ليزر ويلڊنگ جي عمل تي حفاظتي گئس پيرا ميٽرز جو اثر

ليزر ويلڊنگ ٽيڪنالاجي، ان جي اعلي توانائي جي کثافت، گهٽ گرمي ان پٽ ۽ غير رابطي جي خاصيتن جي ڪري، جديد صحت واري پيداوار ۾ بنيادي عملن مان هڪ بڻجي چڪو آهي. بهرحال، ويلڊنگ دوران پگھريل تلاءَ جي ماحول سان رابطي جي ڪري پيدا ٿيندڙ آڪسائيڊشن، پورسيٽي ۽ عنصر جي جلڻ جهڙا مسئلا ويلڊ سيم جي ميڪيڪل خاصيتن ۽ سروس لائف کي سنجيدگي سان محدود ڪن ٿا. ويلڊنگ ماحول کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ بنيادي وچولي جي طور تي، حفاظتي گئس جي قسم، وهڪري جي شرح ۽ ڦوڪڻ واري موڊ جي چونڊ کي مادي خاصيتن (جهڙوڪ ڪيميائي سرگرمي، حرارتي چالکائي) ۽ پليٽ جي ٿلهي سان گڏ ڪرڻ جي ضرورت آهي.

شيلڊنگ گيسن جا قسم

شيلڊنگ گيسن جو بنيادي ڪم آڪسيجن کي الڳ ڪرڻ، پگھليل تلاءَ جي رويي کي منظم ڪرڻ، ۽ توانائي جي ميلاپ جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ ۾ آهي. انهن جي ڪيميائي خاصيتن جي بنياد تي، شيلڊنگ گيسن کي انرٽ گيسن (آرگن، هيليم) ۽ ايڪٽو گيسن (نائٽروجن، ڪاربن ڊاءِ آڪسائيڊ) ۾ ورهائي سگهجي ٿو. انرٽ گيسن ۾ اعليٰ ڪيميائي استحڪام هوندو آهي ۽ اهي پگھليل تلاءَ جي آڪسائيڊشن کي مؤثر طريقي سان روڪي سگهن ٿا، پر حرارتي جسماني خاصيتن ۾ انهن جا اهم فرق ويلڊنگ اثر کي خاص طور تي متاثر ڪن ٿا. مثال طور، آرگن (Ar) ۾ هڪ اعلي کثافت (1.784 kg/m³) آهي ۽ هڪ مستحڪم ڪوٽنگ ٺاهي سگهي ٿي، پر ان جي گهٽ حرارتي چالکائي (0.0177 W/m·K) پگھليل تلاءَ جي سست ٿڌي ٿيڻ ۽ هڪ گهٽ ويلڊ جي دخول جو سبب بڻجندي آهي. ان جي ابتڙ، هيليئم (He) ۾ آرگن جي ڀيٽ ۾ اٺ ڀيرا وڌيڪ حرارتي چالکائي (0.1513 W/m·K) آهي ۽ اهو پگھليل تلاءَ جي ٿڌي ٿيڻ کي تيز ڪري سگهي ٿو ۽ ويلڊ جي دخول کي وڌائي سگهي ٿو، پر ان جي گهٽ کثافت (0.1785 kg/m³) ان کي فرار ٿيڻ جو خطرو بڻائي ٿي، حفاظتي اثر کي برقرار رکڻ لاءِ وڌيڪ وهڪري جي شرح جي ضرورت آهي. فعال گيسون جهڙوڪ نائٽروجن (N₂) ڪجهه حالتن ۾ مضبوط محلول کي مضبوط ڪرڻ ذريعي ويلڊ جي طاقت کي وڌائي سگهن ٿيون، پر گهڻو استعمال پورسيٽي يا برٽل مرحلن جي برسات جو سبب بڻجي سگهي ٿو. مثال طور، جڏهن ڊپلڪس اسٽينلیس اسٽيل کي ويلڊنگ ڪيو ويندو آهي، پگھليل تلاءَ ۾ نائٽروجن جي پکيڙ فيرائٽ/آسٽينائيٽ مرحلي جي توازن کي خراب ڪري سگهي ٿي، جنهن جي نتيجي ۾ سنکنرن جي مزاحمت ۾ گهٽتائي اچي ٿي.

