लेजर वेल्डिंग मशीन कैसे काम करती है?

लेजर वेल्डिंग एक अत्याधुनिक तकनीक है जिसका उपयोग आधुनिक उद्योगों में व्यापक रूप से चरम सटीकता के साथ धातु घटकों में शामिल होने के लिए उपयोग किया जाता है। जैसे-जैसे उद्योग स्वचालन और उच्च-परिशुद्धता विनिर्माण की ओर जाते हैं, लेजर वेल्डिंग मशीनें अपरिहार्य उपकरण बन गई हैं, उच्च गति, कम थर्मल विरूपण और बेहतर गुणवत्ता की पेशकश करते हैं।

इसके मूल में, लेजर वेल्डिंग एक ऐसी तकनीक है जो पिघलने और फ्यूज सामग्री के लिए प्रकाश के एक केंद्रित किरण का उपयोग करती है। पारंपरिक वेल्डिंग विधियों के विपरीत, जिसमें अक्सर संपर्क और उच्च यांत्रिक बल शामिल होते हैं, लेजर वेल्डिंग एक गैर-संपर्क, उच्च नियंत्रित प्रक्रिया है। इसके परिणामस्वरूप क्लीनर, अधिक सटीक और तेज वेल्ड्स होते हैं, जो ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, इलेक्ट्रॉनिक्स, मेडिकल डिवाइस और बहुत कुछ में अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं।

एक लेजर वेल्डिंग मशीन का कार्य सिद्धांत

एक लेजर वेल्डिंग मशीन अपने संयुक्त पर सामग्री को पिघलाने और फ्यूज करने के लिए केंद्रित, उच्च-ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करने के सिद्धांत पर संचालित होती है। यह प्रक्रिया तेज, सटीक है, और न्यूनतम गर्मी-प्रभावित क्षेत्रों को उत्पन्न करती है, जिससे यह स्वच्छ और सटीक वेल्ड की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। यह समझने के लिए कि यह तकनीक कैसे काम करती है, आइए इस प्रक्रिया में शामिल मुख्य चरणों को तोड़ते हैं - लेजर पीढ़ी से वेल्ड के अंतिम गठन के लिए शुरू।

लेजर पीढ़ी और संचरण

हर लेजर वेल्डिंग मशीन के दिल में इसका लेजर स्रोत है। लेजर स्रोत की भूमिका सुसंगत प्रकाश की एक किरण उत्पन्न करना है जो अत्यधिक केंद्रित है और लक्ष्य वर्कपीस पर निर्देशित है। कई प्रकार के लेजर स्रोतों का उपयोग एप्लिकेशन, सामग्री प्रकार और आवश्यक आउटपुट पावर के आधार पर किया जाता है।

1। फाइबर लेजर

फाइबर लेजर आधुनिक लेजर वेल्डिंग मशीनों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, विशेष रूप से उच्च-सटीक और उच्च गति वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों में। ये लेजर ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से बीम उत्पन्न करते हैं, जो कि ytterbium जैसे दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के साथ डोप किए गए हैं। लेजर बीम को तब फाइबर के माध्यम से न्यूनतम ऊर्जा हानि के साथ प्रेषित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप:

• उच्च किरण गुणवत्ता

• उत्कृष्ट फ़ोकसैबिलिटी

• ऊर्जा दक्षता

• कम रखरखाव

उनकी विश्वसनीयता और स्केलेबिलिटी के कारण, फाइबर लेजर रोबोट और स्वचालित वेल्डिंग सिस्टम के लिए आदर्श हैं।

2। CO₂ लेज़र्स

CO ₂ लेज़र्स गैसों के मिश्रण (आमतौर पर कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और हीलियम) के मिश्रण का उपयोग करके इन्फ्रारेड लेजर प्रकाश उत्पन्न करते हैं। ये लेजर प्लास्टिक, लकड़ी और सिरेमिक जैसे गैर-धातु सामग्री को काटने और वेल्डिंग करने में प्रभावी हैं। हालांकि, लेजर वेल्डिंग के संदर्भ में, वे मोटे धातु सामग्री के लिए भी उपयोग किए जाते हैं जब दर्पण के माध्यम से बीम डिलीवरी संभव होती है।

