বিভিন্ন কোর ব্যাসের লেজারের ঝালাই প্রভাবের তুলনা

লেজার ওয়েল্ডিংঅবিচ্ছিন্ন বা স্পন্দিত লেজার রশ্মি ব্যবহার করে এটি অর্জন করা যায়। এর মূলনীতিগুলো হলো...লেজার ওয়েল্ডিংতাপ পরিবাহী ওয়েল্ডিং এবং লেজার ডিপ পেনিট্রেশন ওয়েল্ডিং-এ ভাগ করা যায়। যখন পাওয়ার ডেনসিটি 10⁴~10⁵ W/cm²-এর কম হয়, তখন তাকে তাপ পরিবাহী ওয়েল্ডিং বলা হয়। এই সময়ে, অনুপ্রবেশের গভীরতা কম এবং ওয়েল্ডিং-এর গতি ধীর হয়; যখন পাওয়ার ডেনসিটি 10⁵~10⁷ W/cm²-এর বেশি হয়, তখন তাপের কারণে ধাতব পৃষ্ঠে অবতল "গর্ত" তৈরি হয়, যা ডিপ পেনিট্রেশন ওয়েল্ডিং গঠন করে। এর বৈশিষ্ট্য হলো দ্রুত ওয়েল্ডিং গতি এবং উচ্চ অ্যাসপেক্ট রেশিও। তাপ পরিবাহিতার নীতিলেজার ওয়েল্ডিংলেজার বিকিরণ প্রক্রিয়াজাত করার পৃষ্ঠকে উত্তপ্ত করে এবং পৃষ্ঠের তাপ তাপীয় পরিবাহিতার মাধ্যমে অভ্যন্তরে ছড়িয়ে পড়ে। লেজার পালস প্রস্থ, শক্তি, সর্বোচ্চ ক্ষমতা এবং পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্কের মতো লেজার প্যারামিটারগুলো নিয়ন্ত্রণ করে ওয়ার্কপিসটিকে গলিয়ে একটি নির্দিষ্ট গলিত পুল তৈরি করা হয়।

লেজার ডিপ পেনিট্রেশন ওয়েল্ডিং-এ সাধারণত একটি অবিচ্ছিন্ন লেজার রশ্মি ব্যবহার করে বিভিন্ন উপাদানের সংযোগ সম্পন্ন করা হয়। এর ধাতুবিদ্যাগত ভৌত প্রক্রিয়াটি ইলেকট্রন বিম ওয়েল্ডিং-এর সাথে খুবই সাদৃশ্যপূর্ণ, অর্থাৎ, এর শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়াটি একটি “কী-হোল” কাঠামোর মাধ্যমে সম্পন্ন হয়।

যথেষ্ট উচ্চ শক্তি ঘনত্ব সম্পন্ন লেজার রশ্মির প্রভাবে পদার্থটি বাষ্পীভূত হয় এবং ছোট ছোট গর্ত তৈরি হয়। বাষ্পে পূর্ণ এই ছোট গর্তটি একটি কৃষ্ণবস্তুর মতো, যা আপতিত রশ্মির প্রায় সমস্ত শক্তি শোষণ করে নেয়। গর্তের ভেতরের সাম্যাবস্থার তাপমাত্রা প্রায় ২৫০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছায়।°গ. উচ্চ-তাপমাত্রার ছিদ্রের বাইরের দেয়াল থেকে তাপ স্থানান্তরিত হয়, যার ফলে ছিদ্রের চারপাশের ধাতু গলে যায়। রশ্মির বিকিরণের অধীনে দেয়ালের উপাদানের ক্রমাগত বাষ্পীভবনের ফলে উৎপন্ন উচ্চ-তাপমাত্রার বাষ্প দ্বারা ছোট ছিদ্রটি পূর্ণ হয়। ছোট ছিদ্রের দেয়ালগুলো গলিত ধাতু দ্বারা পরিবেষ্টিত থাকে এবং তরল ধাতু কঠিন পদার্থ দ্বারা পরিবেষ্টিত থাকে (বেশিরভাগ প্রচলিত ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া এবং লেজার কন্ডাকশন ওয়েল্ডিং-এ, শক্তি প্রথমে ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠে জমা হয় এবং তারপর স্থানান্তরের মাধ্যমে অভ্যন্তরে পরিবাহিত হয়)। ছিদ্রের দেয়ালের বাইরের তরল প্রবাহ এবং দেয়াল স্তরের পৃষ্ঠটান, ছিদ্রের গহ্বরে ক্রমাগত উৎপন্ন বাষ্পের চাপের সাথে একই দশায় থাকে এবং একটি গতিশীল ভারসাম্য বজায় রাখে। আলোক রশ্মি ক্রমাগত ছোট ছিদ্রে প্রবেশ করে এবং ছোট ছিদ্রের বাইরের উপাদান ক্রমাগত প্রবাহিত হতে থাকে। আলোক রশ্মি চলার সাথে সাথে, ছোট ছিদ্রটি সর্বদা একটি স্থিতিশীল প্রবাহ অবস্থায় থাকে।

অর্থাৎ, ছোট ছিদ্রটি এবং ছিদ্রের দেয়ালকে ঘিরে থাকা গলিত ধাতু পাইলট বিমের সম্মুখ গতির সাথে সাথে সামনে এগিয়ে যায়। ছোট ছিদ্রটি সরিয়ে ফেলার পর যে শূন্যস্থান তৈরি হয়, গলিত ধাতু তা পূরণ করে এবং সেই অনুযায়ী ঘনীভূত হয়ে ঝালাই তৈরি করে। এই পুরো প্রক্রিয়াটি এত দ্রুত ঘটে যে ঝালাইয়ের গতি সহজেই প্রতি মিনিটে কয়েক মিটার পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

