम कर सकती है, और आर्क का लेजर वेल्डिंग प्लाज्मा पर पतला प्रभाव पड़ता है, जो लेजर पर प्लाज्मा के परिरक्षण प्रभाव को कम कर सकता है। लेजर चाप की स्थिरता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, ताकि चाप उच्च गति वेल्डिंग के दौरान जोड़ पर स्थिर रूप से कार्य कर सके, जिससे जोड़ की वेल्डिंग गुणवत्ता में सुधार हो सकता है और वेल्डिंग की गति बढ़ सकती है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग बीम ऊर्जा घनत्व 109W/cm2 तक पहुंच सकती है, और इसमें केंद्रित हीटिंग, छोटे थर्मल क्षति, बड़े वेल्ड गहराई से चौड़ाई अनुपात और छोटे वेल्डिंग विरूपण के फायदे हैं। वेल्डिंग प्रक्रिया को एकीकृत, स्वचालित और लचीला बनाना आसान है, जो उच्च गति और उच्च परिशुद्धता वेल्डिंग का एहसास कर सकता है, और वेल्डिंग प्रक्रिया को वैक्यूम वातावरण की आवश्यकता नहीं होती है, और एक्स-रे का उत्पादन नहीं करता है, विशेष रूप से उच्च परिशुद्धता के लिए उपयुक्त है जटिल संरचनाओं की वेल्डिंग। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग की सबसे आकर्षक विशेषता इसकी उच्च दक्षता है, और इस उच्च दक्षता को पूर्ण रूप देने के लिए, इसे बड़ी मोटाई की गहरी वेल्डिंग पर लागू करना आवश्यक है। इसलिए, बड़ी मोटाई वाली गहरी पैठ वेल्डिंग के लिए उच्च-शक्ति लेजर का अनुसंधान और अनुप्रयोग भविष्य के विकास की एक अपरिहार्य प्रवृत्ति होगी। बड़ी मोटाई वाली गहरी पैठ वाली वेल्डिंग पिनहोल घटना और वेल्ड की सरंध्रता पर इसके प्रभाव को उजागर करती है, इसलिए पिनहोल का निर्माण तंत्र और नियंत्रण अधिक से अधिक हो जाता है, जो उद्योग में एक गर्म मुद्दा बन जाएगा।

लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया की स्थिरता, वेल्ड बनाने और वेल्डिंग की गुणवत्ता में सुधार करना वह लक्ष्य है जिसका लोग पीछा करते हैं। इसलिए, लेजर आर्क कंपोजिट प्रोसेस, फिलर वायर लेजर वेल्डिंग, नॉन-प्रीसेट पाउडर लेजर वेल्डिंग, डुअल फोकस टेक्नोलॉजी, बीम शेपिंग जैसी नई तकनीकों को और बेहतर और विकसित किया जाएगा।

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