شڪل 1. 304L اسٽينلیس سٹیل جي ليزر ويلڊنگ (مٿي): آر گيس شيلڊنگ؛ (هيٺ): اين 2 گيس شيلڊنگ

عمل جي طريقيڪار جي نقطي نظر کان، هيليم جي اعلي آئنائيزيشن توانائي (24.6 eV) پلازما شيلڊنگ اثر کي دٻائي سگهي ٿي ۽ ليزر توانائي جي جذب کي وڌائي سگهي ٿي، ان ڪري دخول جي کوٽائي کي وڌائي ٿي. ساڳئي وقت، آرگن (15.8 eV) جي گهٽ آئنائيزيشن توانائي پلازما ڪلائوڊ پيدا ڪرڻ جو امڪان آهي، جنهن کي مداخلت کي گهٽائڻ لاءِ ڊي فوڪسنگ يا پلس ماڊليشن جي ضرورت آهي. اضافي طور تي، فعال گيسن ۽ پگھليل تلاءَ جي وچ ۾ ڪيميائي رد عمل (جهڙوڪ اسٽيل ۾ Cr سان نائٽروجن جو رد عمل) ويلڊ جي جوڙجڪ کي تبديل ڪري سگهي ٿو، ۽ مادي خاصيتن جي بنياد تي احتياط سان چونڊ ضروري آهي.

مواد جي استعمال جا مثال:

• اسٽيل: پتلي پليٽ (<3 ملي ميٽر) ويلڊنگ ۾، آرگن مٿاڇري جي ختم ٿيڻ کي يقيني بڻائي سگهي ٿو، 1.5 ملي ميٽر گهٽ ڪاربن اسٽيل ويلڊ سيم لاءِ صرف 0.5 μm جي آڪسائيڊ پرت جي ٿولهه سان؛ ٿلهي پليٽن (>10 ملي ميٽر) لاءِ، دخول جي کوٽائي کي وڌائڻ لاءِ ٿوري مقدار ۾ هيليم (He) شامل ڪرڻ جي ضرورت آهي.

• اسٽينلیس سٹیل: آرگن تحفظ Cr عنصر جي نقصان کي روڪي سگھي ٿو، 3 ملي ميٽر ٿلهي 304 اسٽينلیس سٹیل ويلڊ سيم ۾ Cr مواد 18.2٪ سان جيڪو بنيادي ڌاتو جي 18.5٪ جي ويجهو اچي ٿو؛ ڊپليڪس اسٽينلیس سٹیل لاءِ، تناسب کي متوازن ڪرڻ لاءِ Ar-N₂ مرکب (N₂ ≤ 5٪) جي ضرورت آهي. مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته جڏهن 8 ملي ميٽر ٿلهي 2205 ڊپليڪس اسٽينلیس سٹیل لاءِ Ar-2٪ N₂ مرکب استعمال ڪيو ويندو آهي، ته فيرائٽ/آسٽينائيٽ تناسب 48:52 تي مستحڪم هوندو آهي، جنهن جي ٽينسل طاقت 780 MPa هوندي آهي، جيڪا خالص آرگن تحفظ (720 MPa) کان بهتر آهي.

• ايلومينيم مصر: پتلي پليٽ (<3 ملي ميٽر): ايلومينيم مصر جي اعلي عڪاسي گهٽ توانائي جذب ڪرڻ جي شرح جو سبب بڻجي ٿي، ۽ هيليم، ان جي اعلي آئنائيزيشن توانائي (24.6 eV) سان، پلازما کي مستحڪم ڪري سگهي ٿو. تحقيق ڏيکاري ٿي ته جڏهن 2 ملي ميٽر ٿلهي 6061 ايلومينيم مصر کي هيليم سان محفوظ ڪيو ويندو آهي، ته دخول جي کوٽائي 1.8 ملي ميٽر تائين پهچي ٿي، جيڪا آرگن جي مقابلي ۾ 25٪ وڌي ٿي، ۽ پورسيٽي جي شرح 1٪ کان گهٽ آهي. ٿلهي پليٽن لاءِ (>5 ملي ميٽر): ايلومينيم مصر جي ٿلهي پليٽن کي اعلي توانائي ان پٽ جي ضرورت هوندي آهي، ۽ هيليم-آرگن مرکب (He:Ar = 3:1) دخول جي کوٽائي ۽ قيمت ٻنهي کي متوازن ڪري سگهي ٿو. مثال طور، جڏهن 8 ملي ميٽر ٿلهي 5083 پليٽن کي ويلڊنگ ڪيو ويندو آهي، ته دخول جي کوٽائي مخلوط گئس جي حفاظت هيٺ 6.2 ملي ميٽر تائين پهچي ٿي، جيڪا خالص آرگن گئس جي مقابلي ۾ 35٪ وڌي ٿي، ۽ ويلڊنگ جي قيمت 20٪ گهٽجي وئي آهي.

