लेजर वेल्डिंग क्या है? लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी का वर्तमान विकास क्या है? किस क्षेत्रों में लेजर वेल्डिंग तकनीक को लागू किया जा सकता है?
1. लेजर वेल्डिंग क्या है?
संक्षेप में, लेजर वेल्डिंग लेजर विकिरण के साथ वर्कपीस की सतह को गर्म करने के लिए है, और सतह की गर्मी गर्मी चालन के माध्यम से अंदर तक फैलती है। फिर, लेजर पल्स की चौड़ाई, ऊर्जा, शिखर शक्ति और पुनरावृत्ति आवृत्ति को नियंत्रित करके, वर्कपीस को एक विशिष्ट पिघला हुआ पूल बनाने के लिए पिघलाया जाता है, जिससे वेल्डिंग प्राप्त होता है।
लेजर वेल्डिंग इनपुट गर्मी को न्यूनतम आवश्यक राशि तक कम कर सकता है, गर्मी प्रभावित क्षेत्र की मेटालोग्राफिक परिवर्तन सीमा छोटी है, और गर्मी चालन के कारण होने वाली विरूपण भी न्यूनतम है।
गैर-संपर्क वेल्डिंग मशीन के पहनने और विरूपण को कम से कम कर सकता है। लेजर बीम ऑप्टिकल इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा ध्यान केंद्रित करना, संरेखित करना और गाइड करना आसान है। इसे वर्कपीस से उचित दूरी पर रखा जा सकता है और वर्कपीस के आसपास मशीनों या बाधाओं के बीच निर्देशित किया जा सकता है।
लेजर बीम को एक बहुत छोटे क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित किया जा सकता है, छोटे और बारीकी से भागे हुए भागों को वेल्ड कर सकता है, सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को वेल्ड कर सकता है, और विभिन्न विषम सामग्रियों में भी शामिल हो सकता है।
स्वचालन के साथ उच्च गति वेल्डिंग करना आसान है, और डिजिटल या कंप्यूटर द्वारा भी नियंत्रित किया जा सकता है। जब पतली सामग्री या पतली-व्यास के तारों को वेल्डिंग करते हैं, तो रिमेल्टिंग जैसी कोई परेशानी नहीं होती है।
2। लेजर वेल्डिंग तकनीक की वर्तमान स्थिति क्या है?
लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी लेजर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ विकसित हुई है। हाल के वर्षों में, नए प्रकाश स्रोतों जैसे कि ब्लू लेजर, ग्रीन लेजर, फेमटोसेकंड लेजर, स्विंग वेल्डिंग, एआरएम (एडजस्टेबल रिंगमोड) रिंग एडजस्टेबल स्पॉट वेल्डिंग और अन्य नई प्रक्रियाओं को पेश किया गया है, जिन्होंने औद्योगिक उत्पादन में कुछ वेल्डिंग समस्याओं को हल किया है, जो कि लेज़र वेल्डिंग को तेजी से बढ़ावा देने में सक्षम हैं।
(1) मेटल लेजर वेल्डिंग तकनीक
लेजर की उच्च ऊर्जा घनत्व कुछ कठिन-से-वेल्ड धातु सामग्रियों को वेल्ड करना संभव बनाता है, लेकिन अभी भी अत्यधिक चिंतनशील सामग्री और सोने, चांदी, तांबे और एल्यूमीनियम जैसे असंतुष्ट धातु सामग्री की वेल्डिंग के साथ कुछ समस्याएं हैं। मुख्य कारणों में शामिल हैं:
①high परावर्तन और उच्च तापीय चालकता, लेजर वेल्डिंग के लिए एक उच्च शुरुआती शक्ति की आवश्यकता होती है;
उच्च शक्ति वाले लेजर वेल्डिंग को देखते हुए, यह सामग्री की सतह की स्थिति में परिवर्तन के लिए संवेदनशील है, जिसके परिणामस्वरूप खराब मिलाप संयुक्त/वेल्ड गठन होता है;
③ लेजर वेल्डिंग की गति तेज है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्डिंग दोष जैसे कि वेल्ड के अंदर छिद्र, विशेष रूप से एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के अंदर।
(१.१) तांबे और तांबे के मिश्र धातुओं के कुशल लेजर वेल्डिंग
कॉपर में उत्कृष्ट विद्युत और थर्मल चालकता है और इसका उपयोग व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और इलेक्ट्रिक वाहनों के निर्माण क्षेत्रों में किया जाता है। उनमें से, मोटर्स, बैटरी, सेंसर, वायरिंग हार्नेस और टर्मिनलों का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
अतीत में, धातु सामग्री की लेजर वेल्डिंग मुख्य रूप से इन्फ्रारेड लेज़रों पर निर्भर थी। हालांकि, तांबे की तापीय चालकता बहुत अधिक है, शुद्ध लोहा की तरह लगभग 5 गुना और शुद्ध एल्यूमीनियम की 1.7 गुना। इन्फ्रारेड लेज़रों के लिए कॉपर में कम अवशोषण दर है। अकेले रैखिक वेल्डिंग के लिए इन्फ्रारेड लेज़रों के उपयोग में एक अस्थिर प्रक्रिया खिड़की और पिघलने की गहराई में सबसे बड़ा उतार -चढ़ाव होता है, जो कि वेल्डिंग स्पैटर, पिघला हुआ धातु के छींटे, छिद्रों और पैठ की गहराई में बड़े उतार -चढ़ाव जैसी समस्याओं से ग्रस्त है।
इसलिए, उच्च-शक्ति शॉर्ट-वेवलेंथ लेज़रों के उद्भव के बाद, दृश्यमान प्रकाश लेजर वेल्डिंग और हाइब्रिड वेल्डिंग तांबे और तांबे के मिश्र धातुओं जैसे अत्यधिक चिंतनशील सामग्री के लिए आदर्श प्रसंस्करण विधियां बन गए हैं।
① ग्रीन लाइट लेजर वेल्डिंग
ग्रीन लेजर 500-560 nm के तरंग दैर्ध्य के साथ एक प्रकार का दृश्य प्रकाश है। Λ=515 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ हरी रोशनी के लिए तांबे की अवशोषण दर 40%के रूप में अधिक है, जो कि लगभग 8 गुना अवरक्त प्रकाश अवशोषण दर लगभग 1μM की है, और ऊर्जा युग्मन दक्षता अधिक है। ऑक्सीकरण की डिग्री के लिए संवेदनशीलता भी कम हो जाती है।
ग्रीन लेजर का उपयोग तांबे की गहरी पैठ वेल्डिंग की दहलीज शक्ति को काफी कम कर सकता है, वेल्ड सतह पर पिघल स्प्रे और स्पैटर की मात्रा छोटी है, और यह वेल्डिंग गति से लगभग अप्रभावित है। यदि बीम स्कैनिंग, बीम डिफोकस और सही लेजर पावर मॉड्यूलेशन में वृद्धि होती है, तो वेल्डिंग गुणवत्ता में काफी सुधार किया जा सकता है। जबकि वेल्ड दोषों की संख्या बहुत कम हो जाती है, वेल्ड सतह अधिक नियमित और समान होगी।
②Blue लाइट लेजर वेल्डिंग
कम तरंग दैर्ध्य, उच्च फोटॉन ऊर्जा, जो लेजर प्रकाश की सामग्री की अवशोषण दर को बढ़ाने में मदद करता है। नीले लेजर की तरंग दैर्ध्य 400nm ~ 500n है। गैलियम नाइट्राइड सामग्री पर आधारित अर्धचालक लेजर सीधे आवृत्ति दोहरीकरण के बिना 450 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ सीधे लेजर उत्पन्न कर सकता है। इसमें सरल संरचना, आसान उपयोग, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता और उच्च अवशोषण दर के फायदे हैं।
