लेज़र तकनीक

1. लेजर वेल्डिंग का सिद्धांत

लेजर वेल्डिंग को निरंतर या पल्स लेजर बीम का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। लेजर वेल्डिंग का सिद्धांत ऊष्मा संचरण वेल्डिंग और लेजर गहन प्रवेश वेल्डिंग में विभाजित किया जा सकता है। शक्ति घनत्व 10 4 ~105 चौड़ाई/सेमी ² यह ऊष्मा संचरण वेल्डिंग है, जो उथले प्रवेशन और धीमी वेल्डिंग गति की विशेषता रखती है। जब शक्ति घनत्व 10 से अधिक होता है, 5 ~107 चौड़ाई/सेमी ² तो धातु की सतह को गर्म किया जाता है, जिससे "गुफाएँ" बनती हैं और गहन प्रवेशन वेल्डिंग का निर्माण होता है, जो तीव्र वेल्डिंग गति और गहराई-से-चौड़ाई अनुपात के बड़े मान की विशेषता रखती है।

ऊष्मा संचरण लेजर वेल्डिंग का सिद्धांत इस प्रकार है: लेजर विकिरण द्वारा संसाधित की जाने वाली सतह को गर्म किया जाता है, और सतह की ऊष्मा ऊष्मा संचरण के माध्यम से आंतरिक ओर फैलती है। लेजर पल्स की चौड़ाई, ऊर्जा, शिखर शक्ति और दोहराव आवृत्ति जैसे लेजर पैरामीटर्स को नियंत्रित करके कार्य-टुकड़ा पिघल जाता है और एक विशिष्ट द्रवित पूल का निर्माण होता है।

गियर वेल्डिंग और धातुकर्म संबंधी पतली प्लेट वेल्डिंग के लिए उपयोग की जाने वाली लेजर वेल्डिंग मशीनों में मुख्य रूप से लेजर गहन प्रवेशन वेल्डिंग शामिल है। लेजर गहन प्रवेशन वेल्डिंग का सिद्धांत नीचे विस्तार से चर्चा किया जाएगा।

लेजर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग आमतौर पर सामग्रियों को जोड़ने के लिए एक निरंतर लेजर बीम का उपयोग करती है। इसका धातुविज्ञान संबंधी भौतिकी इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के बहुत समान है, जिसमें ऊर्जा रूपांतरण क्रियाविधि "कीहोल" संरचना के माध्यम से प्राप्त की जाती है। पर्याप्त रूप से उच्च शक्ति घनत्व वाले लेजर विकिरण के अधीन, सामग्रि वाष्पीकृत हो जाती है और एक कीहोल का निर्माण करती है। यह वाष्प से भरा कीहोल एक काले शरीर (ब्लैकबॉडी) की तरह कार्य करता है, जो आपतित बीम की लगभग संपूर्ण ऊर्जा को अवशोषित कर लेता है। कीहोल के अंदर साम्यावस्था तापमान लगभग 2500 तक पहुँच जाता है °ग. इस उच्च-तापमान वाले कीहोल की बाहरी दीवार से ऊष्मा स्थानांतरित होती है, जिससे इसके आसपास की धातु पिघल जाती है। कीहोल के अंदर उच्च-तापमान वाली वाष्प से भरा होता है, जो बीम विकिरण के अधीन दीवार के पदार्थ के निरंतर वाष्पीकरण से उत्पन्न होती है। कीहोल की दीवारें पिघली हुई धातु से घिरी होती हैं, और तरल धातु ठोस पदार्थ को घेरे रहती है (अधिकांश पारंपरिक वेल्डिंग प्रक्रियाओं और लेज़र संचार वेल्डिंग में, ऊर्जा पहले कार्य-टुकड़े की सतह पर निक्षेपित की जाती है और फिर आंतरिक भाग में स्थानांतरित की जाती है)। कीहोल की दीवारों के बाहर तरल प्रवाह और पृष्ठ तनाव, कीहोल के अंदर निरंतर उत्पन्न होने वाले वाष्प दाब के साथ एक गतिशील संतुलन बनाए रखते हैं। जैसे-जैसे लेज़र बीम निरंतर कीहोल में प्रवेश करता है, कीहोल के बाहर का पदार्थ भी निरंतर प्रवाहित होता रहता है। जब लेज़र बीम गति करता है, तो कीहोल एक स्थिर प्रवाह अवस्था में बना रहता है। दूसरे शब्दों में, पिनहोल और उसके आसपास की पिघली हुई धातु गाइड बीम की गति के समान गति से आगे बढ़ते हैं। पिघली हुई धातु पिनहोल के आगे बढ़ने के बाद छोड़े गए अंतर को भर देती है और फिर जम जाती है, जिससे एक वेल्ड बनता है। यह सब इतनी तेज़ी से होता है कि वेल्डिंग की गति आसानी से कई मीटर प्रति मिनट तक पहुँच सकती है।

