01
دیباچہ
اپنی اعلی توانائی کی کثافت، کم گرمی کے ان پٹ، اور غیر-رابطے کی نوعیت کی وجہ سے، لیزر ویلڈنگ ٹیکنالوجی جدید درستگی کی تیاری میں ایک بنیادی عمل کے طور پر ابھری ہے۔ تاہم، ویلڈنگ کے عمل کے دوران ویلڈ پول اور ماحول کے درمیان رابطے کے نتیجے میں آکسیڈیشن، پورسٹی، اور عنصری جلن جیسے مسائل-آف-ویلڈ سیونز کی مکینیکل خصوصیات اور سروس لائف کو سختی سے روکتے ہیں۔ ویلڈنگ کے ماحول کو کنٹرول کرنے کے اہم ذریعہ کے طور پر، شیلڈنگ گیس کی قسم، بہاؤ کی شرح، اور ترسیل کے طریقہ کار کے انتخاب کو مخصوص مادی خصوصیات (جیسے کیمیائی رد عمل اور تھرمل چالکتا) اور ورک پیس کی موٹائی کے ساتھ احتیاط سے جوڑا جانا چاہیے۔
لیزر اور الیکٹران بیم پروسیسنگ
02
شیلڈنگ گیسوں کی اقسام
شیلڈنگ گیس کا بنیادی کام آکسیجن کو الگ کرنا، ویلڈ پول کے رویے کو منظم کرنا، اور توانائی کے جوڑے کی کارکردگی کو بڑھانا ہے۔ ان کی کیمیائی خصوصیات کی بنیاد پر، شیلڈنگ گیسوں کو بڑے پیمانے پر غیر فعال گیسوں (جیسے آرگن اور ہیلیم) اور فعال گیسوں (جیسے نائٹروجن اور کاربن ڈائی آکسائیڈ) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ غیر فعال گیسیں اعلی کیمیائی استحکام رکھتی ہیں، مؤثر طریقے سے ویلڈ پول کے آکسیکرن کو روکتی ہیں۔ تاہم، ان کی تھرمو فزیکل خصوصیات میں نمایاں فرق ویلڈنگ کے نتائج پر گہرا اثر ڈال سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، آرگن (Ar) ایک اعلی کثافت (1.784 kg/m³) کی خصوصیات رکھتا ہے، جو اسے ویلڈ پول پر ایک مستحکم حفاظتی کمبل بنانے کے قابل بناتا ہے۔ اس کے برعکس، اس کی کم تھرمل چالکتا (0.0177 W/m·K) کے نتیجے میں ویلڈ پول کی ٹھنڈک اور کم دخول گہرائی ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، ہیلیم (He) آرگن (0.1513 W/m·K) کے مقابلے میں تقریباً آٹھ گنا تھرمل چالکتا کی نمائش کرتا ہے، اس طرح ویلڈ پول کو کولنگ کو تیز کرتا ہے اور دخول کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، اس کی کم کثافت (0.1785 kg/m³) اسے تیزی سے پھیلنے کا خطرہ بناتی ہے، جس سے موثر شیلڈنگ کو برقرار رکھنے کے لیے زیادہ بہاؤ کی شرح کی ضرورت ہوتی ہے۔ فعال گیسیں-جیسے نائٹروجن (N₂)-کچھ ایپلی کیشنز میں، ٹھوس-حل کی مضبوطی کے ذریعے ویلڈ سیون کی طاقت کو بڑھا سکتی ہیں۔ تاہم، ان کا ضرورت سے زیادہ استعمال porosity یا ٹوٹنے والے مراحل کی بارش کا باعث بن سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کی ویلڈنگ کرتے وقت، ویلڈ پول میں نائٹروجن کی تحلیل فیرائٹ-آسٹینائٹ فیز بیلنس میں خلل ڈال سکتی ہے، جس کے نتیجے میں سنکنرن مزاحمت میں کمی واقع ہوتی ہے۔