जबकि CO₂ लेजर उच्च शक्ति स्तर प्रदान करते हैं, उनके कारण सटीक अनुप्रयोगों में सीमाएं हैं:

• बड़ा बीम स्पॉट आकार

• दर्पण का उपयोग करके जटिल बीम वितरण

• फाइबर लेज़रों की तुलना में उच्च रखरखाव

3। एनडी: याग लेजर

ND: YAG (Neodymium-doped yttrium एल्यूमीनियम गार्नेट) लेजर पारंपरिक रूप से लोकप्रिय थे लेजर वेल्डिंग मशीनों को  निरंतर और स्पंदित मोड दोनों में संचालित करने की उनकी क्षमता के कारण। उन्होंने फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से बीम डिलीवरी में लचीलापन भी पेश किया। हालांकि, बेहतर विद्युत दक्षता और कम परिचालन लागत की पेशकश करने वाले फाइबर लेज़रों के उदय के साथ, एनडी: YAG लेज़रों को काफी हद तक अधिक उन्नत प्रौद्योगिकियों के पक्ष में चरणबद्ध किया गया है।

बीम ट्रांसमिशन और फोकसिंग

पीढ़ी के बाद, लेजर बीम को वेल्ड साइट पर ले जाने की आवश्यकता है। यह आमतौर पर के माध्यम से किया जाता है:

• फाइबर लेजर में फाइबर ऑप्टिक केबल

• Co₂ लेजर सिस्टम में दर्पण और लेंस

फिर बीम को वर्कपीस के एक छोटे से क्षेत्र पर सटीक लेंस का उपयोग करके केंद्रित किया जाता है। यह केंद्रित ऊर्जा तीव्र स्थानीयकृत हीटिंग बनाती है, जो आसपास के क्षेत्रों को प्रभावित किए बिना आधार सामग्री को पिघलाने के लिए पर्याप्त है।

सामग्री पर ध्यान केंद्रित करना, गर्म करना और पिघलाना

एक लेजर वेल्डिंग मशीन द्वारा उत्पादित केंद्रित बीम एक पिनपॉइंट स्थान में अपार ऊर्जा प्रदान करता है, जिससे सामग्री तेजी से गर्म हो जाती है और एक पिघला हुआ पूल बन जाता है। यह पिघला हुआ पूल संयुक्त के साथ यात्रा करता है क्योंकि लेजर चलता है या वेल्ड पथ के साथ निर्देशित होता है।

कई कारक यह निर्धारित करते हैं कि वेल्ड कितनी गहरा और प्रभावी रूप से प्रवेश करता है:

लेजर पावर : उच्च शक्ति के परिणामस्वरूप गहरी पैठ और तेज वेल्डिंग गति होती है।

फोकल स्पॉट साइज : एक छोटा स्पॉट आकार ऊर्जा घनत्व को बढ़ाता है, जिससे बेहतर पिघलना सक्षम होता है।

वेल्डिंग गति : तेज गति गर्मी इनपुट को कम करती है, पैठ और मनका आकार को प्रभावित करती है।

सामग्री प्रकार और परावर्तन : एल्यूमीनियम और तांबे जैसी धातुएं लेजर प्रकाश को दर्शाती हैं और उच्च ऊर्जा या विशेष तरंग दैर्ध्य की आवश्यकता हो सकती है।

जैसे-जैसे लेजर बीम आगे बढ़ता है, पिघला हुआ पूल जल्दी से ठंडा हो जाता है और एक उच्च शक्ति वाले वेल्ड सीम का निर्माण करता है। तेजी से हीटिंग और कूलिंग दरें विकृति को कम करती हैं और सामग्री की संरचनात्मक अखंडता को संरक्षित करती हैं।

एक लेजर वेल्डिंग मशीन में वेल्डिंग प्रक्रिया चरण

की कार्यक्षमता लेजर वेल्डिंग मशीन की बेहतर सराहना की जा सकती है।  चरण-दर-चरण प्रक्रिया के रूप में जांच करने पर प्रत्येक चरण-सामग्री की तैयारी से जमने तक-लगातार, उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड्स को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।