2. लेज़र डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग के प्रमुख प्रक्रिया पैरामीटर

लेजर पावर

लेजर वेल्डिंग में एक लेजर ऊर्जा घनत्व की दहलीज होती है। इस दहलीज के नीचे, प्रवेश गहराई उथली होती है; एक बार इसे प्राप्त कर लिया जाए या इससे अधिक कर दिया जाए, तो प्रवेश गहराई में काफी वृद्धि हो जाती है। प्लाज्मा का उत्पादन केवल तभी होता है जब कार्य-टुकड़े पर लेजर शक्ति घनत्व इस दहलीज (पदार्थ-निर्भर) से अधिक होता है, जो स्थिर गहन प्रवेश वेल्डिंग की शुरुआत को चिह्नित करता है। यदि लेजर शक्ति इस दहलीज से कम है, तो कार्य-टुकड़े पर केवल सतही गलन होता है, अर्थात् वेल्डिंग स्थिर ऊष्मा चालन मोड में आगे बढ़ती है। जब लेजर शक्ति घनत्व कुंजी-छिद्र (कीहोल) निर्माण की क्रांतिक स्थिति के निकट होता है, तो गहन प्रवेश वेल्डिंग और चालन वेल्डिंग एकांतरित होती हैं, जिससे प्रवेश गहराई में बड़े दोलन के साथ अस्थिर वेल्डिंग प्रक्रिया उत्पन्न होती है। लेजर गहन प्रवेश वेल्डिंग में, लेजर शक्ति एक साथ प्रवेश गहराई और वेल्डिंग गति को नियंत्रित करती है। वेल्ड प्रवेश गहराई बीम शक्ति घनत्व से सीधे संबंधित होती है और आपतित बीम शक्ति तथा बीम फोकल स्पॉट का एक फलन होती है। सामान्य रूप से, एक निश्चित व्यास के लेजर बीम के लिए, प्रवेश गहराई बीम शक्ति के बढ़ने के साथ बढ़ती है।

बीम फोकल स्पॉट

बीम स्पॉट का आकार लेजर वेल्डिंग में सबसे महत्वपूर्ण चरों में से एक है, क्योंकि यह शक्ति घनत्व को निर्धारित करता है। हालाँकि, उच्च-शक्ति लेजरों के लिए इसका मापन कठिन है, भले ही कई अप्रत्यक्ष मापन तकनीकें मौजूद हों।

लेजर बीम का विवर्तन-सीमित स्पॉट आकार प्रकाशिक विवर्तन सिद्धांत के आधार पर गणना के द्वारा निकाला जा सकता है। हालाँकि, फोकसिंग लेंस में विपथन के कारण, वास्तविक स्पॉट आकार गणना द्वारा प्राप्त मान से बड़ा होता है। सबसे सरल व्यावहारिक मापन विधि आइसोथर्मल प्रोफाइलोमेट्री विधि है, जिसमें एक मोटे कागज़ के टुकड़े को जलाकर काला करना और एक पॉलीप्रोपिलीन प्लेट में छेद करना शामिल है, जिसके बाद फोकल स्पॉट और छेद के व्यास को मापा जाता है। इस विधि के लिए लेजर शक्ति और बीम संपर्क की अवधि को नियंत्रित करने के लिए व्यावहारिक मापन की आवश्यकता होती है।

पदार्थ अवशोषण मान

किसी पदार्थ द्वारा लेज़र प्रकाश का अवशोषण कई महत्वपूर्ण गुणों पर निर्भर करता है, जैसे— अवशोषण क्षमता, परावर्तन क्षमता, तापीय चालकता, गलनांक तापमान और वाष्पीकरण तापमान, जिनमें से अवशोषण क्षमता सबसे महत्वपूर्ण है।