পাওয়ার ডেনসিটি, থার্মাল কন্ডাক্টিভিটি ওয়েল্ডিং এবং ডিপ পেনিট্রেশন ওয়েল্ডিং-এর মৌলিক ধারণাগুলো বোঝার পর, আমরা পরবর্তীতে বিভিন্ন কোর ডায়ামিটারের পাওয়ার ডেনসিটি এবং মেটালোগ্রাফিক ফেজগুলোর একটি তুলনামূলক বিশ্লেষণ করব।

বাজারে প্রচলিত লেজার কোরের ব্যাসের উপর ভিত্তি করে ঝালাই পরীক্ষার তুলনা:

বিভিন্ন কোর ব্যাসের লেজারের ফোকাল স্পট অবস্থানের শক্তি ঘনত্ব

শক্তি ঘনত্বের দৃষ্টিকোণ থেকে, একই শক্তিতে, কোরের ব্যাস যত ছোট হয়, লেজারের উজ্জ্বলতা তত বেশি হয় এবং শক্তি তত বেশি ঘনীভূত হয়। লেজারকে যদি একটি ধারালো ছুরির সাথে তুলনা করা হয়, তবে কোরের ব্যাস যত ছোট হয়, লেজারটি তত বেশি ধারালো হয়। ১৪ মাইক্রোমিটার কোর ব্যাসের লেজারের শক্তি ঘনত্ব ১০০ মাইক্রোমিটার কোর ব্যাসের লেজারের চেয়ে ৫০ গুণেরও বেশি এবং এর প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতাও বেশি শক্তিশালী। একই সাথে, এখানে গণনা করা শক্তি ঘনত্বটি কেবল একটি সাধারণ গড় ঘনত্ব। প্রকৃত শক্তি বণ্টন একটি আনুমানিক গাউসিয়ান বণ্টন, এবং কেন্দ্রীয় শক্তি গড় শক্তি ঘনত্বের চেয়ে কয়েকগুণ বেশি হবে।

বিভিন্ন কোর ব্যাসের ক্ষেত্রে লেজার শক্তি বণ্টনের পরিকল্পিত চিত্র

শক্তি বন্টন ডায়াগ্রামের রঙই হলো শক্তির বন্টন। রঙ যত লাল হবে, শক্তি তত বেশি হবে। লাল শক্তি হলো সেই স্থান যেখানে শক্তি কেন্দ্রীভূত থাকে। বিভিন্ন কোর ব্যাসের লেজার রশ্মির শক্তি বন্টনের মাধ্যমে দেখা যায় যে, লেজার রশ্মির সম্মুখভাগ অস্পষ্ট এবং লেজার রশ্মিটি তীক্ষ্ণ। কোর যত ছোট হয়, একটি বিন্দুতে শক্তি তত বেশি কেন্দ্রীভূত হয়, এটি তত তীক্ষ্ণ হয় এবং এর ভেদন ক্ষমতা তত শক্তিশালী হয়।

বিভিন্ন কোর ব্যাসের লেজারের ঝালাই প্রভাবের তুলনা

বিভিন্ন কোর ব্যাসের লেজারগুলির তুলনা:

(1) এই পরীক্ষায় 150mm/s গতি, ফোকাস পজিশন ওয়েল্ডিং ব্যবহার করা হয় এবং উপাদানটি হল 1 সিরিজের 2mm পুরু অ্যালুমিনিয়াম;

(2) কোরের ব্যাস যত বেশি হবে, গলন প্রস্থ তত বেশি হবে, তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল তত বড় হবে এবং একক শক্তি ঘনত্ব তত কম হবে। যখন কোরের ব্যাস 200um অতিক্রম করে, তখন অ্যালুমিনিয়াম এবং তামার মতো উচ্চ-প্রতিক্রিয়াশীল সংকর ধাতুগুলিতে অনুপ্রবেশের গভীরতা অর্জন করা সহজ হয় না এবং শুধুমাত্র উচ্চ শক্তি দিয়েই গভীর অনুপ্রবেশ ঝালাই করা সম্ভব হয়;

(3) ছোট-কোর লেজারের উচ্চ শক্তি ঘনত্ব রয়েছে এবং এটি উচ্চ শক্তি এবং ছোট তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল সহ উপকরণের পৃষ্ঠে দ্রুত কীহোল তৈরি করতে পারে। যাইহোক, একই সময়ে, ঝালাইয়ের পৃষ্ঠটি অমসৃণ হয় এবং কম-গতির ঝালাইয়ের সময় কীহোল ভেঙে যাওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে এবং ঝালাই চক্রের সময় কীহোলটি বন্ধ হয়ে যায়। চক্রটি দীর্ঘ, এবং ত্রুটি এবং ছিদ্রের মতো সমস্যা দেখা দেওয়ার প্রবণতা থাকে। এটি উচ্চ-গতির প্রক্রিয়াকরণ বা সুইং ট্র্যাজেক্টরি সহ প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত;

(4) বৃহত্তর কোর ব্যাসের লেজারগুলির আলোক বিন্দু বড় হয় এবং শক্তি আরও বেশি ছড়িয়ে পড়ে, যা সেগুলিকে লেজার পৃষ্ঠ পুনঃগলন, ক্ল্যাডিং, অ্যানিলিং এবং অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলির জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে।