लेजर वेल्डिंग के लिए सेटअप (आरेख के साथ)
इस लेख को पढ़ने के बाद आप आरेखों की मदद से लेजर वेल्डिंग के लिए सेटअप के बारे में जानेंगे।
शब्द LASER का अर्थ है 'प्रकाश प्रवर्धन द्वारा विकिरण का उत्सर्जन'। लेजर वेल्डिंग में धातु को पिघलाने और वेल्ड करने के लिए वांछित स्थान पर एक केंद्रित सुसंगत प्रकाश किरण लगाई जाती है। एक सुसंगत प्रकाश वह है जिसमें तरंगें समान और समानांतर होती हैं और तीव्रता या विचलन में हानि के बिना लंबी दूरी की यात्रा कर सकती हैं। लेज़र लाइट न केवल तीव्र है, बल्कि तीव्रता में कमी के बिना आसानी से ध्यान केंद्रित किया जा सकता है। पराबैंगनीकिरण उद्योग के लिए 1950 में पेश किए गए थे।
लेज़र एक्शन इस तथ्य पर आधारित है कि जब परमाणु एक फोटॉन को अवशोषित करता है (प्रकाश में फोटॉन नामक ऊर्जा के कण होते हैं), यह ऊर्जा प्राप्त करता है और एक उन्नत ऊर्जा स्तर पर जाता है। परमाणु की यह उत्तेजित अवस्था अल्पकालिक होती है और यह मेटास्टेबल अवस्था के एक मध्यवर्ती स्तर तक गिर जाती है। इसमें गिरने पर परमाणु अपनी ऊष्मा ऊर्जा खो देता है लेकिन अपनी फोटॉन ऊर्जा को बनाए रखता है।
थोड़ी देर बाद, परमाणु अपने मूल या जमीनी स्तर पर अपनी फोटॉन ऊर्जा को प्रकाश के रूप में छोड़ता है। ऐसी फोटो उत्सर्जन की घटना को अंजीर में दिखाया गया है। 2.44। निचले स्तर की कीमत पर ऊपरी स्तर पर पर्याप्त आबादी होने पर लेजर उत्सर्जन प्राप्त किया जाता है। ऐसी स्थिति को जनसंख्या के उलट के रूप में संदर्भित किया जाता है और इसे प्राप्त करने की विधि को पंपिंग कहा जाता है।
लेज़िंग तत्व ठोस, तरल, गैसीय या अर्ध-चालक हो सकते हैं। ठोस लेसिंग सामग्रियों में से कुछ में रूबी, एर्बियम गार्नेट, नियोडिमियम- डोप्ड येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट या वाईएजी शामिल हैं। ठोस लेज़रों में बहुत कम दक्षता होती है, जो सामान्य रूप से 1% से कम होती है।
लिक्विड लेसिंग सामग्री, जैसे कि नियोडिमियम ऑक्साइड, उनके पल्स पावर आउटपुट में ठोस लेजर की तुलना में अधिक कुशल हैं।
लेज़िंग के लिए उपयोग की जाने वाली गैसों में हाइड्रोजन, हीलियम, नाइट्रोजन, आर्गन और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल हैं। गैस लेज़रों में सबसे अधिक बिजली का उत्पादन होता है और इसे 25% तक दक्षता के साथ निरंतर बीम लेज़रों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
सॉलिड-स्टेट लेज़िंग सामग्री में गैलियम और इंडियम आर्सेनाइड, कैडमियम, सेलेनियम और सल्फर जैसे अर्ध-कंडक्टर के एकल क्रिस्टल शामिल हैं। सेमी-कंडक्टर लेजर वजन में छोटे होते हैं, ऊर्जा की खपत में कम होते हैं और 70% तक बहुत अधिक दक्षता रखते हैं।
औद्योगिक प्रयोजन के लिए अक्सर उपयोग की जाने वाली लेज़िंग सामग्री रूबी होती है। रूबी इसमें क्रोमियम परमाणुओं के साथ एल्यूमीनियम ऑक्साइड होता है, जिसमें 0-05% तक होता है। लेज़र के व्यावहारिक रूप में माणिक 10 मिमी व्यास की छड़ और 100 मिमी लंबी जमीन हो सकती है, जिसमें से एक 100% लम्बी होती है और दूसरी 98% परावर्तक होती है।
यह उनके अनुसार चांदी बनाने से प्राप्त होता है। रूबी क्रिस्टल के साथ क्रोमियम आयन उत्तेजित विकिरण का उत्सर्जन करते हैं और जब विकिरण की तीव्रता बार-बार निर्वहन करती है, तो मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की लेजर किरण, माणिक के कम परावर्तित छोर से होकर गुजरती है, जिसे लेंस के माध्यम से उस स्थान पर भेजा जाता है, जहां वेल्डिंग के लिए इसकी आवश्यकता होती है। अंजीर। 2.45 एक रूबी लेजर की व्यवस्था को दर्शाता है। एक रूबी लेजर की दक्षता 01% के क्रम से बहुत कम है। उस माणिक लेजर का उपयोग व्यापक रूप से एक वेल्डिंग उपकरण के रूप में किया जाता है।
लेजर पल्स की अवधि कम है, 10 -9 सेकंड है। यह क्सीनन फ्लैश ट्यूब के माध्यम से कैपेसिटर के एक बैंक को डिस्चार्ज करके प्राप्त किया जाता है। फ्लैश ट्यूब 18 kv चार्ज के साथ सक्रिय है। इस प्रकार, लेज़र बीम दालों में प्राप्त होता है। ज़ेनॉन लैंप को लगातार फ्लैश करने के लिए कैपेसिटर के बैंकों की बड़ी संख्या में होना संभव है, लेकिन रूबी रॉड और रिफ्लेक्टिंग सिस्टम इतना गर्म हो जाता है कि उन्हें ऑपरेशन की अपनी सीमा के भीतर रखना संभव नहीं है।