किसी पदार्थ की लेज़र किरण के प्रति अवशोषण क्षमता को प्रभावित करने वाले कारक दो पहलुओं से संबंधित हैं: पहला, पदार्थ की प्रतिरोधकता। पॉलिश किए गए पृष्ठों की अवशोषण क्षमता के मापन से पता चलता है कि अवशोषण क्षमता प्रतिरोधकता के वर्गमूल के समानुपाती होती है, जो बदले में तापमान के साथ परिवर्तित होती है। दूसरा, पदार्थ की सतह की स्थिति (या चिकनाहट) का किरण के अवशोषण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिससे वेल्डिंग प्रभाव पर भी काफी प्रभाव पड़ता है।

CO2 लेज़र की निर्गत तरंगदैर्ध्य आमतौर पर 10.6 होती है म्यू म. सिरेमिक्स, कांच, रबर और प्लास्टिक जैसी अधात्विक सामग्रियों का कमरे के तापमान पर अवशोषण दर उच्च होती है, जबकि धात्विक सामग्रियों का कमरे के तापमान पर अवशोषण कम होता है; इनका अवशोषण केवल तभी तेज़ी से बढ़ता है जब सामग्री पिघल जाती है या यहाँ तक कि वाष्पित भी हो जाती है। सतह के लेप या ऑक्साइड फिल्में लेज़र किरण के अवशोषण को बढ़ाने के लिए प्रभावी तरीके हैं।

वेल्डिंग गति

वेल्डिंग की गति वेल्ड की गहराई को काफी प्रभावित करती है। गति में वृद्धि के परिणामस्वरूप उथली गहराई होती है, जबकि अत्यधिक कम गति से अत्यधिक पिघलना और बर्न-थ्रू (जलन) हो सकता है। अतः किसी विशिष्ट सामग्री के लिए, दी गई लेज़र शक्ति और मोटाई के साथ, वेल्डिंग की गति की एक उपयुक्त सीमा होती है, जिसके भीतर अधिकतम गहराई प्राप्त की जा सकती है। चित्र 10-2 में 1018 स्टील के लिए वेल्डिंग गति और गहराई के बीच संबंध दर्शाया गया है।

सुरक्षा गैस

निष्क्रिय गैसों का उपयोग लेजर वेल्डिंग के दौरान द्रवीभूत पूल की सुरक्षा के लिए आमतौर पर किया जाता है। जबकि कुछ सामग्रियों के लिए सतह ऑक्सीकरण कोई चिंता का विषय नहीं हो सकता है, फिर भी अधिकांश अनुप्रयोगों में वेल्डिंग के दौरान कार्य-टुकड़े के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए हीलियम, आर्गन और नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है।

हीलियम का आयनीकरण कम होता है (लेकिन इसकी आयनीकरण ऊर्जा उच्च होती है), जिससे लेजर किरण सहजता से इसके माध्यम से गुजर सकती है और बिना किसी अवरोध के कार्य-टुकड़े की सतह तक पहुँच सकती है। यह लेजर वेल्डिंग में उपयोग की जाने वाली सबसे प्रभावी शील्डिंग गैस है, लेकिन यह अपेक्षाकृत महंगी है।

आर्गन सस्ता है और इसका घनत्व अधिक होता है, जिससे इसकी सुरक्षा क्षमता अच्छी होती है। हालाँकि, यह उच्च-तापमान वाले धातु प्लाज्मा द्वारा आसानी से आयनित हो जाती है, जिससे किरण का कुछ हिस्सा कार्य-टुकड़े तक पहुँचने से रोक दिया जाता है, जिससे प्रभावी लेजर शक्ति कम हो जाती है और वेल्डिंग की गति तथा पैठ प्रभावित होती है। आर्गन द्वारा संरक्षित वेल्डों की सतहें हीलियम द्वारा संरक्षित वेल्डों की तुलना में अधिक चिकनी होती हैं।

नाइट्रोजन सबसे सस्ती शील्डिंग गैस है, लेकिन यह कुछ प्रकार के स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं है, मुख्य रूप से धातुविज्ञान संबंधी मुद्दों—जैसे अवशोषण—के कारण, जो कभी-कभी जोड़ के क्षेत्र में छिद्रता (पोरोसिटी) उत्पन्न कर सकते हैं।