आमतौर पर औद्योगिक प्रसंस्करण में उपयोग किए जाने वाले फाइबर लेज़रों की तुलना में, ब्लू लाइट लेजर में 450nm पर धातु सामग्री के अवशोषण दर में {{0}}}% की वृद्धि होती है, विशेष रूप से तांबे और सोने जैसे अत्यधिक चिंतनशील धातु सामग्री के अवशोषण दर में वृद्धि। यह सत्यापित किया गया है कि तांबे वेल्डिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा की खपत इन्फ्रारेड लेज़रों की तुलना में 84% कम है। इसका मतलब यह है कि जब एक अवरक्त लेजर को तांबे की सामग्री को वेल्ड करने के लिए 10 डब्ल्यू लेजर पावर की आवश्यकता होती है, तो नीले लेजर का उपयोग करके केवल 1 किलोवाट या 0.5 किलोवाट की शक्ति की आवश्यकता होती है।
③ डबल बीम हाइब्रिड वेल्डिंग
इन्फ्रारेड-विज़िबल लाइट डबल-बीम कम्पोजिट वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, एक छोटी पावर विज़िबल लाइट लेजर का उपयोग करते हुए, इन्फ्रारेड लेजर तांबे के जबरन गहरे-मंच पर वेल्डिंग वेल्डिंग को प्राप्त कर सकता है, जब बिजली गहरी-मर्मज्ञ वेल्डिंग थ्रेशोल्ड पावर से कम होती है, और वेल्डिंग स्पैटर को काफी कम होती है, और उपकरण की लागत कम होती है। वेल्डिंग की गुणवत्ता अधिक है और इसे बहुत उत्कृष्ट लाभ और अच्छी अनुप्रयोग संभावनाओं के लिए माना जाता है।
(१.२) एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की लेजर स्विंग वेल्डिंग
जब पारंपरिक एकल-फोकस लेजर बीम का उपयोग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को वेल्ड करने के लिए किया जाता है, तो छिद्र आम दोष होते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में छिद्रों के गठन के मुख्य कारण हैं:
The वेल्डिंग पिघला हुआ पूल और कीहोल गंभीर कंपन के कारण गिरने और अस्थिरता के लिए प्रवण हैं, जो छिद्र बनाते हैं;
② एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में हाइड्रोजन की घुलनशीलता तापमान की कमी के साथ तेजी से गिर जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप जमाव के दौरान सुपरसैचुरेटेड हाइड्रोजन की वर्षा और हाइड्रोजन छिद्रों के गठन की वर्षा होगी। छिद्रों की उपस्थिति वेल्ड में तनाव एकाग्रता का कारण बनेगी, जिससे वेल्ड को जमने के दौरान दरार मिलेगी।
लेजर स्विंग वेल्डिंग। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, बीम वेल्ड की दिशा के साथ चलता है और एक ही समय में विभिन्न रूपों जैसे परिपत्र, 8- के आकार और सर्पिल लाइनों जैसे विभिन्न रूपों में झूलता है।
वर्तमान में, बीम स्विंग की प्राप्ति मुख्य रूप से एक गैल्वेनोमीटर द्वारा प्राप्त की जाती है जो उच्च-शक्ति लेज़रों का सामना कर सकती है। लेजर स्विंग वेल्डिंग के बीम एक्शन क्षेत्र को बढ़ाया जाता है, जो कीहोल और पिघले हुए पूल के क्षेत्र को बढ़ाता है और पिघले हुए पूल की जड़ का आकार, कीहोल और पिघले हुए पूल की स्थिरता में सुधार करता है, और खराब संलयन और अंडरकट जैसे दोषों पर एक महत्वपूर्ण सुधार प्रभाव पड़ता है। इसी समय, झूलते हुए प्रकाश किरण द्वारा पिघले हुए पूल की सरगर्मी पिघले हुए पूल के संवहन को तेज करती है, जो पिघले हुए पूल में बुलबुले की पलायन की गति को बढ़ाती है और छिद्र को कम करती है।
3। विभिन्न क्षेत्रों में लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी का वर्तमान अनुप्रयोग
