لیزر ویلڈنگ کے عمل پر گیس کے پیرامیٹرز کو بچانے کے اثر و رسوخ

لیزر ویلڈنگ کے عمل پر گیس کے پیرامیٹرز کو بچانے کے اثر و رسوخ

01 تعارف

لیزر ویلڈنگ ٹکنالوجی ، اعلی توانائی کی کثافت ، کم گرمی کے ان پٹ ، اور غیر - رابطے کی خصوصیات کی وجہ سے ، جدید صحت سے متعلق مینوفیکچرنگ میں بنیادی عمل میں سے ایک بن گئی ہے۔ تاہم ، ویلڈنگ کے دوران پگھلے ہوئے تالاب اور ماحول کے مابین رابطے کی وجہ سے آکسیکرن ، پوروسٹی اور عنصر کا نقصان میکانکی خصوصیات اور ویلڈز کی خدمت زندگی کو سنجیدگی سے محدود کرتا ہے۔ شیلڈنگ گیس ، ویلڈنگ کے ماحول کو کنٹرول کرنے کے لئے بنیادی میڈیم کے طور پر ، مادی خصوصیات (جیسے کیمیائی رد عمل اور تھرمل چالکتا) اور پلیٹ کی موٹائی کے ساتھ مل کر ، اس کی قسم ، بہاؤ کی شرح ، اور اڑانے کے طریقہ کار کی بنیاد پر منتخب ہونا ضروری ہے۔

لیزر اور الیکٹران بیم پروسیسنگ

شیلڈنگ گیس کی 02 اقسام

گیس کو بچانے کا بنیادی کردار آکسیجن کو الگ تھلگ کرنا ، پگھلے ہوئے تالاب کے رویے کو منظم کرنا ، اور توانائی کے جوڑے کی کارکردگی کو بہتر بنانا ہے۔ کیمیائی خصوصیات کی بنیاد پر ، شیلڈنگ گیسوں کو غیر فعال گیسوں (ارگون ، ہیلیم) اور فعال گیسوں (نائٹروجن ، کاربن ڈائی آکسائیڈ) میں درجہ بندی کیا جاتا ہے۔ غیر فعال گیسوں میں اعلی کیمیائی استحکام ہوتا ہے اور پگھلے ہوئے تالاب کے آکسیکرن کو مؤثر طریقے سے روکتا ہے ، لیکن ان کے تھرمو فزیکل اختلافات ویلڈنگ کے نتائج کو نمایاں طور پر متاثر کرتے ہیں۔

مثال کے طور پر ، ارگون (اے آر) میں ایک اعلی کثافت (1.784 کلوگرام/m³) ہے ، جو مستحکم کوریج پرت تشکیل دیتا ہے ، لیکن اس کی کم تھرمل چالکتا (0.0177 W/M · K) ٹھنڈک کو سست کرتی ہے اور اس کے نتیجے میں کم دخول ہوتا ہے۔ اس کے برعکس ، ہیلیم (ایچ ای) میں 8 گنا زیادہ (0.1513 ڈبلیو/ایم · K) تھرمل چالکتا ہے ، جو ٹھنڈک کو تیز کرتا ہے اور دخول کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے ، لیکن اس کی کم کثافت (0.1785 کلوگرام/مائل) فرار ہونے میں آسان بناتی ہے ، جس سے تحفظ کو برقرار رکھنے کے لئے اعلی بہاؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔

فعال گیسیں ، جیسے نائٹروجن (N₂) ، ٹھوس - کے ذریعے ویلڈ کی طاقت کو بہتر بناسکتی ہیں جو کچھ معاملات میں تقویت کو مضبوط بناتی ہیں ، لیکن ضرورت سے زیادہ استعمال سے پوروسٹی یا ٹوٹنے والے مرحلے کی بارش کا سبب بن سکتا ہے۔ مثال کے طور پر ، ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل ویلڈنگ کے دوران پگھلے ہوئے تالاب میں نائٹروجن دراندازی فیرائٹ/آسنٹیٹ مرحلے کے توازن میں خلل ڈال سکتی ہے ، جس سے سنکنرن مزاحمت کو کم کیا جاسکتا ہے۔

[تصویر: شکل 1۔ لیزر ویلڈنگ 304L سٹینلیس سٹیل ، (اوپر) اے آر پروٹیکشن ؛ (نیچے) N₂ تحفظ]

عمل کے طریقہ کار کے نقطہ نظر سے ، ہیلیم کی اعلی آئنائزیشن انرجی (24.6 ای وی) پلازما کی بچت کو دباتا ہے ، لیزر توانائی جذب اور دخول کو بڑھاتا ہے۔ ارگون ، کم آئنائزیشن انرجی (15.8 ای وی) کے ساتھ ، آسانی سے پلازما بادل پیدا کرتا ہے ، جس میں مداخلت کو کم کرنے کے لئے ڈیفوکیسنگ یا پلس ماڈلن کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزید برآں ، فعال گیسیں کیمیاوی طور پر پگھلے ہوئے تالاب (جیسے ، اسٹیل میں سی آر کے ساتھ نائٹریڈس تشکیل دینے) کے ساتھ کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرسکتی ہیں ، ویلڈ مرکب کو تبدیل کرتی ہیں اور محتاط انتخاب کی ضرورت ہوتی ہیں۔