शील्डिंग गैसों का दूसरा कार्य फोकसिंग लेंस को धातु वाष्प के दूषण और गलित बूँदों के स्पैटरिंग से बचाना है। यह उच्च-शक्ति लेज़र वेल्डिंग में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहाँ उत्सर्जित सामग्री अत्यधिक शक्तिशाली हो जाती है।

शील्डिंग गैसों का एक तीसरा कार्य उच्च-शक्ति लेज़र वेल्डिंग द्वारा उत्पन्न प्लाज्मा को рассे करने में उनकी प्रभावशीलता है। धातु वाष्प लेज़र किरण को अवशोषित कर लेती है और एक प्लाज्मा बादल में आयनित हो जाती है। धातु वाष्प के चारों ओर उपस्थित सुरक्षात्मक गैस भी तापन के कारण आयनित हो जाती है। यदि प्लाज्मा की मात्रा अधिक है, तो लेज़र किरण का कुछ हिस्सा प्लाज्मा द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। प्लाज्मा कार्य सतह पर एक द्वितीयक ऊर्जा स्रोत के रूप में मौजूद होता है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड की गहराई कम हो जाती है और वेल्ड पूल की चौड़ाई बढ़ जाती है। इलेक्ट्रॉनों, आयनों और उदासीन परमाणुओं के बीच टक्करों की आवृत्ति बढ़ाने से इलेक्ट्रॉन पुनर्संयोजन दर में वृद्धि होती है, जिससे प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाता है। उदासीन परमाणु जितने हल्के होते हैं, उनके बीच टक्करों की आवृत्ति और पुनर्संयोजन दर उतनी ही अधिक होती है; दूसरी ओर, केवल उच्च आयनीकरण ऊर्जा वाली सुरक्षात्मक गैस ही गैस के स्वयं के आयनीकरण के कारण इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि को रोक सकती है।

प्लाज्मा बादल का आकार उपयोग किए जाने वाले शील्डिंग गैस के आधार पर भिन्न होता है, जिसमें हीलियम का आकार सबसे छोटा होता है, उसके बाद नाइट्रोजन और आर्गन का आकार सबसे बड़ा होता है। एक बड़े प्लाज्मा बादल के कारण वेल्ड पेनिट्रेशन कम हो जाता है। यह अंतर मुख्य रूप से गैस अणुओं के आयनीकरण की विभिन्न मात्राओं के कारण होता है, और साथ ही शील्डिंग गैसों के विभिन्न घनत्वों के कारण धातु वाष्प के प्रसार में आए अंतर के कारण भी होता है।

हीलियम का आयनीकरण और घनत्व दोनों ही सबसे कम होता है, जिससे यह गलित धातु के पूल से ऊपर उठते धातु वाष्प को तेज़ी से विस्थापित कर सकता है। अतः हीलियम को शील्डिंग गैस के रूप में उपयोग करने से प्लाज्मा को अधिकतम सीमा तक दबाया जाता है, जिससे वेल्ड पेनिट्रेशन और वेल्डिंग गति में वृद्धि होती है; इसका हल्का भार भी इसे आसानी से बाहर निकलने देता है, जिससे छिद्रता (पोरोसिटी) की संभावना कम हो जाती है। हालाँकि, हमारे वास्तविक वेल्डिंग परिणामों के आधार पर, आर्गन शील्डिंग काफी प्रभावी सिद्ध हुई है।

प्लाज्मा बादल का वेल्ड पैनिट्रेशन पर प्रभाव सबसे अधिक स्पष्ट होता है जब वेल्डिंग की गति कम होती है। जैसे-जैसे वेल्डिंग की गति बढ़ती है, इसका प्रभाव कम होता जाता है।