यहां तक कि सबसे कुशल शीतलन के साथ, प्रति मिनट 100 से अधिक दालों को प्राप्त करना मुश्किल है। माणिक लेजर के लिए पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति (PRF) सामान्य रूप से लगभग 10-15 है। इस प्रकार अधिकांश पंपिंग ऊर्जा गर्मी के रूप में बर्बाद हो जाती है। हालांकि, कम ऊर्जा उत्पादन के बावजूद इसे वेल्डिंग के लिए उपयोग करना संभव है क्योंकि 10 9 डब्ल्यू / मिमी 2 के आदेश की बहुत उच्च ऊर्जा एकाग्रता प्राप्त की जाती है।
एक क्सीनन आर्क लैंप एक बल्ब है जो वैकल्पिक रूप से पारदर्शी क्वार्ट्ज से निर्मित होता है और इसमें दो टंगस्टन इलेक्ट्रोड होते हैं। बंद स्थिति में, दीपक में क्सीनन दबाव 10 वायुमंडल है। क्सीनन लैंप के लिए पावर डीसी स्रोत से कम से कम 70 वोल्ट के लोड वोल्टेज और एक ड्रोपिंग वोल्ट-एम्पीयर विशेषता के साथ आपूर्ति की जाती है। क्सीनन चाप लैंप को सैकड़ों घंटों तक लगातार संचालित किया जा सकता है।
वेल्डिंग के लिए सबसे उपयोगी लेज़र सीओ 2 लेज़र है जिसमें लेज़िंग माध्यम सीओ 2, नाइट्रोजन और हीलियम का मिश्रण होता है, जो 1 से 1: 10 के अनुपात में 20 से 50 तोर (पारा के मिमी) के दबाव में होता है। 30, 000 वोल्ट तक का विद्युत निर्वहन। एक सीओ 2 लेजर 20 kw तक के आउटपुट के साथ लगातार काम कर सकता है। लेज़र बीम में 1.06 माइक्रोन यानी 106, 00A ° (1 आंगस्ट्रॉम, A ° = 10 -10 m) की तरंग लंबाई के साथ अवरक्त विकिरण होता है।
एक सीओ 2 लेजर में एक ग्लास ट्यूब होता है जिसमें लसिंग गैस का मिश्रण बहता है। दो सिरों में से प्रत्येक पर एक इलेक्ट्रोड होता है जिसके बीच एक उच्च वोल्टेज निर्वहन स्थापित होता है। एक ठोस लेजर की तरह प्रत्येक छोर पर एक परावर्तक होता है - जिनमें से एक आंशिक रूप से प्रतिबिंबित होता है। दो परावर्तकों के बीच की जगह को लेजर गुहा कहा जाता है। अर्ध-परावर्तन सतह के माध्यम से उत्सर्जित लेजर बीम वांछित स्थान पर केंद्रित है जैसा कि चित्र 2.46 में दिखाया गया है।
ईबीडब्ल्यू बीम की तुलना में लेजर बीम वेल्डिंग अधिक बहुमुखी है कि यह हवा में धातुओं को वेल्ड कर सकती है, गैस शील्ड में, और एक वैक्यूम में। यह पारदर्शी सामग्रियों के माध्यम से भी वेल्ड हो सकता है क्योंकि लेजर बीम उनके द्वारा बाधित नहीं है। वर्तमान में लेजर बीम का उपयोग वेल्डिंग प्लेटों के लिए 10 मिमी तक की मोटाई के साथ सफलतापूर्वक किया गया है।
व्यावसायिक रूप से, लेज़र वेल्डिंग का उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जा रहा है जहाँ सूक्ष्म सर्किट बोर्ड, सॉलिड-स्टेट सर्किट और माइक्रो मॉड्यूल पर फिल्मों को अक्सर तार से जोड़ा जाता है। एक लेजर बीम सोने और सिलिकॉन, जर्मेनियम और सोना, निकल और टैंटलम, तांबा और एल्यूमीनियम जैसे माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में उपयोग किए जाने वाले धातुओं के सबसे विविध संयोजनों को वेल्ड कर सकता है। यह भी उच्च गुणवत्ता वाले परिशुद्धता के काम में एयरोस्पेस उद्योग और ऑटोमोबाइल उद्योग के रूप में उच्च गति बड़े पैमाने पर उत्पादन अनुप्रयोगों में इस्तेमाल होने की उम्मीद है।
आमतौर पर लेज़र वेल्डिंग का उपयोग निर्णायक रूप से प्रतिरोधी स्टील्स और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की वेल्डिंग के लिए किया जाता है, जिसमें उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड का उत्पादन 0-1 से 2 मिमी की मोटाई की चादरों में किया गया है। वेल्ड को वैक्यूम तंग पाया गया और 90% ताकत थी जो मूल धातु की थी। लेजर वेल्डिंग के लिए 10 से 15 मीटर / घंटा के बीच वेल्डिंग की गति का उपयोग किया गया है।
यद्यपि लेजर वेल्डिंग की उच्च क्षमता है और निकट भविष्य में EBW के साथ प्रतिस्पर्धा करने की उम्मीद है, लेकिन वर्तमान में उच्च शक्ति वाला लेजर उपकरण का एक दुर्लभ टुकड़ा है और यह बहुत महंगा है।
