लेझर वेल्डिंग

फ्यूजन: फोकस केलेला लेझर अरुंद, खोल वेल्डसाठी कीहोल पाडतो

लेझर वेल्डिंग घट्ट फोकस केलेल्या प्रकाश किरणाने जोड वितळवते आणि उच्च वेगाने अरुंद, खोल वेल्ड बनवते. उष्णता खूप एकवटलेली असल्याने भाग क्वचितच वाकतात. ते कारची शरीरे, बॅटरी सेल आणि वैद्यकीय इम्प्लांट जोडते, सहसा रोबोट किंवा वेगवान हलणाऱ्या आरशांसह.

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

लेझर वेल्डिंग · कीहोलचे बाजूचे दृश्य, लेझर आणि आर्क शिवणींच्या टोकाच्या दृश्यांसहवर्तुळातले क्रमांक खालील पायऱ्यांशी जुळतात. उजवीकडील चौकट तयार शिवणीची त्याच प्लेटच्या आर्क वेल्डशी तुलना करते.

हे कसे चालते

किरण तयार करा आणि पोहोचवा. लेझर स्रोत, आज सहसा सुमारे 1–10 kW चा फायबर लेझर, तीव्र इन्फ्रारेड किरण तयार करतो. ऑप्टिकल फायबर त्याला वेल्डिंग हेडपर्यंत नेतो.
फोकस करा. लेन्स किरणाला मिलिमीटरच्या काही दशांश रुंदीच्या ठिपक्यात दाबते. त्यामुळे प्रत्येक चौरस सेंटीमीटरवर दशलक्ष वॅटपेक्षा जास्त ऊर्जा पडते.
कीहोल पाडा. ठिपक्याखालचा धातू वितळतो आणि अंशतः उकळतो. वाफेचा दाब एक पातळ वाहिनी, कीहोल, उघडी ठेवतो, ज्यामुळे किरण जोडात खोलवर पोहोचतो.
वितळलेल्याला भोवती वाहू द्या. हेड हलत असताना वितळलेला धातू कीहोलभोवती वाहतो आणि त्याच्या मागे बंद होतो.
पूलचे संरक्षण करा. आर्गन, हेलियम किंवा नायट्रोजनसारखा वायू तप्त धातूला हवेपासून वाचवतो आणि प्लूम (ठिपक्याच्या वरचा धातूच्या वाफेचा ढग) दूर ढकलतो.
वेगाने गोठवा. लहान पूल जवळजवळ लगेच अरुंद, खोल शिवणीत घन होतो. उष्णताबाधित क्षेत्र (उष्णतेने बदललेला पण न वितळलेला धातू) पातळ राहते.

दोन मोड. कमी शक्ती घनतेवर लेझर फक्त पृष्ठभाग वितळवतो आणि पातळ पत्रे आणि दिसणाऱ्या जोडांसाठी उथळ, गुळगुळीत शिवण (कंडक्शन मोड) देतो. एका मर्यादेच्या वर तो कीहोल उघडतो, ज्यामुळे रुंदीपेक्षा सुमारे दहा पट खोल वेल्ड बनू शकतात.

मुख्य तथ्ये

साहित्य: कार्बन आणि स्टेनलेस स्टील, अॅल्युमिनियम, टायटॅनियम, निकेल मिश्रधातू; हिरव्या किंवा निळ्या लेझरसह किंवा विशेष सेटिंगसह तांबे; काही प्लास्टिक
सामान्य भाग: कारची छप्परे आणि दरवाजे, टेलर्ड ब्लँक (स्टॅम्पिंगआधी जोडलेले वेगवेगळ्या जाडीचे पत्रे), बॅटरी टॅब, गिअर, पेसमेकरची आवरणे
भागाचा आकार: 0.1 mm पेक्षा पातळ फॉइलपासून उच्च शक्तीने एका पासमध्ये सुमारे 20 mm प्लेटपर्यंत; रोबोटसह कारच्या शरीराएवढे मोठे भाग
अचूकता: किरण सुमारे ±0.1 mm च्या आत ठेवला जातो; अतिशय कमी विकृती, पण भाग सुमारे 0.1 mm किंवा त्याहून कमी फटीसह बसले पाहिजेत
पृष्ठभागाची फिनिश: अरुंद, गुळगुळीत शिवण, अनेकदा जवळजवळ सपाट; थोडे स्पॅटर
कोणत्या बॅच आकारासाठी योग्य: ऑटोमेशनसह मोठ्या मालिका; हातात धरता येणारी युनिट आता जॉब शॉपनाही उपयोगी
टूलिंग आणि मशीनचा खर्च: हातातल्या फायबर लेझर वेल्डरसाठी साधारण 10,000 डॉलर आणि पुढे; रोबोटिक सेलसाठी काही शेकडो हजार डॉलर किंवा अधिक
वेग: पातळ पत्र्यावर साधारणपणे प्रति मिनिट 1–10 m शिवण; स्कॅनर हेड मिलिसेकंदांत एका वेल्डवरून दुसऱ्यावर उडी मारतात