शील्डिंग गैस को एक निश्चित दबाव पर नोज़ल के माध्यम से बाहर निकाला जाता है और यह कार्य-टुकड़े की सतह तक पहुँचती है। नोज़ल का हाइड्रोडायनामिक आकार और निकास छिद्र का व्यास महत्वपूर्ण हैं। शील्डिंग गैस का आकार इतना पर्याप्त होना चाहिए कि वह वेल्डिंग सतह को पूरी तरह से ढक सके, लेकिन नोज़ल का आकार सीमित रखा जाना चाहिए ताकि लेंस की प्रभावी सुरक्षा सुनिश्चित की जा सके और धातु वाष्प के संदूषण या धातु के छींटों के कारण होने वाले क्षति से बचा जा सके। प्रवाह दर को भी नियंत्रित किया जाना चाहिए; अन्यथा, शील्डिंग गैस का लैमिनर प्रवाह टर्बुलेंट हो जाएगा, वातावरण का मिश्रण गलित पूल में प्रवेश कर जाएगा और अंततः छिद्रता (पोरोसिटी) का निर्माण होगा।

शील्डिंग प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए, एक अतिरिक्त पार्श्व प्रवाह विधि का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें शील्डिंग गैस को एक छोटे व्यास के नोज़ल के माध्यम से निश्चित कोण पर गहन प्रवेश वेल्ड के पिनहोल में सीधे इंजेक्ट किया जाता है। शील्डिंग गैस केवल कार्य-टुकड़े की सतह पर प्लाज्मा बादल को दबाती ही नहीं है, बल्कि पिनहोल के भीतर के प्लाज्मा और पिनहोल के निर्माण को भी प्रभावित करती है, जिससे प्रवेश गहराई और आदर्श गहराई-से-चौड़ाई अनुपात वाले वेल्ड की प्राप्ति के लिए और अधिक वृद्धि होती है। हालाँकि, इस विधि के लिए गैस प्रवाह दर और दिशा का सटीक नियंत्रण आवश्यक है; अन्यथा, टर्बुलेंस आसानी से उत्पन्न हो सकती है, जो द्रवित पूल को क्षतिग्रस्त कर सकती है और वेल्डिंग प्रक्रिया को अस्थिर बना सकती है।

लेंस फोकल लंबाई

वेल्डिंग के दौरान, लेज़र को आमतौर पर फोकस किया जाता है, जिसमें आमतौर पर 63~254 मिमी (2.5 ”~10”फोकस किए गए बिंदु का आकार फोकल लंबाई के सीधे आनुपातिक होता है; फोकल लंबाई जितनी छोटी होगी, बिंदु उतना ही छोटा होगा। हालाँकि, फोकल लंबाई फोकस की गहराई को भी प्रभावित करती है, अर्थात् फोकस की गहराई फोकल लंबाई के साथ समानुपातिक रूप से बढ़ती है। इसलिए, छोटी फोकल लंबाई शक्ति घनत्व को बढ़ा सकती है, लेकिन फोकस की उथली गहराई के कारण लेंस और कार्य-टुकड़े के बीच की दूरी को सटीक रूप से बनाए रखना आवश्यक है, और प्रवेश गहराई भी सीमित हो जाती है। वेल्डिंग के दौरान उत्पन्न स्पैटर और लेज़र मोड के प्रभाव के कारण, वेल्डिंग में वास्तव में उपयोग की जाने वाली सबसे छोटी फोकल लंबाई अक्सर 126 मिमी (5 इंच) होती है। ”जब संधि बड़ी होती है या बिंदु के आकार को बढ़ाकर वेल्ड के आकार को बढ़ाने की आवश्यकता होती है, तो 254 मिमी (10 इंच) की फोकल लंबाई वाला लेंस चुना जा सकता है। ”इस स्थिति में, गहरी प्रवेश कुंजी-छिद्र प्रभाव (keyhole effect) प्राप्त करने के लिए उच्च लेज़र आउटपुट शक्ति (शक्ति घनत्व) की आवश्यकता होती है।

जब लेज़र शक्ति 2 किलोवाट से अधिक हो जाती है, विशेष रूप से 10.6 म्यू m CO2 लेजर किरणें, प्रकाशिकी प्रणाली में विशेष प्रकाशिक सामग्रियों के उपयोग के कारण, प्रकाशिक लेंस को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए प्रतिबिंबन फोकसिंग का अक्सर उपयोग किया जाता है। पॉलिश किए गए तांबे के दर्पणों का आमतौर पर प्रतिबिंबक के रूप में उपयोग किया जाता है। उनके प्रभावी शीतलन गुणों के कारण, उच्च-शक्ति वाली लेजर किरणों को फोकस करने के लिए उन्हें अक्सर अनुशंसित किया जाता है।

