लेज़र वेल्डिंग

फ़्यूज़न: फ़ोकस की हुई लेज़र पतले, गहरे वेल्ड के लिए की-होल ड्रिल करती है

लेज़र वेल्डिंग जोड़ को रोशनी की कसकर फ़ोकस की गई किरण से पिघलाती है, और तेज़ गति से पतले, गहरे वेल्ड बनाती है। गर्मी इतनी केंद्रित होने से पार्ट मुश्किल से टेढ़े होते हैं। यह कार बॉडी, बैटरी सेल और मेडिकल इम्प्लांट जोड़ती है, आम तौर पर रोबोट या तेज़ चलने वाले दर्पणों से।

फ़ोटो: Krorc, CC BY-SA 3.0, स्रोत: Wikimedia Commons

लेज़र वेल्डिंग · की-होल का बगल का दृश्य, लेज़र और आर्क जोड़ों के सिरे के दृश्यों के साथघेरे में लिखे नंबर नीचे दिए चरणों से मेल खाते हैं। दाईं ओर का डिब्बा तैयार जोड़ की उन्हीं प्लेटों के आर्क वेल्ड से तुलना करता है।

यह कैसे काम करती है

किरण बनाएँ और पहुँचाएँ। लेज़र स्रोत, आज आम तौर पर लगभग 1–10 kW का फ़ाइबर लेज़र, तीव्र इन्फ़्रारेड किरण बनाता है। ऑप्टिकल फ़ाइबर उसे वेल्डिंग हेड तक ले जाता है।
उसे फ़ोकस करें। लेंस किरण को मिलीमीटर के कुछ दसवें हिस्से चौड़े बिंदु में समेट देता है। इससे हर वर्ग सेंटीमीटर पर दस लाख वाट से ज़्यादा पड़ता है।
कीहोल बनाएँ। बिंदु के नीचे की धातु पिघलती है और आंशिक रूप से उबलती है। वाष्प का दबाव एक पतली नाली, की-होल, खुली रखता है, जिससे किरण जोड़ में गहराई तक पहुँचती है।
पिघले को चारों ओर बहने दें। हेड के चलने पर पिघली धातु की-होल के चारों ओर बहती है और उसके पीछे बंद हो जाती है।
पूल को सुरक्षित रखें। आर्गन, हीलियम या नाइट्रोजन जैसी गैस गर्म धातु को हवा से बचाती है और प्लूम (बिंदु के ऊपर धातु की वाष्प का बादल) को परे धकेलती है।
तेज़ी से जमाएँ। छोटा पूल लगभग तुरंत जमकर पतला, गहरा जोड़ बन जाता है। ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र (वह धातु जो गर्मी से बदली पर पिघली नहीं) पतला रहता है।

दो मोड। कम शक्ति-घनत्व पर लेज़र सिर्फ़ सतह पिघलाती है, जिससे उथला, चिकना जोड़ बनता है (कंडक्शन मोड), पतली शीट और दिखने वाले जोड़ों के लिए। एक सीमा के ऊपर वह की-होल खोलती है, जो अपनी चौड़ाई से लगभग दस गुना तक गहरे वेल्ड बना सकती है।

मुख्य तथ्य

सामग्री: कार्बन और स्टेनलेस स्टील, एल्युमिनियम, टाइटेनियम, निकल मिश्रधातुएँ; हरे या नीले लेज़र या ख़ास सेटिंग के साथ तांबा; कुछ प्लास्टिक
आम पार्ट: कार की छतें और दरवाज़े, टेलर्ड ब्लैंक (स्टैम्पिंग से पहले जोड़ी गई अलग मोटाई की शीटें), बैटरी टैब, गियर, पेसमेकर के केस
पार्ट का आकार: 0.1 mm से पतली फ़ॉइल से लेकर ऊँची शक्ति पर एक पास में लगभग 20 mm की प्लेटों तक; रोबोट के साथ कार की बॉडी जितने बड़े पार्ट
सटीकता: किरण लगभग ±0.1 mm के भीतर रखी जाती है; बहुत कम विकृति, पर पार्टों में लगभग 0.1 mm या उससे कम की दरारों के साथ फ़िट होना चाहिए
सतह की फ़िनिश: पतला, चिकना जोड़, अक्सर लगभग सतह के बराबर; स्पैटर कम
किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त: स्वचालन के साथ बड़ी सीरीज़; हाथ से चलने वाली इकाइयाँ अब जॉब शॉपों के भी काम आती हैं
टूलिंग और मशीन की लागत: हाथ से चलने वाले फ़ाइबर लेज़र वेल्डर के लिए लगभग $10,000 से; रोबोटिक सेल के लिए कई लाख डॉलर या ज़्यादा
गति: पतली शीट पर आम तौर पर प्रति मिनट 1–10 m जोड़; स्कैनर हेड वेल्डों के बीच मिलीसेकंड में कूदते हैं

