روایتی ویلڈنگ ٹیکنالوجی کے مقابلے میں،لیزر ویلڈنگویلڈنگ کی درستگی، کارکردگی، وشوسنییتا، آٹومیشن اور دیگر پہلوؤں میں اس کے بے مثال فوائد ہیں۔ حالیہ برسوں میں، اس نے آٹوموبائل، توانائی، الیکٹرانکس اور دیگر شعبوں میں تیزی سے ترقی کی ہے، اور اسے 21ویں صدی میں سب سے زیادہ امید افزا مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز میں سے ایک سمجھا جاتا ہے۔
1. ڈبل بیم کا جائزہلیزر ویلڈنگ
ڈبل بیملیزر ویلڈنگایک ہی لیزر کو ویلڈنگ کے لیے روشنی کے دو الگ الگ شہتیروں میں الگ کرنے کے لیے آپٹیکل طریقوں کا استعمال کرنا ہے، یا یکجا کرنے کے لیے دو مختلف قسم کے لیزر استعمال کرنا ہے، جیسے CO2 لیزر، Nd: YAG لیزر اور ہائی پاور سیمی کنڈکٹر لیزر۔ سب کو ملایا جا سکتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر اسمبلی کی درستگی کے مطابق لیزر ویلڈنگ کی موافقت کو حل کرنے، ویلڈنگ کے عمل کے استحکام کو بہتر بنانے اور ویلڈ کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے تجویز کیا گیا تھا۔ ڈبل بیملیزر ویلڈنگبیم انرجی ریشو، بیم اسپیسنگ، اور یہاں تک کہ دو لیزر بیم کے توانائی کی تقسیم کے پیٹرن کو تبدیل کرکے، کی ہول کے وجود کے پیٹرن اور پگھلے ہوئے تالاب میں مائع دھات کے بہاؤ کے پیٹرن کو تبدیل کرکے ویلڈنگ کے درجہ حرارت کے میدان کو آسانی سے اور لچکدار طریقے سے ایڈجسٹ کر سکتے ہیں۔ ویلڈنگ کے عمل کا ایک وسیع انتخاب فراہم کرتا ہے۔ اس کے نہ صرف بڑے فوائد ہیں۔لیزر ویلڈنگدخول، تیز رفتار اور اعلی صحت سے متعلق، لیکن یہ ایسے مواد اور جوڑوں کے لیے بھی موزوں ہے جو روایتی کے ساتھ ویلڈ کرنا مشکل ہیںلیزر ویلڈنگ.
ڈبل بیم کے لیےلیزر ویلڈنگ، ہم سب سے پہلے ڈبل بیم لیزر کے نفاذ کے طریقوں پر تبادلہ خیال کرتے ہیں۔ جامع ادب سے پتہ چلتا ہے کہ ڈبل بیم ویلڈنگ کو حاصل کرنے کے دو اہم طریقے ہیں: ٹرانسمیشن فوکسنگ اور ریفلیکشن فوکسنگ۔ خاص طور پر، ایک کو فوکس کرنے والے آئینے اور collimating آئینے کے ذریعے دو لیزرز کے زاویہ اور فاصلہ کو ایڈجسٹ کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ دوسرا لیزر ذریعہ کا استعمال کرتے ہوئے اور پھر عکاسی کرنے والے آئینے، ٹرانسمیسیو آئینے اور پچر کے سائز کے آئینے کے ذریعے دوہری بیم حاصل کرنے کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ پہلے طریقہ کے لیے، بنیادی طور پر تین شکلیں ہیں۔ پہلی شکل یہ ہے کہ آپٹیکل ریشوں کے ذریعے دو لیزر جوڑے جائیں اور انہیں ایک ہی کولیمٹنگ آئینے اور فوکس کرنے والے آئینے کے نیچے دو مختلف بیموں میں تقسیم کریں۔ دوسرا یہ کہ دو لیزر اپنے متعلقہ ویلڈنگ ہیڈز کے ذریعے لیزر بیم کو آؤٹ پٹ کرتے ہیں، اور ویلڈنگ ہیڈز کی مقامی پوزیشن کو ایڈجسٹ کرکے ایک ڈبل بیم بنتی ہے۔ تیسرا طریقہ یہ ہے کہ لیزر بیم کو پہلے دو آئینے 1 اور 2 کے ذریعے تقسیم کیا جاتا ہے، اور پھر بالترتیب دو فوکس کرنے والے آئینے 3 اور 4 سے فوکس کیا جاتا ہے۔ دو فوکل اسپاٹس کے درمیان پوزیشن اور فاصلے کو دو فوکس کرنے والے آئینے 3 اور 4 کے زاویوں کو ایڈجسٹ کرکے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ دوسرا طریقہ یہ ہے کہ دوہری بیم حاصل کرنے کے لیے روشنی کو تقسیم کرنے کے لیے سالڈ اسٹیٹ لیزر کا استعمال کیا جائے، اور زاویہ کو ایڈجسٹ کیا جائے۔ نقطہ نظر کے آئینے اور فوکس کرنے والے آئینے کے ذریعے وقفہ کاری۔ ذیل میں پہلی قطار میں آخری دو تصویریں CO2 لیزر کا سپیکٹروسکوپک نظام دکھاتی ہیں۔ فلیٹ آئینے کو پچر کی شکل کے آئینے سے تبدیل کیا جاتا ہے اور دوہری بیم متوازی روشنی حاصل کرنے کے لیے روشنی کو تقسیم کرنے کے لیے فوکس کرنے والے آئینے کے سامنے رکھا جاتا ہے۔
ڈبل بیم کے نفاذ کو سمجھنے کے بعد، آئیے مختصراً ویلڈنگ کے اصولوں اور طریقوں کو متعارف کراتے ہیں۔ ڈبل بیم میںلیزر ویلڈنگعمل میں، بیم کے تین عام انتظامات ہیں، یعنی سیریل ترتیب، متوازی ترتیب اور ہائبرڈ انتظام۔ کپڑا، یعنی ویلڈنگ کی سمت اور ویلڈنگ کی عمودی سمت دونوں میں فاصلہ ہے۔ جیسا کہ تصویر کی آخری قطار میں دکھایا گیا ہے، چھوٹے سوراخوں اور پگھلے ہوئے تالابوں کی مختلف شکلوں کے مطابق جو سیریل ویلڈنگ کے عمل کے دوران مختلف جگہ کے وقفے کے تحت نمودار ہوتے ہیں، انہیں مزید سنگل میلٹس میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ تین حالتیں ہیں: پول، عام پگھلا ہوا تالاب اور علیحدہ پگھلا ہوا تالاب۔ سنگل پگھلے ہوئے تالاب اور علیحدہ پگھلے ہوئے تالاب کی خصوصیات سنگل کی طرح ہیں۔لیزر ویلڈنگجیسا کہ عددی نقلی خاکہ میں دکھایا گیا ہے۔ مختلف اقسام کے لیے مختلف عمل کے اثرات ہیں۔
قسم 1: ایک مخصوص جگہ کے وقفے کے تحت، ایک ہی پگھلے ہوئے تالاب میں دو بیم کی ہول ایک عام بڑے کی ہول کی شکل اختیار کرتے ہیں۔ قسم 1 کے لیے، یہ اطلاع دی جاتی ہے کہ روشنی کی ایک شہتیر ایک چھوٹا سوراخ بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور روشنی کی دوسری شہتیر کو ویلڈنگ ہیٹ ٹریٹمنٹ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو کہ اعلیٰ کاربن اسٹیل اور الائے اسٹیل کی ساختی خصوصیات کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتا ہے۔