مواد کی درخواست کی مثالیں:
- اسٹیل: پتلی چادروں کے لئے (<3 mm), argon ensures surface smoothness, with oxidation layer thickness of only 0.5 μm on a 1.5 mm low-carbon steel weld. For thick plates (>10 ملی میٹر) ، ہیلیم کے اضافے سے دخول میں بہتری آتی ہے۔
- سٹینلیس سٹیل: ارگون پروٹیکشن سی آر کے نقصان کو روکتا ہے۔ 3 ملی میٹر موٹی 304 سٹینلیس سٹیل میں ، ویلڈ میں سی آر کا مواد 18.2 ٪ (بیس میٹل میں 18.5 ٪ کے قریب) تک پہنچ جاتا ہے۔ ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے لئے مرحلے کے توازن کے لئے اے آر - n₂ مرکب (N₂ 5 ٪ سے کم یا اس کے برابر) کی ضرورت ہوتی ہے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ 8 ملی میٹر موٹی 2205 ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے ساتھ ، اے آر -2 ٪ N₂ 48:52 کے فیریٹ/آسٹنائٹ تناسب اور 780 ایم پی اے کی ٹینسائل طاقت کو برقرار رکھتا ہے ، جو خالص اے آر (720 ایم پی اے) سے بہتر ہے۔
- ایلومینیم مرکب: پتلی چادروں کے لئے (<3 mm), high reflectivity reduces absorption. Helium, with its high ionization energy, stabilizes plasma. In 2 mm thick 6061 aluminum alloy, helium shielding achieves 1.8 mm penetration, 25% deeper than with argon, with porosity below 1%. For thick plates (>5 ملی میٹر) ، وہ - اے آر مرکب (3: 1) بیلنس دخول اور لاگت۔ مثال کے طور پر ، مخلوط گیس کے ساتھ 8 ملی میٹر موٹی 5083 پلیٹ ویلڈنگ نے 6.2 ملی میٹر دخول حاصل کیا ، جو خالص اے آر سے 35 ٪ گہرا ہے ، جبکہ لاگت میں 20 ٪ کمی واقع ہوئی ہے۔

لیزر اور الیکٹران بیم پروسیسنگ

03 شیلڈنگ گیس کے بہاؤ کی شرح کا اثر

بچانے والی گیس کے بہاؤ کی شرح براہ راست کوریج کی صلاحیت اور پگھلے ہوئے پول سیال کی حرکیات کو متاثر کرتی ہے۔ ناکافی بہاؤ ہوا کو مکمل طور پر الگ تھلگ کرنے میں ناکام رہتا ہے ، جس سے آکسیکرن اور تزئین و آرائش ہوتی ہے۔ ضرورت سے زیادہ بہاؤ ہنگامہ آرائی کا باعث بن سکتا ہے ، پگھلا ہوا تالاب کو گھسیٹتا ہے اور افسردگی یا چھاتی کا سبب بنتا ہے۔ رینالڈس نمبر کے مطابق (دوبارہ=ρVD/μ) ، اعلی بہاؤ کی رفتار میں اضافہ ہوتا ہے ، اور جب> 2300 ، لیمنار بہاؤ کی منتقلی ہنگامہ آرائی میں ، پگھلی ہوئی تالاب کو غیر مستحکم کرتے ہوئے۔ اس طرح ، بہاؤ کی اہم شرح کو تجرباتی طور پر یا CFD تخروپن کے ذریعہ طے کرنا ضروری ہے۔

[تصویر: شکل 2۔ ویلڈز پر مختلف ڈھالنے والی گیس کے بہاؤ کی شرحوں کا اثر]

بہاؤ کو بہتر بنانے کے لئے تھرمل چالکتا اور پلیٹ کی موٹائی پر غور کرنا چاہئے:
- Steel and stainless steel: For thin low-carbon steel (1–2 mm), 10–15 L/min is suitable. For thicker plates (>6 ملی میٹر) ، آکسیکرن کو دبانے کے لئے 18–22 L/منٹ کی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر ، 6 ملی میٹر موٹی 316L سٹینلیس سٹیل کے ساتھ ، 20 ایل/منٹ میں ہز سختی کی یکسانیت میں 30 فیصد اضافہ ہوا ہے۔
- Aluminum alloys: High thermal conductivity requires higher flow to prolong protection. In 3 mm thick 7075 aluminum alloy, 25–30 L/min minimized porosity (0.3%). For plates >ہنگامہ آرائی سے بچنے کے لئے 10 ملی میٹر ، کمپاؤنڈ اڑا دینا ضروری ہے۔