फोकस स्थिति

वेल्डिंग के दौरान, फोकस की स्थिति पर्याप्त शक्ति घनत्व बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। फोकस की कार्यपीठ की सतह के सापेक्ष स्थिति में परिवर्तन सीधे वेल्ड की चौड़ाई और गहराई को प्रभावित करते हैं। चित्र 2-6 में 1018 स्टील की भेदन गहराई और वेल्ड की चौड़ाई पर फोकस स्थिति के प्रभाव को दर्शाया गया है।

अधिकांश लेजर वेल्डिंग अनुप्रयोगों में, वांछित भेदन गहराई प्राप्त करने के लिए फोकस को आमतौर पर कार्यपीठ की सतह के नीचे लगभग एक-चौथाई दूरी पर स्थित किया जाता है।

लेजर किरण स्थिति

जब विभिन्न सामग्रियों की लेजर वेल्डिंग की जाती है, तो लेजर बीम की स्थिति अंतिम वेल्ड की गुणवत्ता को नियंत्रित करती है, विशेष रूप से बट जॉइंट्स में, जहाँ यह लैप जॉइंट्स की तुलना में अधिक संवेदनशील होती है। उदाहरण के लिए, जब एक कठोर इस्पात के गियर को कम कार्बन इस्पात के ड्रम से वेल्ड किया जाता है, तो उचित लेजर बीम स्थिति नियंत्रण से प्राप्त वेल्ड मुख्य रूप से कम कार्बन घटकों से बना होगा, जो दरार प्रतिरोध में बेहतर प्रदर्शन करता है। कुछ अनुप्रयोगों में, वेल्ड किए जाने वाले कार्य-टुकड़े की ज्यामिति आवश्यकता होती है कि लेजर बीम को किसी कोण पर विचलित किया जाए। जब बीम के अक्ष और जॉइंट के तल के बीच का विचलन कोण 100 डिग्री के भीतर होता है, तो कार्य-टुकड़े द्वारा लेजर ऊर्जा का अवशोषण प्रभावित नहीं होगा।

वेल्डिंग के आरंभ और अंत बिंदुओं पर लेजर शक्ति के वृद्धि और कमी का नियंत्रण

लेजर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग के दौरान, वेल्ड की गहराई के बावजूद, पिनहोल घटना हमेशा मौजूद रहती है। जब वेल्डिंग प्रक्रिया समाप्त कर दी जाती है और पावर स्विच बंद कर दिया जाता है, तो वेल्ड के अंत में एक गड्ढा (पिट) दिखाई देता है। इसके अतिरिक्त, जब लेजर वेल्ड परत मूल वेल्ड को ढक लेती है, तो लेजर बीम का अत्यधिक अवशोषण हो सकता है, जिससे वेल्डमेंट में अत्यधिक तापन या छिद्रता (पोरोसिटी) उत्पन्न हो सकती है।

इन घटनाओं को रोकने के लिए, पावर प्रारंभ और समाप्ति बिंदुओं को इस प्रकार प्रोग्राम किया जा सकता है कि पावर प्रारंभ और समाप्ति के समय को समायोजित किया जा सके। अर्थात्, प्रारंभिक पावर को इलेक्ट्रॉनिक रूप से एक छोटे समय के भीतर शून्य से निर्धारित पावर मान तक बढ़ाया जाता है, और वेल्डिंग समय को समायोजित किया जाता है। अंत में, वेल्डिंग के अंत पर, पावर को निर्धारित पावर से धीरे-धीरे शून्य तक कम कर दिया जाता है।

3. लेजर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग की विशेषताएँ, लाभ और दुर्बलताएँ

लेजर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग की विशेषताएँ

1) उच्च आकार अनुपात। 1) **गहरी और संकरी वेल्ड:** क्योंकि द्रवित धातु बेलनाकार उच्च-तापमान भाप के कोष्ठ में घिरकर निर्मित होती है और कार्य-टुकड़े की ओर फैलती है, अतः वेल्ड गहरी और संकरी हो जाती है।

2) **न्यूनतम ऊष्मा इनपुट:** खुले स्थान के अंदर अत्यधिक तापमान के कारण, गलन प्रक्रिया बहुत तीव्र गति से होती है, जिससे कार्य-टुकड़े को बहुत कम ऊष्मा इनपुट प्रदान की जाती है, जिससे ऊष्मा के कारण होने वाला विरूपण तथा ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र (HAZ) को न्यूनतम कर दिया जाता है।