قسم 2: ایک ہی پگھلے ہوئے تالاب میں جگہ کی جگہ کو بڑھائیں، دو بیموں کو دو آزاد کی ہولز میں الگ کریں، اور پگھلے ہوئے تالاب کے بہاؤ کے انداز کو تبدیل کریں۔ ٹائپ 2 کے لیے، اس کا فنکشن دو الیکٹران بیم ویلڈنگ کے مساوی ہے، مناسب فوکل لینتھ پر ویلڈ اسپٹر اور فاسد ویلڈز کو کم کرتا ہے۔
قسم 3: اسپاٹ اسپیسنگ میں مزید اضافہ کریں اور دونوں شہتیروں کے توانائی کے تناسب کو تبدیل کریں، تاکہ دو بیموں میں سے ایک کو ویلڈنگ کے عمل کے دوران پری ویلڈنگ یا پوسٹ ویلڈنگ پروسیسنگ انجام دینے کے لیے حرارت کے ذریعہ کے طور پر استعمال کیا جائے، اور دوسری بیم۔ چھوٹے سوراخ پیدا کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے. قسم 3 کے لیے، مطالعہ نے پایا کہ دو بیم ایک کی ہول بناتے ہیں، چھوٹے سوراخ کو گرنا آسان نہیں ہے، اور ویلڈ سے سوراخ پیدا کرنا آسان نہیں ہے۔
2. ویلڈنگ کے معیار پر ویلڈنگ کے عمل کا اثر و رسوخ
ویلڈنگ سیون کی تشکیل پر سیریل بیم توانائی کے تناسب کا اثر
جب لیزر پاور 2kW ہے، ویلڈنگ کی رفتار 45 mm/s ہے، defocus کی مقدار 0mm ہے، اور شہتیر کا وقفہ 3 mm ہے، RS (RS = 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) کو تبدیل کرتے وقت ویلڈ کی سطح کی شکل ہے تصویر میں دکھایا گیا ہے. جب RS=0.50 اور 2.00، تو ویلڈ کو زیادہ حد تک ڈینٹ کیا جاتا ہے، اور مچھلی کے پیمانے پر باقاعدہ پیٹرن بنائے بغیر، ویلڈ کے کنارے پر زیادہ چھڑکاؤ ہوتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جب شہتیر کی توانائی کا تناسب بہت چھوٹا یا بہت بڑا ہوتا ہے، لیزر توانائی بہت زیادہ مرتکز ہوتی ہے، جس کی وجہ سے ویلڈنگ کے عمل کے دوران لیزر پنہول زیادہ سنجیدگی سے گھومتا ہے، اور بھاپ کا پیچھے ہٹنے والا دباؤ پگھلے ہوئے کے اخراج اور چھڑکنے کا سبب بنتا ہے۔ پگھلے ہوئے تالاب میں پول دھات؛ ضرورت سے زیادہ گرمی کے ان پٹ کی وجہ سے ایلومینیم الائے سائیڈ پر پگھلے ہوئے تالاب کی گہرائی بہت زیادہ ہوتی ہے، جس سے کشش ثقل کے عمل کے تحت ڈپریشن پیدا ہوتا ہے۔ جب RS=0.67 اور 1.50، تو ویلڈ کی سطح پر مچھلی کے پیمانے کا پیٹرن یکساں ہوتا ہے، ویلڈ کی شکل زیادہ خوبصورت ہوتی ہے، اور ویلڈ کی سطح پر ویلڈنگ کے گرم کریکس، چھیدوں اور دیگر ویلڈنگ کے نقائص نظر نہیں آتے۔ مختلف بیم انرجی ریشوز کے ساتھ ویلڈز کی کراس سیکشن کی شکلیں RS ہیں جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ ویلڈز کا کراس سیکشن ایک عام "وائن گلاس کی شکل" میں ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ویلڈنگ کا عمل لیزر ڈیپ پینیٹریشن ویلڈنگ موڈ میں کیا جاتا ہے۔ RS کا ایلومینیم الائے سائیڈ پر ویلڈ کی دخول گہرائی P2 پر ایک اہم اثر ہے۔ جب بیم توانائی کا تناسب RS=0.5، P2 1203.2 مائکرون ہے۔ جب بیم توانائی کا تناسب RS=0.67 اور 1.5 ہے، P2 نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے، جو بالترتیب 403.3 مائیکرون اور 93.6 مائیکرون ہیں۔ جب بیم کی توانائی کا تناسب RS=2 ہے، جوائنٹ کراس سیکشن کی ویلڈ پینیٹریشن گہرائی 1151.6 مائکرون ہے۔
ویلڈنگ سیون کی تشکیل پر متوازی بیم توانائی کے تناسب کا اثر
جب لیزر پاور 2.8kW ہے، ویلڈنگ کی رفتار 33mm/s ہے، defocus کی مقدار 0mm ہے، اور شہتیر کا وقفہ 1mm ہے، ویلڈ کی سطح بیم انرجی ریشو (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5) کو تبدیل کرکے حاصل کی جاتی ہے۔ ، 2، 4) شکل میں دکھایا گیا ہے۔ جب RS=2، ویلڈ کی سطح پر مچھلی کے پیمانے کا پیٹرن نسبتاً بے قاعدہ ہوتا ہے۔ دیگر پانچ مختلف شہتیر توانائی کے تناسب سے حاصل کردہ ویلڈ کی سطح اچھی طرح سے بنتی ہے، اور اس میں چھید اور چھڑکنے جیسی کوئی نقص نظر نہیں آتا۔ لہذا، سیریل ڈبل بیم کے ساتھ مقابلے میںلیزر ویلڈنگمتوازی دوہری بیم کا استعمال کرتے ہوئے ویلڈ کی سطح زیادہ یکساں اور خوبصورت ہے۔ جب RS=0.25، ویلڈ میں ہلکا سا ڈپریشن ہوتا ہے۔ جیسے جیسے بیم کی توانائی کا تناسب بتدریج بڑھتا ہے (RS=0.5, 0.67 اور 1.5)، ویلڈ کی سطح یکساں ہے اور کوئی ڈپریشن نہیں بنتا ہے۔ تاہم، جب شہتیر کی توانائی کا تناسب مزید بڑھتا ہے ( RS=1.50, 2.00)، لیکن ویلڈ کی سطح پر تنزلی ہوتی ہے۔ جب بیم انرجی ریشو RS=0.25, 1.5 اور 2، ویلڈ کی کراس سیکشنل شکل "وائن گلاس کی شکل" ہوتی ہے۔ جب RS=0.50، 0.67 اور 1، ویلڈ کی کراس سیکشنل شکل "فنل کی شکل" ہوتی ہے۔ جب RS=4، نہ صرف ویلڈ کے نچلے حصے میں دراڑیں پیدا ہوتی ہیں بلکہ ویلڈ کے درمیانی اور نچلے حصے میں کچھ سوراخ بھی پیدا ہوتے ہیں۔ جب RS=2، ویلڈ کے اندر بڑے عمل کے چھید نمودار ہوتے ہیں، لیکن کوئی دراڑ نہیں دکھائی دیتی ہے۔ جب RS = 0.5، 0.67 اور 1.5، ایلومینیم الائے سائیڈ پر ویلڈ کی گہرائی P2 چھوٹی ہوتی ہے، اور ویلڈ کا کراس سیکشن اچھی طرح سے بنتا ہے اور ویلڈنگ کی کوئی واضح خرابی نہیں بنتی ہے۔ یہ ظاہر کرتے ہیں کہ متوازی دوہری بیم لیزر ویلڈنگ کے دوران بیم کی توانائی کا تناسب ویلڈ کی دخول اور ویلڈنگ کے نقائص پر بھی اہم اثر ڈالتا ہے۔
متوازی بیم - ویلڈنگ سیون کی تشکیل پر بیم کے وقفے کا اثر