1। सामग्री की स्थिति

लेजर वेल्डिंग में सटीक सामग्री स्थिति महत्वपूर्ण है। वेल्डिंग प्रक्रिया शुरू होने से पहले, वर्कपीस को यह सुनिश्चित करने के लिए ठीक से संरेखित किया जाना चाहिए कि लेजर बीम संयुक्त पर बिल्कुल केंद्रित है। सेटअप के आधार पर, यह उपयोग किया जा सकता है:

• उच्च-सटीक जुड़नार

• सीएनसी-नियंत्रित टेबल

• रोबोटिक हथियार

• दृष्टि-निर्देशित प्रणालियाँ

स्वचालित वातावरण में, मशीन विजन कैमरे वास्तविक समय में विचलन का पता लगाते हैं और सही करते हैं, जटिल या चर ज्यामितीयों के लिए भी उचित संरेखण सुनिश्चित करते हैं।

2। लेजर बीम विकिरण और नियंत्रण

एक बार सामग्री ठीक से तैनात हो जाने के बाद, लेजर वेल्डिंग मशीन लेजर को सक्रिय करती है। मशीन का नियंत्रण प्रणाली मिरर या फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग करके संयुक्त को बीम को निर्देशित करती है। इस चरण में महत्वपूर्ण मापदंडों पर वास्तविक समय नियंत्रण शामिल है, जैसे:

• लेजर पावर आउटपुट : ऊर्जा की मात्रा को वितरित करता है।

• पल्स फ़्रीक्वेंसी (स्पंदित मोड में) : प्रति सेकंड ऊर्जा की संख्या फट जाती है।

• यात्रा की गति : गति जिस पर लेजर संयुक्त के पार चलती है।

• फोकल लंबाई समायोजन : बीम को वेल्ड सतह पर ध्यान में रखता है।

उन्नत लेजर वेल्डिंग मशीनों में बंद-लूप फीडबैक सिस्टम शामिल हैं जो स्थिर वेल्डिंग सुनिश्चित करने के लिए इन चर को ऑन-द-फ्लाई को समायोजित करते हैं, भले ही सामग्री या वातावरण में परिवर्तन हो।

3। पिघलना, ठंडा और वेल्ड गठन

जैसा कि लेजर बीम संयुक्त से संपर्क करता है, यह धातु को पिघलाने के लिए पर्याप्त गर्मी उत्पन्न करता है, जिससे पिघला हुआ वेल्ड पूल बनता है। वेल्ड की गहराई और चौड़ाई लेजर के मापदंडों और भौतिक गुणों द्वारा नियंत्रित की जाती है।

लेजर अग्रिम के रूप में:

• पिघले हुए पूल का अनुगामी किनारे ठंडा हो जाता है और जम जाता है।

• एक ठोस वेल्ड सीम बनता है जो दो सामग्रियों को स्थायी रूप से फ़्यूज़ करता है।

• यह प्रक्रिया वेल्डिंग तकनीक और अनुप्रयोग के आधार पर निरंतर मोड या स्पंदित अंतराल में हो सकती है।

लेजर वेल्डिंग में कूलिंग दर आमतौर पर बहुत तेज होती है, जो योगदान देती है:

• महीन माइक्रोस्ट्रक्चर

• न्यूनतम गर्मी प्रभावित क्षेत्र (HAZ)

• बढ़ाया यांत्रिक शक्ति

लेजर वेल्डिंग तकनीक के प्रकार

लेजर वेल्डिंग मशीनें कई मोड में काम कर सकती हैं, प्रत्येक विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल है।

1। निरंतर लहर (सीडब्ल्यू) वेल्डिंग

इस मोड में, लेजर प्रकाश की एक निरंतर किरण का उत्सर्जन करता है, जो इसे लंबे, निर्बाध वेल्ड के लिए आदर्श बनाता है। यह अक्सर उच्च गति वाली उत्पादन लाइनों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से मोटर वाहन निर्माण में। सीडब्ल्यू वेल्डिंग को आमतौर पर उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, 1000W से 6000W तक।