3) **उच्च घनत्व:** उच्च-तापमान भाप से भरा हुआ खुला स्थान वेल्ड पूल के मिश्रण और गैस निकास को सुविधाजनक बनाता है, जिससे छिद्ररहित, पूर्णतः भेदित वेल्ड प्राप्त होती है। वेल्डिंग के बाद उच्च शीतन दर वेल्ड की सूक्ष्म संरचना को और अधिक सूक्ष्म बनाती है।

4) **मजबूत वेल्डिंग:** तीव्र ऊष्मा स्रोत और गैर-धात्विक घटकों के पूर्ण अवशोषण के कारण वेल्ड पूल में अशुद्धि की मात्रा कम हो जाती है तथा अशुद्धियों के आकार और वितरण में परिवर्तन आ जाता है। वेल्डिंग प्रक्रिया के लिए कोई इलेक्ट्रोड या फिलर तार की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे द्रवित क्षेत्र में दूषण कम हो जाता है, जिससे वेल्ड की शक्ति और अघात प्रतिरोधकता कम से कम आधार धातु के बराबर या उससे भी अधिक हो जाती है।

5) **सटीक नियंत्रण:** क्योंकि केंद्रित बिंदु बहुत छोटा होता है, वेल्ड को सटीक रूप से स्थित किया जा सकता है। लेज़र आउटपुट में कोई "जड़त्व" नहीं होता है, जिससे उच्च गति पर तीव्र रूप से रोका जा सकता है और पुनः प्रारंभ किया जा सकता है। सीएनसी बीम गति प्रौद्योगिकी जटिल कार्य-टुकड़ों की वेल्डिंग की अनुमति देती है। 6) गैर-संपर्क वायुमंडलीय वेल्डिंग प्रक्रिया। चूँकि ऊर्जा फोटॉन बीम से प्राप्त होती है, इसलिए कार्य-टुकड़े के साथ कोई भौतिक संपर्क नहीं होता है, अतः कार्य-टुकड़े पर कोई बाह्य बल लगाया जाता है। इसके अतिरिक्त, चुंबकत्व और वायु लेज़र पर कोई प्रभाव नहीं डालते हैं।

लेज़र गहन प्रवेश वेल्डिंग के लाभ

1) केंद्रित लेजर्स का शक्ति घनत्व पारंपरिक विधियों की तुलना में काफी अधिक होने के कारण, वेल्डिंग की गति तेज़ है, ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र और विरूपण छोटे हैं, और यह टाइटेनियम जैसी कठिन-वेल्ड करने योग्य सामग्रियों को भी वेल्ड कर सकता है।

2) क्योंकि बीम को स्थानांतरित करना और नियंत्रित करना आसान है, और वेल्डिंग टॉर्च और नोज़ल को बार-बार बदलने की आवश्यकता नहीं है, तथा इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग के लिए निर्वातन की भी आवश्यकता नहीं होती है, अतः डाउनटाइम काफी कम हो जाता है, जिससे उच्च लोड फैक्टर और उत्पादन दक्षता प्राप्त होती है।

3) शुद्धिकरण प्रभाव और उच्च ठंडा होने की दर के कारण, वेल्ड की ताकत, लचीलापन और समग्र प्रदर्शन उच्च स्तर के होते हैं।

4) कम औसत ऊष्मा इनपुट के कारण प्रसंस्करण की सटीकता उच्च होती है, जिससे पुनः प्रसंस्करण की लागत कम हो जाती है; इसके अतिरिक्त, लेजर वेल्डिंग की संचालन लागत भी कम होती है, जिससे कार्य-वस्तु प्रसंस्करण लागत में कमी आती है।

5) बीम तीव्रता और सटीक स्थिति नियंत्रण को प्रभावी ढंग से किया जा सकता है, जिससे स्वचालित संचालन आसान हो जाता है।

लेजर डीप पेनिट्रेशन वेल्डिंग के दुर्भाग्यपूर्ण पक्ष

1) सीमित वेल्डिंग गहराई।

2) कार्य-टुकड़े की असेंबली के लिए उच्च आवश्यकताएँ।

3) लेज़र प्रणालियों में उच्च प्रारंभिक निवेश।