ताक़तें और सीमाएँ

खूबियाँ

पतले, गहरे वेल्ड, कम गर्मी और विकृति के साथ
बहुत तेज़ और स्वचालित करना आसान, स्कैनिंग दर्पणों से दूर से भी
एक तरफ़ से वेल्ड करती है, पार्ट को छुए बिना
छोटे मेडिकल और इलेक्ट्रॉनिक पार्टों के लिए काफ़ी सटीक

सीमाएँ

महँगे उपकरण और कड़ी लेज़र सुरक्षा: किरण और उसके परावर्तन अंधा कर सकते हैं
कसा फ़िट-अप चाहिए: दरारें और ग़लत संरेखण दोष पैदा करते हैं
तांबे और एल्युमिनियम जैसी चमकदार धातुएँ किरण का बड़ा हिस्सा परावर्तित कर देती हैं
बहुत तेज़ ठंडा होना उच्च-कार्बन स्टीलों में कठोर, भंगुर वेल्ड बना सकता है

कहाँ इस्तेमाल होती है

ऑटोमोटिवछतें, दरवाज़े, टेलर्ड ब्लैंक, गियर और ट्रांसमिशन के पार्ट
बैटरी और ई-मोबिलिटीसेल टैब, बसबार (मोटी जोड़ने वाली पट्टियाँ), बैटरी हाउसिंग
चिकित्सापेसमेकर और इम्प्लांट के आवरण, सर्जरी के औज़ार
इलेक्ट्रॉनिक्ससेंसर हाउसिंग, कनेक्टर, सील किए पैकेज
रसोई के उपकरणस्टेनलेस सिंक, उपकरणों के पैनल और ट्यूब

इसे कैसे पहचानें

बहुत पतला, एकसमान जोड़, अक्सर सिर्फ़ 1–2 mm चौड़ा, बारीक नियमित लहरों के साथ।
जोड़ के बगल में गर्मी का रंग या टेढ़ापन बहुत कम या बिल्कुल नहीं।
छोटे पार्टों पर एक-दूसरे पर चढ़े नन्हे बिंदुओं की पंक्तियाँ, पल्स वाले लेज़र से बनी (जैसे मेडिकल उपकरणों या मरम्मत किए गहनों पर)।

तुलना करें

आर्क वेल्डिंग7.1सस्ती और दरारों के प्रति ज़्यादा सहनशील, पर चौड़ी, उथली और ज़्यादा गर्म, ज़्यादा विकृति के साथ।इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग7.5इलेक्ट्रॉनों की किरण से और भी गहरा और साफ़ वेल्ड, पर निर्वात चैंबर चाहिए।रेज़िस्टेंस स्पॉट वेल्डिंग7.2शीटों को सिर्फ़ बिंदुओं पर जोड़ती है; लेज़र इसकी जगह लगातार टाँके बना सकता है।

देखें

Mech Vidya · की-होल सिद्धांत, एनिमेशन में

Ricky Explains Lasers · खोला हुआ लेज़र स्रोत, फ़ाइबर और वेल्डिंग हेड

TRUMPF Inc. · तेज़ गति से वेल्डों के बीच कूदता स्कैनर हेड

TRUMPFtube · असली कारख़ाने में लेज़र वेल्डिंग सेल

असली तस्वीरें देखें

Wikipedia: Laser beam welding — सिद्धांत, की-होल और कंडक्शन मोड, तस्वीरों के लिंक के साथ
Wikimedia Commons फ़ोटो खोज

याद रखें

फ़ोकस की हुई लेज़र इतनी शक्ति केंद्रित करती है कि वह वाष्प का की-होल खोलती है और एक ही पास में गहरा वेल्ड करती है।
पतले जोड़ों का मतलब है कम गर्मी, कम विकृति और तेज़ गति।
क़ीमत है महँगे उपकरण, कड़े सुरक्षा नियम और ऐसे पार्ट जो आपस में कसकर बैठने चाहिए।