2। स्पंदित लेजर वेल्डिंग

यह विधि छोटी, उच्च तीव्रता वाले दालों में लेजर ऊर्जा का उत्सर्जन करती है। यह पतली सामग्री या छोटे घटकों को वेल्डिंग के लिए सबसे अच्छा है जो गर्मी के प्रति संवेदनशील हैं। स्पंदित वेल्डिंग का उपयोग आमतौर पर किया जाता है:

• इलेक्ट्रानिक्स

• जेवर

• चिकित्सा उपकरण

यहां बिजली का स्तर बहुत कम है, आमतौर पर 50W और 500W के बीच।

3। कीहोल वेल्डिंग बनाम चालन वेल्डिंग

• कीहोल वेल्डिंग (गहरी पैठ) : लेजर की उच्च शक्ति सामग्री को वाष्पित करती है, एक संकीर्ण, गहरे छेद का निर्माण करती है जिसे एक 'कीहोल के रूप में जाना जाता है। ' यह वेल्ड को सामग्री में गहराई तक प्रवेश करने की अनुमति देता है। यह मोटी सामग्री और संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।

• चालन वेल्डिंग (सतह संलयन) : लेजर केवल सतह को गर्म करता है, जिससे उथला पिघलना होता है। यह पतली धातुओं और सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहां न्यूनतम गर्मी विरूपण महत्वपूर्ण है।

परिशुद्धता और नियंत्रण

लेजर वेल्डिंग को जो सेट करता है, वह केवल इसकी गति या गर्मी नहीं है - यह सटीकता और नियंत्रण यह प्रदान करता है।

लेजर पावर, पल्स फ़्रीक्वेंसी और फोकल एडजस्टमेंट

• लेजर पावर : यह निर्धारित करता है कि वर्कपीस को कितनी ऊर्जा दी जाती है। अधिक शक्ति गहरे वेल्ड या तेज संचालन के लिए अनुमति देती है, लेकिन बहुत अधिक सामग्री को जला या विकृत कर सकता है।

• पल्स फ़्रीक्वेंसी : स्पंदित वेल्डिंग में, यह परिभाषित करता है कि प्रति सेकंड में ऊर्जा के कितने फटने दिए जाते हैं। उच्च आवृत्तियों के परिणामस्वरूप चिकनी, अधिक सुसंगत वेल्ड्स होते हैं।

• फोकस समायोजन : फोकल बिंदु को वेल्डिंग सतह पर बिल्कुल संरेखित किया जाना चाहिए। एक गलत फोकस से खराब संलयन या कमजोर जोड़ों को जन्म दिया जा सकता है।

स्वत: नियंत्रण और दृष्टि प्रणालियाँ

आधुनिक लेजर वेल्डिंग मशीनें वास्तविक समय की निगरानी, ​​स्वचालित प्रतिक्रिया छोरों और मशीन विजन सिस्टम से सुसज्जित हैं। ये प्रौद्योगिकियां सुनिश्चित करें:

• सही स्थिति

• सुसंगत वेल्ड गुणवत्ता

• दोषों का पता लगाना और सुधार

• कम मानवीय त्रुटि

उन्नत सेटअप में, एआई और मशीन लर्निंग का उपयोग भी वेल्डिंग मापदंडों को स्वचालित रूप से अनुकूलित करने के लिए किया जा रहा है, जिससे गुणवत्ता और दक्षता में सुधार होता है।

निष्कर्ष

लेजर वेल्डिंग आधुनिक इंजीनियरिंग का एक चमत्कार है - उच्च ऊर्जा, सटीक नियंत्रण और स्मार्ट स्वचालन को जोड़कर। लेजर बीम को उत्पन्न करने से लेकर स्वच्छ, टिकाऊ वेल्ड बनाने तक, प्रक्रिया गति, सटीकता और शक्ति के लिए बनाई गई है। चाहे इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव, या हाई-एंड मैन्युफैक्चरिंग में उपयोग किया जाए, इसकी बहुमुखी प्रतिभा और सटीकता इसे एक आवश्यक समाधान बनाती है।

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