लेजर वेल्डिंग काटने की तुलना में बाद में नहीं है। वर्तमान में, मेरे देश में ऐसे उद्यम हैं जो लेजर वेल्डिंग के विशेषज्ञ हैं। शुरुआती दिनों में, लैंप-पंप किए गए लेजर और याग लेजर वेल्डिंग मुख्य तरीके थे। वे सभी बहुत ही पारंपरिक कम-शक्ति वाले लेजर वेल्डिंग हैं, जिन्हें मोल्ड्स, विज्ञापन पात्रों, चश्मे, गहने और अन्य क्षेत्रों में लागू किया गया है, लेकिन पैमाना बहुत सीमित है। हाल के वर्षों में, लेजर पावर के निरंतर सुधार के साथ, अधिक महत्वपूर्ण रूप से, अर्धचालक लेजर और फाइबर लेज़रों ने धीरे -धीरे लेजर वेल्डिंग एप्लिकेशन परिदृश्यों को विकसित किया है, लेजर वेल्डिंग की तकनीकी अड़चन को तोड़ते हुए और नए बाजार स्थान को खोल दिया।
(1) ऑटोमोबाइल विनिर्माण में लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग
विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास और लोगों के उपभोग स्तर और जीवन की गुणवत्ता में सुधार के साथ, ऑटोमोबाइल उत्पादन क्षेत्र में ऑटोमोबाइल निकायों के हल्के और कलात्मक सौंदर्यशास्त्र की आवश्यकताएं अधिक और अधिक हो रही हैं। लेजर वेल्डिंग तकनीक अपने उत्कृष्ट प्रसंस्करण प्रभाव, अच्छे उत्पाद की गुणवत्ता और उच्च कार्य दक्षता के कारण बाहर खड़ी है, और जल्दी से ऑटोमोबाइल उत्पादन क्षेत्र में वेल्डिंग प्रक्रिया प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग का प्रिय बन जाता है।
वाहन उत्पादन में, लेजर वेल्डिंग तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से मोटी स्टील प्लेटों के लेजर वेल्डिंग, ऑटोमोबाइल असेंबली की लेजर वेल्डिंग और सबसिस्टम असेंबली और वाहन भागों के लेजर वेल्डिंग जैसी प्रक्रियाओं में किया जाता है। कुछ यूरोपीय और अमेरिकी देशों में वाहन निर्माताओं ने 1980 के दशक में शुरू होने वाले लेजर वेल्डिंग तकनीक को अपेक्षाकृत जल्दी लागू करना शुरू कर दिया। ऑडी, मर्सिडीज-बेंज, जीएम और अन्य प्रसिद्ध ऑटोमोबाइल ब्रांडों ने उस समय वाहन उत्पादन और विनिर्माण में लेजर वेल्डिंग तकनीक को पेश करना शुरू किया, जिसने वाहन उत्पादन और विनिर्माण के क्षेत्र में लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी के गहन अनुप्रयोग और विकास को बढ़ावा दिया।
पावर बैटरी की लेजर वेल्डिंग हाल के वर्षों में सबसे अधिक आंखों को पकड़ने वाली वेल्डिंग वेल्डिंग आवेदन की मांग होनी चाहिए, जिसमें लेजर उपकरण निर्माताओं के लिए एक महान प्रेरणा है। दूसरा ऑटोमोबाइल निकायों और भागों की वेल्डिंग होना चाहिए। चीन दुनिया का सबसे बड़ा ऑटोमोबाइल बाजार है, जिसमें कई पुरानी कार कंपनियां और नई कार कंपनियां लगातार उभर रही हैं, जिसमें लगभग 100 ऑटोमोबाइल ब्रांड हैं। अधिकांश निर्माता किलोवाट-स्तरीय वेल्डिंग तकनीक या स्वचालित लेजर वेल्डिंग उत्पादन लाइनों का उपयोग करते हैं; विशेष रूप से पावर बैटरी के क्षेत्र में, प्रमुख नई ऊर्जा बैटरी कंपनियों ने बड़ी संख्या में लेजर वेल्डिंग उपकरणों का उपयोग किया है।
4। लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी का विकास प्रवृत्ति क्या है?