نوٽ: اصل متن ۾ ڪجھ غلطيون ۽ غير مطابقتون آهن. مهيا ڪيل ترجمو متن جي صحيح ۽ مربوط نسخي تي ٻڌل آهي.

آرگن گئس جي وهڪري جي شرح جو اثر

آرگن گئس جي وهڪري جي شرح سڌو سنئون گئس ڪوريج جي صلاحيت ۽ پگھليل تلاءَ جي فلوئڊ ڊائنامڪس تي اثر انداز ٿئي ٿي. جڏهن وهڪري جي شرح ڪافي نه هوندي آهي، ته گئس جي پرت هوا کي مڪمل طور تي الڳ نه ڪري سگهندي آهي، ۽ پگھليل تلاءَ جي ڪناري آڪسائيڊيشن ۽ گئس جي سوراخن جي ٺهڻ جو شڪار هوندي آهي؛ جڏهن وهڪري جي شرح تمام گهڻي هوندي آهي، ته اهو انتشار جو سبب بڻجي سگهي ٿو، جيڪو پگھليل تلاءَ جي مٿاڇري کي ڌوئي سگهي ٿو ۽ ويلڊ ڊپريشن يا اسپٽر جو سبب بڻجي سگهي ٿو. رينالڊس فلوئڊ ميڪينڪس جي تعداد (Re = ρvD/μ) جي مطابق، وهڪري جي شرح ۾ واڌ گئس جي وهڪري جي رفتار کي وڌائيندي. جڏهن Re > 2300، ليمينار وهڪري انتشار واري وهڪري ۾ تبديل ٿي ويندي آهي، جيڪا پگھليل تلاءَ جي استحڪام کي تباهه ڪري ڇڏيندي. تنهن ڪري، نازڪ وهڪري جي شرح جي تعين کي تجربن يا عددي سموليشن (جهڙوڪ CFD) ذريعي تجزيو ڪرڻ جي ضرورت آهي.

شڪل 2. ويلڊ سيون تي مختلف گئس جي وهڪري جي شرحن جا اثر

وهڪري جي اصلاح کي مواد جي حرارتي چالکائي ۽ پليٽ جي ٿلهي سان گڏ ترتيب ڏيڻ گهرجي:

• اسٽيل ۽ اسٽينلیس اسٽيل لاءِ: پتلي اسٽيل پليٽن (1-2 ملي ميٽر) لاءِ، وهڪري جي شرح ترجيحي طور تي 10-15 ليٽر/منٽ آهي. ٿلهي پليٽن (>6 ملي ميٽر) لاءِ، ان کي 18-22 ليٽر/منٽ تائين وڌايو وڃي ته جيئن دم جي آڪسائيڊشن کي دٻايو وڃي. مثال طور، جڏهن 6 ملي ميٽر ٿلهي 316 ليٽر اسٽينلیس اسٽيل جي وهڪري جي شرح 20 ليٽر/منٽ آهي، ته HAZ سختي جي هڪجهڙائي 30٪ بهتر ٿي ويندي آهي.

• ايلومينيم مصر لاءِ: اعليٰ حرارتي چالکائي کي تحفظ جي وقت کي وڌائڻ لاءِ هڪ اعليٰ وهڪري جي شرح جي ضرورت آهي. 3 ملي ميٽر ٿلهي 7075 ايلومينيم مصر لاءِ، جڏهن وهڪري جي شرح 25-30 ليٽر/منٽ آهي ته پورسيٽي جي شرح سڀ کان گهٽ (0.3٪) آهي. جڏهن ته، الٽرا ٿلهو پليٽن (> 10 ملي ميٽر) لاءِ، ٽربولنس کان بچڻ لاءِ جامع ڦوڪڻ سان گڏ ڪرڻ ضروري آهي.

ڦوڪندڙ گئس موڊ جو اثر

ڦوڪندڙ گئس موڊ سڌو سنئون پگھليل تلاءَ جي وهڪري جي نموني ۽ گئس جي وهڪري جي هدايت ۽ ورڇ کي ڪنٽرول ڪندي عيب کي دٻائڻ واري اثر کي متاثر ڪري ٿو. ڦوڪندڙ گئس موڊ مٿاڇري جي ٽينشن گريڊينٽ ۽ مارنگوني وهڪري (مارنگوني وهڪري) کي تبديل ڪندي پگھليل تلاءَ جي وهڪري کي منظم ڪري ٿو. پاسي واري ڦوڪندڙ پگھليل تلاءَ کي هڪ خاص طرف وهڻ لاءِ آماده ڪري سگهي ٿو، سوراخن ۽ سليگ جي شموليت کي گهٽائي سگهي ٿو؛ جامع ڦوڪندڙ گھڻ طرفي گئس جي وهڪري ذريعي توانائي جي ورڇ کي متوازن ڪندي ويلڊ ٺهڻ جي هڪجهڙائي کي بهتر بڻائي سگهي ٿو.

