لیزر ویلڈنگ میں سالیڈیفیکیشن کریکس کی تشکیل کا طریقہ کار اور دبانے کے اقدامات

لیزر بیم ویلڈنگاپنی تیز رفتار، اعلیٰ درستگی اور غیر رابطہ خصوصیات کے ساتھ، آٹوموبائل، ایرو اسپیس اور الیکٹرانک آلات جیسے شعبوں میں بڑے پیمانے پر لاگو ہوتا ہے، خاص طور پر مختلف مواد کے سلسلے میں منفرد فوائد دکھاتا ہے۔ تاہم، ویلڈنگ کے عمل کے دوران پیدا ہونے والے سالڈیفیکیشن کریکس (سولیڈیفیکیشن کریکنگ) اس کے صنعتی استعمال کو محدود کرنے والے اہم نقائص میں سے ایک ہیں۔ یہ دراڑیں عام طور پر فیوژن زون (فیوژن زون) میں ٹھوس ہونے کے اختتام پر واقع ہوتی ہیں، جو تھرمل تناؤ، ٹھوس پن کے سکڑنے اور اناج کی حدود پر مائع فلم کے مشترکہ اثرات سے شروع ہوتی ہیں، جوڑوں کی مکینیکل خصوصیات اور تھکاوٹ کی زندگی کو نمایاں طور پر کم کرتی ہیں۔

1. تشکیل کا طریقہ کار

سالڈیفیکیشن کریکس کا بنیادی طریقہ کار سالڈیفیکیشن کے اختتام پر اناج کی حدود میں بقایا مائع فلم میں مضمر ہے۔ مضبوطی کے عمل کے دوران، پگھلا ہوا تالاب تین زونوں میں تقسیم ہوتا ہے: فری مائع زون، محدود مائع زون، اور ٹھوس زون، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ محدود مائع زون میں، مائع کا بہاؤ مسدود ہوتا ہے اور ٹھوس سکڑنے کے نتیجے میں پیدا ہونے والے تناؤ کی تلافی نہیں کرسکتا۔ اناج کی باؤنڈری انرجی (γgb) اور ٹھوس مائع انٹرفیس انرجی (γsl) کا تناسب مائع فلم کے استحکام کا تعین کرتا ہے: اگر γgb <2γsl، مائع فلم غیر مستحکم ہے اور اناج کی ہم آہنگی واقع ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، مائع فلم مستحکم ہے اور شگاف شروع ہونے کا خطرہ ہے۔

مزید برآں، ٹھوس دراڑوں کی تشکیل کا تعلق مواد کی میٹالرجیکل خصوصیات سے بھی ہے۔ مختلف مادوں میں الگ الگ ٹھوس خصوصیات ہوتی ہیں، جیسے ٹھوس ہونے کی درجہ حرارت کی حد، مضبوطی کے سکڑنے کی شرح، اور مرکب عناصر کی تقسیم وغیرہ۔ یہ خصوصیات دراڑ کی حساسیت کو متاثر کرتی ہیں۔ مثال کے طور پر، کم پگھلنے والے eutectic مراحل کی ایک بڑی مقدار پر مشتمل مواد میں، solidification cracks کی حساسیت زیادہ ہوتی ہے کیونکہ یہ eutectic مراحل سالڈیفیکیشن کے دوران مسلسل مائع فلموں کی تشکیل کا شکار ہوتے ہیں، اس طرح دراڑوں کی تشکیل میں شدت آتی ہے۔

کے دورانلیزر ویلڈنگ کا عملویلڈنگ کے پیرامیٹرز جیسے لیزر پاور، ویلڈنگ کی رفتار، اور جگہ کے سائز کا بھی ٹھوس دراڑ کی تشکیل پر اثر پڑتا ہے۔ یہ پیرامیٹرز ویلڈنگ کے عمل کے دوران ہیٹ ان پٹ اور درجہ حرارت کے میلان کو متاثر کرتے ہیں، اس طرح ٹھوس ڈھانچہ اور اناج کی شکل کو تبدیل کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، زیادہ لیزر پاور اور کم ویلڈنگ کی رفتار کے نتیجے میں زیادہ گرمی کے ان پٹ اور سست کولنگ کی شرح ہوتی ہے، جو کالمی کرسٹل کی نشوونما کو فروغ دیتا ہے اور شگاف کی حساسیت کو بڑھاتا ہے۔ اس کے برعکس، کم لیزر پاور اور زیادہ ویلڈنگ کی رفتار چھوٹے ہیٹ ان پٹ اور تیز ٹھنڈک کی شرح کا باعث بنتی ہے، جس سے مساوی کرسٹل کی تشکیل میں سہولت ہوتی ہے اور شگاف کی حساسیت کو کم کیا جاتا ہے۔