لیزر اور الیکٹران بیم پروسیسنگ

04 شیلڈنگ گیس اڑانے کے طریقوں کا اثر

اڑانے کا طریقہ ، ہوا کے بہاؤ کی سمت اور تقسیم کو کنٹرول کرکے ، پگھلے ہوئے تالاب کے بہاؤ اور عیب دبانے پر براہ راست اثر ڈالتا ہے۔ یہ سطح کے تناؤ کے تدریج اور مارنگونی بہاؤ کو تبدیل کرتا ہے ، اس طرح پگھلے ہوئے تالاب کی حرکیات کو منظم کرتا ہے۔ سائیڈ - اڑانے سے دشاتمک بہاؤ کو متاثر کیا جاتا ہے ، جس سے پوروسٹی اور شمولیت کو کم کیا جاتا ہے ، جبکہ مرکب اڑانے سے توازن توانائی کی تقسیم اور ویلڈ یکسانیت کو بہتر بناتا ہے۔

[تصویر: شکل 3۔ ویلڈز پر اڑانے کے مختلف طریقوں کا اثر]

اہم اڑانے کے طریقے:
- کوکسیئل اڑانے: ہوا کا بہاؤ لیزر بیم کے ساتھ سماکشیی ہے ، جو ہم آہنگی سے پگھلے ہوئے تالاب کو ڈھانپتا ہے ، جو اعلی - اسپیڈ ویلڈنگ کے لئے موزوں ہے۔ یہ اعلی عمل کے استحکام کو یقینی بناتا ہے لیکن لیزر فوکس کرنے میں مداخلت کرسکتا ہے۔ مثال کے طور پر ، 1.2 ملی میٹر جستی آٹوموٹو اسٹیل کے ساتھ ، سماکشی اڑانے سے ویلڈنگ کی رفتار 40 ملی میٹر/سیکنڈ تک بڑھ جاتی ہے ، جس میں اسپیٹر کے ساتھ<0.1.
- سائیڈ - اڑانے: ہوا کا بہاؤ پہلو سے داخل ہوتا ہے ، مؤثر طریقے سے پلازما اور نجاست کو صاف کرتا ہے ، جو گہری دخول ویلڈنگ کے لئے موزوں ہے۔ 30 ڈگری سائیڈ پر 12 ملی میٹر موٹی Q345 اسٹیل کے لئے - اڑانے میں ، دخول 18 ٪ بڑھ گیا ، اور پوروسٹی 4 ٪ سے کم ہوکر 0.8 ٪ ہوگئی۔
- کمپاؤنڈ اڑانے: کوکسیئل اور سائیڈ - اڑانے کا امتزاج ، یہ بیک وقت آکسیکرن اور پلازما مداخلت کو دباتا ہے۔ دوہری - نوزل ​​ڈیزائن کے ساتھ 3 ملی میٹر موٹی 6061 ایلومینیم کھوٹ کے لئے ، پوروسٹی 2.5 ٪ سے کم ہوکر 0.4 ٪ سے کم ہوگئی ، جس میں تناؤ کی طاقت 95 ٪ بیس مواد تک پہنچ جاتی ہے۔

05 نتیجہ

ویلڈنگ کے معیار پر گیس کو بچانے کا اثر بنیادی طور پر اس کے توانائی کی منتقلی ، پگھلے ہوئے تالاب تھرموڈینامکس ، اور کیمیائی رد عمل کے ضابطے سے ہوتا ہے۔
1. توانائی کی منتقلی: ہیلیم کی اعلی تھرمل چالکتا ٹھنڈک میں تیزی لاتی ہے ، جس سے HAZ کی چوڑائی کو کم کیا جاتا ہے۔ ارگون کی کم چالکتا پگھلا ہوا پول کی زندگی بھر کو طول دیتا ہے ، جس سے پتلی شیٹ کی تشکیل کو فائدہ ہوتا ہے۔
2. پگھلا ہوا تالاب استحکام: ہوا کا بہاؤ شیئر پگھلے ہوئے تالاب کے بہاؤ کو متاثر کرتا ہے۔ مناسب بہاؤ چھڑکنے کو دباتا ہے ، جبکہ ضرورت سے زیادہ بہاؤ vortices اور نقائص کا سبب بنتا ہے۔
3. کیمیائی تحفظ: غیر فعال گیسیں آکسیجن کو الگ تھلگ کرتی ہیں ، جو کھوٹ کے عناصر (جیسے ، CR ، AL) کے آکسیکرن کو روکتی ہیں۔ فعال گیسیں (مثال کے طور پر ، N₂) ٹھوس - حل کو مضبوط بنانے یا مرکب کی تشکیل کے ذریعہ ویلڈ پراپرٹیز کو تبدیل کرتے ہیں ، لیکن عین مطابق کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔

لیزر اور الیکٹران بیم پروسیسنگ

ماخذ: وی چیٹ پبلک اکاؤنٹ کی ایڈیٹوریل ٹیم کے ذریعہ جمع کیا گیا "اعلی - انرجی بیم پروسیسنگ ٹکنالوجی اور ایپلی کیشنز۔"