ڦوڪڻ جا مکيه طريقا شامل آهن:

• ڪو ايڪسيل بلونگ: گيس جو وهڪرو ليزر بيم سان گڏ ايڪسيل آئوٽ پُٽ آهي، جيڪو پگھليل تلاءَ کي هموار طور تي ڍڪيندو آهي، تيز رفتار ويلڊنگ لاءِ موزون آهي. ان جو فائدو اعليٰ عمل جي استحڪام آهي، پر گيس جو وهڪرو ليزر فوڪسنگ ۾ مداخلت ڪري سگهي ٿو. مثال طور، جڏهن آٽوميٽو گيلوانائيز اسٽيل شيٽ (1.2 ملي ميٽر) تي ڪو ايڪسيل بلونگ استعمال ڪندي، ويلڊنگ جي رفتار کي 40 ملي ميٽر / سيڪنڊ تائين وڌائي سگهجي ٿو، ۽ اسپيٽر ريٽ 0.1 کان گهٽ آهي.

• پاسي کان ڦوڪيو: گئس جو وهڪرو پگھليل تلاءَ جي پاسي کان متعارف ڪرايو ويندو آهي، جيڪو پلازما يا هيٺان نجاست کي هدايتي طور تي هٽائڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو، جيڪو ڊيپ پينٽريٽيشن ويلڊنگ لاءِ مناسب آهي. مثال طور، جڏهن 12 ملي ميٽر ٿلهي Q345 اسٽيل تي 30° جي زاويه تي ڦوڪيو ويندو آهي، ته ويلڊ پينٽريٽيشن 18% وڌي ويندو آهي، ۽ هيٺان پورسيٽي ريٽ 4% کان 0.8% تائين گهٽجي ويندو آهي.

• جامع ڦوڪڻ: ڪو ايڪسيل ۽ سائڊ ويز ڦوڪڻ کي گڏ ڪندي، اهو هڪ ئي وقت آڪسائيڊيشن ۽ پلازما مداخلت کي دٻائي سگهي ٿو. مثال طور، 3 ملي ميٽر ٿلهي 6061 ايلومينيم مصر لاءِ ڊبل نوزل ​​ڊيزائن سان، پورسيٽي جي شرح 2.5٪ کان 0.4٪ تائين گهٽجي ويندي آهي، ۽ ٽينسل طاقت بنيادي مواد جي 95٪ تائين پهچي ويندي آهي.

ويلڊنگ جي معيار تي شيلڊنگ گيس جو اثر بنيادي طور تي ان جي توانائي جي منتقلي جي ضابطي، پگھليل تلاءَ جي ٿرموڊائنامڪس، ۽ ڪيميائي رد عمل مان پيدا ٿئي ٿو:

1. توانائي جي منتقلي: هيليم جي اعليٰ حرارتي چالکائي پگھليل تلاءَ جي ٿڌي ٿيڻ کي تيز ڪري ٿي، گرمي متاثر زون (HAZ) جي ويڪر کي گھٽائي ٿي؛ آرگن جي گهٽ حرارتي چالکائي پگھليل تلاءَ جي وجود جي وقت کي وڌائي ٿي، جيڪا پتلي پليٽن جي مٿاڇري جي ٺهڻ لاءِ فائديمند آهي.

2. پگھريل تلاءَ جي استحڪام: گئس جو وهڪرو پگھريل تلاءَ جي وهڪري کي شيئر فورس ذريعي متاثر ڪري ٿو، ۽ مناسب وهڪري جي شرح اسپيٽر کي دٻائي سگهي ٿي؛ گهڻي وهڪري جي شرح وورٽيڪس جو سبب بڻجندي، جنهن جي ڪري ويلڊ ۾ خرابيون پيدا ٿينديون.

3. ڪيميائي تحفظ: غير فعال گيسون آڪسيجن کي الڳ ڪن ٿيون ۽ مصر جي عنصرن (جهڙوڪ Cr، Al) جي آڪسائيڊشن کي روڪين ٿيون؛ فعال گيسون (جهڙوڪ N₂) مضبوط محلول کي مضبوط ڪرڻ يا مرڪب ٺهڻ ذريعي ويلڊ جي خاصيتن کي تبديل ڪن ٿيون، پر ڪنسنٽريشن کي صحيح طور تي ڪنٽرول ڪرڻ جي ضرورت آهي.