ताकद आणि मर्यादा

बलस्थाने

थोडी उष्णता आणि विकृतीसह अरुंद, खोल वेल्ड
अतिशय वेगवान आणि स्वयंचलित करायला सोपे, स्कॅनिंग आरशांसह दुरूनही
भागाला स्पर्श न करता एका बाजूने वेल्ड करते
लहान वैद्यकीय आणि इलेक्ट्रॉनिक भागांसाठी पुरेसे अचूक

मर्यादा

महाग उपकरणे आणि कडक लेझर सुरक्षा: किरण आणि त्याचे परावर्तन आंधळे करू शकतात
घट्ट जुळणी लागते: फटी आणि चुकीची मांडणी दोष निर्माण करतात
तांबे आणि अॅल्युमिनियमसारखे चकचकीत धातू किरणाचा मोठा भाग परावर्तित करतात
अतिशय वेगाने थंड झाल्यामुळे जास्त कार्बनच्या स्टीलमध्ये कडक, ठिसूळ वेल्ड होऊ शकतात

कुठे वापरली जाते

ऑटोमोबाईलछप्परे, दरवाजे, टेलर्ड ब्लँक, गिअर आणि ट्रान्समिशनचे भाग
बॅटरी आणि ई-मोबिलिटीसेल टॅब, बसबार (जाड जोडणाऱ्या पट्ट्या), बॅटरी हाउसिंग
वैद्यकीयपेसमेकर आणि इम्प्लांटची आवरणे, शस्त्रक्रियेची उपकरणे
इलेक्ट्रॉनिक्ससेन्सर हाउसिंग, कनेक्टर, सीलबंद पॅकेज
स्वयंपाकघरातील उपकरणेस्टेनलेस सिंक, उपकरणांचे पॅनेल आणि नळ्या

ओळखायची कशी

अतिशय पातळ, एकसमान शिवण, अनेकदा फक्त 1–2 mm रुंद, बारीक नियमित लहरींसह.
शिवणीच्या बाजूला उष्णतेचा रंग किंवा वाकणे नाही किंवा अगदी कमी.
स्पंदित लेझरने बनवलेल्या लहान भागांवर एकमेकांवर येणाऱ्या सूक्ष्म ठिपक्यांच्या ओळी (उदाहरणार्थ वैद्यकीय उपकरणे किंवा दुरुस्त केलेल्या दागिन्यांवर).

यांच्याशी तुलना

आर्क वेल्डिंग7.1स्वस्त आणि फटींबाबत अधिक सहनशील, पण रुंद, उथळ आणि जास्त तप्त, अधिक विकृतीसह.इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग7.5इलेक्ट्रॉनच्या किरणाने आणखी खोल आणि स्वच्छ वेल्ड, पण व्हॅक्यूम चेंबर लागते.रेझिस्टन्स स्पॉट वेल्डिंग7.2पत्रे फक्त बिंदूंवर जोडते; लेझर त्याऐवजी सलग टाके बनवू शकतो.

पाहा

Mech Vidya · कीहोलचे तत्त्व, अॅनिमेशनमध्ये

Ricky Explains Lasers · उघडलेला लेझर स्रोत, फायबर आणि वेल्डिंग हेड

TRUMPF Inc. · वेल्डमध्ये उच्च वेगाने उडी मारणारे स्कॅनर हेड

TRUMPFtube · खऱ्या कारखान्यातील लेझर वेल्डिंग सेल

खरी छायाचित्रे पाहा

विकिपीडिया: Laser beam welding — तत्त्व, कीहोल आणि कंडक्शन मोड, फोटोंच्या दुव्यांसह
Wikimedia Commons फोटो शोध

लक्षात ठेवा

फोकस केलेला लेझर इतकी शक्ती एकवटतो की तो वाफेचे कीहोल उघडतो आणि एका पासमध्ये खोल वेल्ड करतो.
अरुंद शिवण म्हणजे कमी उष्णता, कमी विकृती आणि उच्च वेग.
किंमत म्हणजे महाग उपकरणे, कडक सुरक्षा नियम आणि एकमेकांत घट्ट बसले पाहिजेत असे भाग.