लेज़र डिपोज़िशन वेल्डिंग एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें लेज़र चालू करने से पहले बहुत अधिक तैयारी की आवश्यकता होती है।
इस प्रक्रिया में शामिल कुछ प्रमुख चरण यहां दिए गए हैं।
चरण 1 - सतह की तैयारी
धातु बिलेट्स और सिल्लियों में सुरक्षात्मक सतह कोटिंग होती है। ये कोटिंग्स आम तौर पर जंग, धातु चढ़ाना, या ऑक्साइड (एल्यूमीनियम के मामले में) को रोकने के लिए उपयोग किए जाने वाले तेल होते हैं।
आपको धातु से अवांछित यौगिकों और अशुद्धियों को हटाने और सतह को खुरदरा करने की आवश्यकता है - खुरदरी सतह के परिणामस्वरूप वेल्डिंग के दौरान बेहतर धातु आसंजन होता है। सतह पर छोटे-छोटे उभार और गुहिकाएँ पिघले हुए भराव धातु के चिपकने के लिए उत्कृष्ट लंगर बिंदु प्रदान करते हैं।
चरण 2 - भराव धातु वितरण
भराव धातु, आमतौर पर एक महीन धातु पाउडर, एक अक्रिय गैस (नाइट्रोजन या आर्गन) के साथ वायु नोजल से बहती है। अक्रिय गैसें ऑक्सीकरण को रोकती हैं, अवांछित सतह की अशुद्धियों को दूर करती हैं, और वेल्ड को साफ और स्लैग-मुक्त रखती हैं।
महीन और सुसंगत धातु पाउडर बनाना एक महंगी प्रक्रिया है। धातु पाउडर बनाने के लिए आमतौर पर लेजर डिपोजिशन वेल्डिंग की तुलना में अधिक प्रयास की आवश्यकता होती है।
इसलिए, कई लेजर जमाव मशीनें इसके बजाय पतली धातु के तारों का उपयोग करती हैं। तार को लेजर हेड के पास एक मोटर और रोलर सिस्टम के माध्यम से मैन्युअल रूप से या स्वचालित रूप से खिलाया जा सकता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वेल्डिंग करते समय, भराव धातु वर्कपीस के समान हो सकती है, जबकि सतह कोटिंग अलग हो सकती है।
चरण 3 - स्थानीय लेजर हीटिंग
एक सटीक सीएनसी प्रणाली एक उच्च-शक्ति लेजर बीम को वांछित स्थान पर निर्देशित करती है। लेज़र एक सेकंड से भी कम समय में वर्कपीस की सतह और आने वाली भराव धातु को पिघला देता है।
लेज़र बीम वर्कपीस में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा इनपुट करता है, और ऊर्जा जमाव क्षेत्र को लेज़र स्रोत की वाट क्षमता और स्पॉट व्यास द्वारा नियंत्रित किया जाता है। लेज़र स्पॉट व्यास लेज़र और वर्कपीस के बीच संपर्क बिंदु का आकार है।
बड़े धब्बे के आकार का मतलब है कि ऊर्जा अधिक फैलती है और सतह को पिघलने में उतना ही अधिक समय लगता है। छोटे स्पॉट व्यास का मतलब है कि सभी लेजर ऊर्जा एक छोटे से स्थान पर केंद्रित है, जिससे पिघलने का समय कम हो जाता है।
छोटे स्पॉट आकार का अर्थ है अधिक सटीकता और तेज़ वेल्डिंग समय। यह सामग्री के विरूपण को भी कम करता है क्योंकि गर्मी एक बिंदु पर केंद्रित होती है और आसपास के वातावरण में कोई अतिरिक्त गर्मी नहीं फैलती है।
चरण 4 - लेयरिंग और एकाधिक पास