جب لیزر پاور 2.8kW ہے، ویلڈنگ کی رفتار 33mm/s ہے، defocus کی مقدار 0mm ہے، اور شہتیر کی توانائی کا تناسب RS=0.67 ہے، حاصل کرنے کے لیے بیم کی جگہ (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) تبدیل کریں۔ ویلڈ کی سطح کی مورفولوجی جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ جب d = 0.5 ملی میٹر، 1 ملی میٹر، 1.5 ملی میٹر، 2 ملی میٹر، ویلڈ کی سطح ہموار اور چپٹی ہے، اور شکل خوبصورت ہے۔ ویلڈ کا فش اسکیل پیٹرن باقاعدہ اور خوبصورت ہے، اور اس میں کوئی مرئی سوراخ، دراڑیں اور دیگر نقائص نہیں ہیں۔ لہذا، چار بیم وقفہ کاری کے حالات کے تحت، ویلڈ کی سطح اچھی طرح سے بنتی ہے۔ اس کے علاوہ، جب d=2 ملی میٹر، دو مختلف ویلڈز بنتے ہیں، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ دو متوازی لیزر بیم پگھلے ہوئے تالاب پر مزید کام نہیں کرتے، اور ایک موثر دوہری بیم لیزر ہائبرڈ ویلڈنگ نہیں بنا سکتے۔ جب بیم کا فاصلہ 0.5 ملی میٹر ہوتا ہے، تو ویلڈ "فنل کی شکل" کا ہوتا ہے، ایلومینیم الائے سائیڈ پر ویلڈ کی گہرائی P2 712.9 مائکرون ہوتی ہے، اور ویلڈ کے اندر کوئی دراڑ، سوراخ اور دیگر نقائص نہیں ہوتے ہیں۔ جیسے جیسے شہتیر کا وقفہ بڑھتا جا رہا ہے، ایلومینیم الائے سائیڈ پر ویلڈ کی دخول کی گہرائی P2 نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے۔ جب بیم کا فاصلہ 1 ملی میٹر ہوتا ہے، تو ایلومینیم الائے سائیڈ پر ویلڈ کی گہرائی صرف 94.2 مائیکرون ہوتی ہے۔ جیسے جیسے شہتیر کا وقفہ مزید بڑھتا ہے، ویلڈ ایلومینیم کھوٹ کی طرف مؤثر رسائی نہیں بناتا۔ اس لیے، جب بیم کا فاصلہ 0.5 ملی میٹر ہو، تو ڈبل بیم کی بحالی کا اثر بہترین ہوتا ہے۔ جیسے جیسے بیم کا فاصلہ بڑھتا ہے، ویلڈنگ ہیٹ ان پٹ تیزی سے کم ہوتا جاتا ہے، اور دو بیم لیزر ری کنبینیشن اثر آہستہ آہستہ بدتر ہوتا جاتا ہے۔
ویلڈ مورفولوجی میں فرق ویلڈنگ کے عمل کے دوران پگھلے ہوئے تالاب کے مختلف بہاؤ اور ٹھنڈک کے ٹھوس ہونے کی وجہ سے ہوتا ہے۔ عددی نقلی طریقہ نہ صرف پگھلے ہوئے تالاب کے تناؤ کے تجزیے کو زیادہ بدیہی بنا سکتا ہے بلکہ تجرباتی لاگت کو بھی کم کر سکتا ہے۔ نیچے دی گئی تصویر میں سنگل بیم کے ساتھ سائیڈ میلٹ پول میں ہونے والی تبدیلیاں، مختلف انتظامات اور اسپاٹ اسپیسنگ دکھائی گئی ہے۔ اہم نتائج میں شامل ہیں: (1) سنگل بیم کے دورانلیزر ویلڈنگعمل، پگھلے ہوئے تالاب کے سوراخ کی گہرائی سب سے گہری ہے، سوراخ کے گرنے کا رجحان ہے، سوراخ کی دیوار بے ترتیب ہے، اور سوراخ کی دیوار کے قریب بہاؤ کے میدان کی تقسیم ناہموار ہے۔ پگھلے ہوئے تالاب کی پچھلی سطح کے قریب ری فلو مضبوط ہے، اور پگھلے ہوئے تالاب کے نچلے حصے میں اوپر کی طرف ری فلو ہے۔ سطح کے پگھلے ہوئے تالاب کی بہاؤ فیلڈ کی تقسیم نسبتاً یکساں اور سست ہے، اور پگھلے ہوئے تالاب کی چوڑائی گہرائی کی سمت کے ساتھ ناہموار ہے۔ ڈبل بیم کے چھوٹے سوراخوں کے درمیان پگھلے ہوئے تالاب میں دیوار کے پیچھے ہٹنے کے دباؤ کی وجہ سے خلل پیدا ہوتا ہے۔لیزر ویلڈنگ، اور یہ ہمیشہ چھوٹے سوراخوں کی گہرائی کی سمت میں موجود ہوتا ہے۔ جیسے جیسے دو شہتیروں کے درمیان فاصلہ بڑھتا جا رہا ہے، شہتیر کی توانائی کی کثافت آہستہ آہستہ ایک چوٹی سے ڈبل چوٹی کی حالت میں منتقل ہو جاتی ہے۔ دو چوٹیوں کے درمیان کم از کم قدر ہے، اور توانائی کی کثافت آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے۔ (2) ڈبل بیم کے لیےلیزر ویلڈنگجب جگہ کا وقفہ 0-0.5 ملی میٹر ہو تو پگھلے ہوئے تالاب کے چھوٹے سوراخوں کی گہرائی قدرے کم ہو جاتی ہے، اور مجموعی طور پر پگھلے ہوئے پول کے بہاؤ کا رویہ سنگل بیم جیسا ہوتا ہے۔لیزر ویلڈنگ; جب جگہ کا فاصلہ 1mm سے اوپر ہوتا ہے، چھوٹے سوراخ مکمل طور پر الگ ہوجاتے ہیں، اور ویلڈنگ کے عمل کے دوران دو لیزرز کے درمیان تقریباً کوئی تعامل نہیں ہوتا ہے، جو کہ 1750W کی طاقت کے ساتھ دو لگاتار/دو متوازی سنگل بیم لیزر ویلڈنگ کے برابر ہے۔ تقریباً کوئی پری ہیٹنگ اثر نہیں ہے، اور پگھلے ہوئے پول کے بہاؤ کا رویہ سنگل بیم لیزر ویلڈنگ سے ملتا جلتا ہے۔ (3) جب جگہ کا فاصلہ 0.5-1 ملی میٹر ہوتا ہے تو، چھوٹے سوراخوں کی دیوار کی سطح دو ترتیبوں میں چاپلوسی ہوتی ہے، چھوٹے سوراخوں کی گہرائی بتدریج کم ہوتی جاتی ہے، اور نیچے آہستہ آہستہ الگ ہوجاتا ہے۔ چھوٹے سوراخوں اور سطح کے پگھلے ہوئے تالاب کے بہاؤ کے درمیان خلل 0.8 ملی میٹر ہے۔ مضبوط ترین۔ سیریل ویلڈنگ کے لیے، پگھلے ہوئے پول کی لمبائی بتدریج بڑھتی ہے، چوڑائی سب سے بڑی ہوتی ہے جب اسپاٹ اسپیسنگ 0.8 ملی میٹر ہو، اور جب اسپاٹ اسپیسنگ 0.8 ملی میٹر ہو تو پہلے سے گرم ہونے کا اثر سب سے زیادہ واضح ہوتا ہے۔ مارانگونی قوت کا اثر آہستہ آہستہ کمزور ہوتا جاتا ہے، اور زیادہ دھاتی مائع پگھلے ہوئے تالاب کے دونوں طرف بہتا ہے۔ پگھلنے والی چوڑائی کی تقسیم کو زیادہ یکساں بنائیں۔ متوازی ویلڈنگ کے لیے، پگھلے ہوئے تالاب کی چوڑائی بتدریج بڑھتی ہے، اور لمبائی زیادہ سے زیادہ 0.8 ملی میٹر ہے، لیکن پہلے سے گرم کرنے کا کوئی اثر نہیں ہے۔ مارنگونی قوت کی وجہ سے سطح کے قریب ری فلو ہمیشہ موجود رہتا ہے، اور چھوٹے سوراخ کے نیچے نیچے کی طرف بہاؤ آہستہ آہستہ غائب ہو جاتا ہے۔ کراس سیکشنل فلو فیلڈ اتنا اچھا نہیں ہے جتنا یہ سیریز میں مضبوط ہے، گڑبڑ پگھلے ہوئے تالاب کے دونوں طرف بہاؤ کو مشکل سے متاثر کرتی ہے، اور پگھلی ہوئی چوڑائی غیر مساوی طور پر تقسیم ہوتی ہے۔
پوسٹ ٹائم: اکتوبر 12-2023