वेल्डिंग प्रौद्योगिकी के आगे के विकास और सफलता के साथ, लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी के अनुसंधान और विकास प्रक्रिया में इसकी विशिष्टता अधिक स्पष्ट है। लेजर वेल्डिंग तकनीक धातु सामग्री को जल्दी और कुशलता से वेल्ड कर सकती है। जब लेजर बीम उत्पन्न होता है, तो अपनी उच्च ध्यान केंद्रित करने वाली विशेषताओं के कारण, यह लेजर बीम में अत्यधिक उच्च शक्ति घनत्व का कारण बन सकता है, जो लेजर बीम को बहुत कम समय में बड़ी मात्रा में गर्मी ऊर्जा जारी करने में सक्षम बनाता है, जिससे वेल्डिंग दक्षता में सुधार और वेल्डिंग गुणवत्ता को सुनिश्चित किया जा सकता है।
इसके अलावा, लेजर वेल्डिंग तकनीक के तात्कालिक वेल्डिंग लाभ के कारण, इसमें एक बहुत व्यापक अनुप्रयोग संभावना है। लेजर वेल्डिंग तकनीक के वास्तविक अनुप्रयोग में, जब लेजर बीम सीधे धातु सामग्री की सतह को विकिरणित करता है, तो यह विकिरण क्षेत्र के बाहर धातु सामग्री को प्रभावित नहीं करेगा, इसलिए यह वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान धातु सामग्री की सतह को महत्वपूर्ण नुकसान नहीं पहुंचाता है, और वेल्डिंग प्रक्रिया पूरी होने के बाद, संबंधित सतह प्रसंस्करण करने की आवश्यकता नहीं है। यह लेजर वेल्डिंग तकनीक को विशेष रूप से विभिन्न सटीक भागों की सतहों को संसाधित करने के लिए उपयुक्त बनाता है, ताकि अधिक कठिन वेल्डिंग संचालन भी जल्दी से प्राप्त किया जा सके।
इसके अलावा, पिछले वेल्डिंग तकनीकी विनिर्देशों में, यह आमतौर पर निर्धारित किया जाता है कि सभी वेल्डिंग सामग्रियों के लिए सामग्री की आवश्यकताएं सुसंगत होनी चाहिए। लेजर वेल्डिंग तकनीक के उपयोग के साथ, वेल्डिंग सामग्री की सामग्री पर महान प्रतिबंध लगाने की आवश्यकता नहीं है, इसलिए यहां तक कि विभिन्न सामग्रियों की वेल्डिंग सामग्री को लेजर वेल्डिंग तकनीक का उपयोग करके आसानी से वेल्डेड किया जा सकता है। यह कहा जा सकता है कि लेजर वेल्डिंग तकनीक के गठन और व्यापक अनुप्रयोग ने पारंपरिक वेल्डिंग तकनीक में समस्याओं को प्रभावी ढंग से पार कर लिया है और पारंपरिक वेल्डिंग संचालन की कठिनाई को कम कर दिया है।
आधी सदी से अधिक विकास के बाद, लेजर वेल्डिंग तकनीक का तकनीकी स्तर भी तेजी से सही हो गया है, और यह धीरे -धीरे अधिक से अधिक औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।
एयरोस्पेस, इलेक्ट्रॉनिक इंस्ट्रूमेंट्स, मशीनरी मैन्युफैक्चरिंग, स्टील मेटालोगरी, ऑटोमोबाइल मैन्युफैक्चरिंग, मेडिकल इक्विपमेंट और अन्य उद्योगों के आवेदन क्षेत्रों में, लेजर वेल्डिंग प्रौद्योगिकी एक बहुत बड़ी भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, मोटर वाहन भागों के उत्पादन में, लेजर वेल्डिंग तकनीक का उपयोग वाहन के कवरिंग भागों को संसाधित करने और उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, और संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान जैसे उन्नत देशों ने भी एक शुद्ध नाइट्रोजन वातावरण में विमानन भागों के उत्पादन के लिए लेजर वेल्डिंग तकनीक को लागू किया है।