लेजर मेटल डिपोजिशन (एलएमडी) केवल वेल्डिंग तक ही सीमित नहीं है, इसका उपयोग अक्सर खरोंच से घटकों को बनाने के लिए भी किया जाता है। प्रारंभिक लेजर पास के बाद, लेजर हेड दूसरे दौर से गुजरता है और पहली परत के ऊपर सामग्री की एक नई परत जमा करता है। इस प्रक्रिया को तब तक दोहराएँ जब तक आप वांछित ऊँचाई तक न पहुँच जाएँ।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए, परतें तब तक जारी रहती हैं जब तक कि पूरा हिस्सा नहीं बन जाता। इसके विपरीत, वेल्डिंग के लिए केवल एक या दो परतों की आवश्यकता होती है।
परत की मोटाई और परतों की संख्या जमा धातु की मात्रा को नियंत्रित करने में मदद करती है।
चरण 5 - ठंडा करना और जमना
क्योंकि गर्मी स्थानीयकृत होती है, वेल्डेड क्षेत्र भी अपेक्षाकृत जल्दी ठंडा हो जाता है, लेजर के स्थान छोड़ने के लगभग तुरंत बाद।
एलएमडी प्रक्रिया में ऊर्जा को सीधे वर्कपीस पर एक छोटे से स्थान पर जमा करना शामिल है। छोटे संपर्क बिंदुओं का मतलब है कि ऊर्जा का अधिक कुशलता से उपयोग किया जाता है, जिससे लेजर तेजी से आगे बढ़ सकता है।
तेज़ लेज़र का अर्थ है वर्कपीस में कम कुल ऊर्जा और गर्मी जमा होना। कम गर्मी जमा होने का मतलब है तेजी से ठंडा होना। तीव्र शीतलन बेहतर माइक्रोस्ट्रक्चर का अतिरिक्त दुष्प्रभाव लाता है।
लेज़र डिपोज़िशन वेल्डिंग के 7 लाभ
लेजर मेटल डिपोजिशन (एलएमडी) एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक पर कई वर्षों के शोध का संचय है। लेज़र धातु जमाव के हर पहलू को एक लक्ष्य को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किया गया है - पारंपरिक प्रक्रियाओं में सुधार।
आधुनिक विनिर्माण प्रक्रियाओं में लेजर डिपोजिशन वेल्डिंग से होने वाले कुछ सबसे बड़े लाभ यहां दिए गए हैं।
1. तेज़ वेल्डिंग समय
हाई-पावर लेजर वर्कपीस को जल्दी से पिघला देता है, और सीएनसी नियंत्रक तेजी से लेजर हेड को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अविश्वसनीय रूप से तेज़ वेल्डिंग समय होता है।
स्वचालित टेबल फीडिंग प्रक्रिया के दौरान बिना किसी रुकावट के निरंतर वेल्डिंग को सक्षम बनाती है। कंप्यूटर-नियंत्रित वेल्डिंग त्रुटियों को भी कम करती है, जिससे उत्पादन स्तर पर अधिक समय की बचत होती है।
विभिन्न प्रक्रिया लेजर धातु जमाव मापदंडों का प्रबंधन और अनुकूलन वेल्डिंग दक्षता में सुधार करता है और उत्पादन समय को कम करता है।
2. अधिक सटीकता और नियंत्रण
कुछ हैंडहेल्ड मॉडलों को छोड़कर, लगभग हर लेजर धातु जमाव मशीन स्वचालित और कंप्यूटर-नियंत्रित है। उच्च परिशुद्धता और नियंत्रण अधिक जटिल वेल्ड को तेज गति से सक्षम बनाता है।
कुछ अनुभवी वेल्डर स्वचालित लेजर वेल्डिंग मशीनों की सटीकता और परिशुद्धता से मेल खा सकते हैं।
3. उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड
भराव सामग्री के महीन पाउडर कण अधिक कुशलता से अंतराल भरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक मजबूत वेल्ड होता है। चूँकि सब कुछ पहले से ही कंप्यूटर द्वारा मापा और नियंत्रित किया जाता है, जमा की गई धातु की मात्रा बिल्कुल वही होती है जिसकी आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि पिघला हुआ पूल पूरी प्रक्रिया के दौरान एक समान बना रहता है।