عمل کے طریقہ کار کے نقطہ نظر سے، ہیلیم کی ہائی آئنائزیشن انرجی (24.6 eV) پلازما شیلڈنگ اثر کو دباتی ہے اور لیزر انرجی جذب کو بڑھاتی ہے، اس طرح دخول کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، آرگن کی کم آئنائزیشن انرجی (15.8 eV) ایک پلازما پلوم پیدا کرتی ہے، مداخلت کو کم کرنے کے لیے ڈیفوکسنگ یا پلس ماڈیولیشن جیسی تکنیکوں کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید برآں، فعال شیلڈنگ گیسوں اور پگھلے ہوئے تالاب کے درمیان کیمیائی تعاملات جیسے کہ سٹیل میں کرومیم کے ساتھ نائٹروجن کے رد عمل کے ذریعے نائٹرائڈز کی تشکیل- ویلڈ کی ساخت کو تبدیل کر سکتی ہے۔ لہذا، مخصوص مادی خصوصیات کو مدنظر رکھتے ہوئے، شیلڈنگ گیس کا انتخاب احتیاط کے ساتھ کیا جانا چاہیے۔
**مادی کی درخواست کی مثالیں:**
• **اسٹیل:** پتلی پلیٹوں کی ویلڈنگ میں (<3 mm), argon ensures a high-quality surface finish; for instance, the oxide layer thickness on a weld in 1.5 mm low-carbon steel is merely 0.5 μm. For thick plates (>10 ملی میٹر)، تاہم، دخول کی گہرائی بڑھانے کے لیے ہیلیم (He) کا ایک چھوٹا سا اضافہ درکار ہے۔
• **سٹینلیس اسٹیل:** آرگن شیلڈنگ کرومیم (Cr) مواد کی کمی کو روکتی ہے۔ 3 ملی میٹر موٹی 304 سٹینلیس سٹیل پر ویلڈ میں، Cr کا مواد 18.2% تک پہنچ جاتا ہے (بیس میٹل کے 18.5% کے قریب ہوتا ہے)۔ دوسری طرف، ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کو متوازن مرحلے کے تناسب کو برقرار رکھنے کے لیے Ar-N₂ مرکب (N₂ سے کم یا 5% کے برابر) کی ضرورت ہوتی ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ جب Ar-2%N₂ مرکب کا استعمال کرتے ہوئے 8 ملی میٹر موٹی 2205 ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کی ویلڈنگ کی جاتی ہے، تو فیرائٹ-سے-آسٹینائٹ فیز کا تناسب 48:52 پر مستحکم ہوتا ہے، جس سے MP0-8 کے ساتھ ایم پی ایل گون کی ٹینسائل طاقت حاصل ہوتی ہے۔ (720 ایم پی اے)۔
• **ایلومینیم مرکب:** پتلی پلیٹیں (<3 mm):* The high reflectivity of aluminum alloys results in low energy absorption; helium, with its high ionization energy (24.6 eV), helps stabilize the plasma. Research shows that when welding 2 mm thick 6061 aluminum alloy under helium shielding, the penetration depth reaches 1.8 mm-a 25% increase compared to argon shielding-while porosity remains below 1%. *Thick Plates (>5 ملی میٹر):* موٹی ایلومینیم پلیٹوں کی ویلڈنگ کے لیے زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک ہیلیم-آرگون مرکب (He:Ar=3:1) کافی دخول گہرائی حاصل کرنے اور اخراجات کے انتظام کے درمیان توازن پیش کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب 8 ملی میٹر موٹی 5083 پلیٹوں کو ویلڈنگ کرتے ہیں، تو اس مکسچر کے ساتھ شیلڈنگ کا نتیجہ 6.2 ملی میٹر کی گہرائی میں ہوتا ہے-خالص ارگون پر 35% بہتری-جبکہ اس کے ساتھ ساتھ ویلڈنگ کے اخراجات میں 20% کی کمی ہوتی ہے۔