2. دبانے کے اقدامات

مضبوطی کے دراڑ کو مؤثر طریقے سے دبانے کے لیےلیزر ویلڈنگ، محققین نے مختلف حکمت عملیوں کی تجویز پیش کی ہے، جو بنیادی طور پر اناج کی ساخت کو کنٹرول کرنے، ویلڈنگ کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے، اور مادی خصوصیات کو بہتر بنانے پر مرکوز ہیں۔ اناج کے ڈھانچے کو بہتر کرنے سے، اناج کی حدود کی تعداد میں اضافہ کیا جا سکتا ہے، اور تناؤ کے ارتکاز کو کم کیا جا سکتا ہے، اس طرح دراڑوں کی تشکیل کو کم کیا جا سکتا ہے۔ مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ لیزر بیم دولن کی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، کالم کرسٹل کو دوسرے مواد کو شامل کیے بغیر ٹھیک مساوی کرسٹل میں تبدیل کیا جا سکتا ہے. لیزر بیم دولن لیزر توانائی کو منتشر کر سکتا ہے، جس سے پگھلا ہوا تالاب ہنگامہ خیزی پیدا کرتا ہے، اس طرح کالم کرسٹل کی نشوونما کی سمت کو توڑتا ہے اور ایکویکسڈ کرسٹل کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ اس کے علاوہ، لیزر بیم دولن بھی چوڑائی میں اضافہ کر سکتا ہے، ٹھوس درجہ حرارت کو کم کر سکتا ہے اور درجہ حرارت کو کم کر سکتا ہے۔ پگھلے ہوئے تالاب کا، جو محلول کے پھیلاؤ اور مائع فلموں کی بھرپائی کے لیے سازگار ہے، اس طرح ٹھوس دراڑوں کی حساسیت کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔

مختلف پول کی شکلوں کے تحت اناج کی باؤنڈری مائع فلموں کی تقسیم۔

ویلڈنگ کے پگھلے ہوئے تالاب کا اسکیمیٹک خاکہ، a، b) بغیر دولن کے، c، d) پس منظر دولن، e، f) طولانی دولن، g، h) طوافی دولن۔

کے علاوہلیزر بیمدوہری لیزر ذرائع کا استعمال کرتے ہوئے دوہری ٹیکنالوجی بھی ٹھوس دراڑوں کو دبانے کے مؤثر طریقوں میں سے ایک ہے۔ دوہری لیزر ذرائع تھرمل سائیکل کو بہتر بنا کر کالمر کرسٹل سے ایکویکسڈ کرسٹل میں تبدیلی حاصل کر سکتے ہیں، اس طرح اناج کے سائز اور تناؤ کے ارتکاز کو کم کر سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، CO₂ لیزر کو حرارت کے مرکزی ذریعہ کے طور پر اور Nd:YAG پلسڈ لیزر کو معاون حرارتی ذریعہ کے طور پر استعمال کرتے وقت، ویلڈنگ کے دوران ایک بہترین تھرمل سائیکل تشکیل دیا جا سکتا ہے، جس سے مساوی کرسٹل کی تشکیل کو فروغ دیا جا سکتا ہے اور ٹھوس دراڑ کی حساسیت کو کم کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔

ویلڈنگ کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانا بھی ٹھوس دراڑوں کو دبانے کا ایک اہم ذریعہ ہے۔ لیزر پاور، ویلڈنگ کی رفتار، اور اسپاٹ سائز جیسے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرکے، ویلڈنگ کے عمل کے دوران گرمی کے ان پٹ اور درجہ حرارت کے میلان کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، اس طرح مضبوطی کی ساخت اور اناج کی شکل کو متاثر کیا جا سکتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ پری ہیٹنگ ٹریٹمنٹ کولنگ کی شرح کو کم کر سکتا ہے، ایکویکسڈ کرسٹل کی تشکیل کو فروغ دے سکتا ہے، اور اس طرح ٹھوس دراڑ کی حساسیت کو کم کر سکتا ہے، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔ اس کے علاوہ، پلسڈ لیزر ویلڈنگ کا استعمال اور ویلڈنگ کی رفتار بڑھانے جیسے طریقے بھی کالم کرسٹل سے ٹھنڈا کرسٹل میں تبدیلی حاصل کر سکتے ہیں۔ درار کی حساسیت.

تصویر 5. a) غیر گرم، b) 300 ° C پہلے سے گرم ایکویکسڈ اناج۔

لیزر کے ساتھ مختلف مواد کو ویلڈنگ کرتے وقت، مواد کے درمیان جسمانی اور کیمیائی خصوصیات میں نمایاں فرق کی وجہ سے، ٹوٹنے والے انٹرمیٹالک مرکبات بننے کا خطرہ ہوتا ہے، جو ٹھوس دراڑوں کی بنیادی وجوہات میں سے ایک ہیں۔ لہٰذا، انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل یا مقدار کو کم کرنے کے لیے لیزر کے پیرامیٹرز اور سیٹنگز کو ایڈجسٹ کرنا بھی ٹھوس دراڑوں کو دبانے کے لیے ایک اہم حکمت عملی ہے۔ مثال کے طور پر، تانبے-ایلومینیم کے مختلف مواد کی لیزر ویلڈنگ میں، لیزر بیم کے آفسیٹ اور ویلڈنگ کی رفتار کو کنٹرول کر کے، پگھلے ہوئے تالاب میں تانبے اور ایلومینیم کے اختلاط کے تناسب کو کم کیا جا سکتا ہے، اس طرح ٹوٹنے والے انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل میں کمی اور شگافوں کو کم کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، فلر میٹریل کا استعمال ویلڈیڈ جوائنٹ کی کارکردگی کو بھی بہتر بنا سکتا ہے اور دراڑوں کی تشکیل کو کم کر سکتا ہے۔ فلر مواد ویلڈڈ جوائنٹ کی ساخت اور مائیکرو اسٹرکچر کو تبدیل کرکے انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل کو کم کرسکتا ہے اور ویلڈڈ جوائنٹ کی سختی کو بہتر بنا سکتا ہے۔

لیزر ویلڈنگ کے عمل میں سولیڈیفکیشن کریکس عام نقائص میں سے ایک ہیں۔ ان کی تشکیل کا طریقہ کار پیچیدہ ہے اور اس میں حرارت، میکانکس اور دھات کاری جیسے متعدد عوامل کا تعامل شامل ہے۔ ٹھوس دراڑ کی تشکیل کے طریقہ کار کا گہرائی سے مطالعہ کرنے سے، دراڑ کو دبانے کے لیے نظریاتی بنیاد فراہم کی جا سکتی ہے۔ حالیہ برسوں میں، محققین نے ٹھوس دراڑوں کو دبانے کے لیے مختلف حکمت عملیوں کی تجویز پیش کی ہے، جو بنیادی طور پر اناج کی ساخت کو کنٹرول کرنے، ویلڈنگ کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے، اور مادی خصوصیات کو بہتر بنانے پر مرکوز ہیں۔ پریکٹس نے ثابت کیا ہے کہ یہ حکمت عملی ایک خاص حد تک مضبوطی کے دراڑ کی حساسیت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتی ہے اور لیزر ویلڈنگ کے معیار اور وشوسنییتا کو بہتر بنا سکتی ہے۔ تاہم، لیزر ویلڈنگ کے عمل کی پیچیدگی اور تنوع کی وجہ سے، موجودہ تحقیق میں اب بھی کچھ خامیاں موجود ہیں۔ مثال کے طور پر، مختلف مادوں اور ویلڈنگ کے حالات کے تحت ٹھوس دراڑوں کو روکنے کے طریقہ کار کے لیے، مزید گہرائی سے تحقیق کی ضرورت ہے۔