इसके अतिरिक्त, आंतरिक जेट का उपयोग स्लैग गठन और धातु ऑक्सीकरण को रोकने और वाष्पीकृत धातु के छोटे टुकड़ों को उड़ाने के लिए किया जाता है।
4. ऊष्मा स्रोत का शून्य विरूपण
पारंपरिक वेल्डिंग प्रक्रियाएं आधार सामग्री में बड़ी मात्रा में अवांछित गर्मी लाती हैं। गर्मी की एक छोटी मात्रा सोल्डर जोड़ में स्थानांतरित हो जाती है, और शेष आसपास के वातावरण में रिस जाती है, जिससे धातु विकृत (ताना) हो जाती है।
लेज़र धातु जमाव एक अत्यंत सटीक प्रक्रिया है जिसमें लेज़र बीम वर्कपीस के केवल एक छोटे से हिस्से को पिघलाती है और इससे अधिक कुछ नहीं। यह प्रक्रिया इतनी कुशल है कि इसका उपयोग अक्सर पूर्ण-सतह वेल्ड के लिए किया जाता है क्योंकि सामग्री विरूपण के बारे में चिंता करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
सतह वेल्डिंग सतह की फिनिश और पहनने के प्रतिरोध में सुधार के लिए एक सामग्री को दूसरी सामग्री (या सामग्री) के साथ कोटिंग करने की प्रक्रिया है।
5. व्यापक सामग्री अनुकूलता
जैसे-जैसे आप उच्च गुणवत्ता और दुर्लभ सामग्री की ओर बढ़ते हैं, वेल्डिंग अधिक कठिन हो जाती है। पारंपरिक प्रक्रिया लोहा, तांबा, स्टेनलेस स्टील और यहां तक कि एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं जैसी सामान्य सामग्रियों के लिए उपयुक्त है। लेकिन टंगस्टन जैसी कठोर धातुओं, मैग्नीशियम जैसी अस्थिर धातुओं और सोने जैसी नरम धातुओं से निपटने के लिए विशेष मामले हैं।
लेजर धातु जमाव विभिन्न प्रकार की धातुओं, मिश्र धातुओं और यहां तक कि कुछ सिरेमिक का भी समर्थन करता है। एलएमडी का उपयोग करके आप निम्नलिखित सामग्रियों को वेल्ड कर सकते हैं।
निकल मिश्र धातु
टंगस्टन कार्बाइड
मैग्निशियम मिश्रधातु
कच्चा लोहा
एल्यूमीनियम मिश्र धातु
कोबाल्ट आधारित मिश्र धातु
टाइटेनियम मिश्र धातु
ताँबा
इस्पात
वगैरह।
6. सामग्री की बर्बादी कम करें
लेजर वेल्डिंग सामग्री की बर्बादी को कम करती है। अधिक/कम जमाव से बचने के लिए धातु पाउडर को नियंत्रित फ़ीड दर पर वर्कपीस में डाला जाता है। पारंपरिक वेल्डिंग के विपरीत, जो फिलर रॉड का उपयोग करती है, लेजर जमाव वेल्डिंग निरंतर तार और पाउडर कणों का उपयोग करती है।
केवल आवश्यक मात्रा में भराव का उपयोग करें और शेष को अगले वेल्ड के लिए आरक्षित रखें।
7. पोस्ट-प्रोसेसिंग कार्य कम करें
चूंकि लेजर धातु जमाव से क्लीनर वेल्ड का उत्पादन होता है, इसलिए अक्सर, आपको किसी पोस्ट-प्रोसेसिंग करने की भी आवश्यकता नहीं होती है। वेल्डिंग के दौरान वर्कपीस को तार से ब्रश करने, अतिरिक्त गड्ढों को पीसने या विकृतियों को सीधा करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
पोस्ट-प्रोसेसिंग को कम करने से उत्पादन स्तर पर बहुत समय बचाया जा सकता है और उत्पादकता में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है।