3. लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया और पैरामीटर अनुकूलन
3.1 वेल्डिंग उपकरण और सेटअप
लेजर वेल्डिंग आमतौर पर 2.5 किलोवाट या उससे अधिक की सीमा में अधिकतम बिजली आउटपुट के साथ स्वचालित लेजर वेल्डर का उपयोग करके किया जाता है। यह प्रक्रिया अक्सर परिवेशी वायु में बिना परिरक्षण गैस के संचालित की जाती है, जिससे संचालन सरल हो जाता है और साथ ही ध्वनि जोड़ भी प्राप्त होते हैं। मुख्य समायोज्य मापदंडों में लेजर पावर, वेल्डिंग गति, फोकस स्थिति, स्पॉट व्यास और बीम घटना कोण शामिल हैं।
3.2 प्रायोगिक अध्ययन से अनुकूलित पैरामीटर
प्रायोगिक जांच ने वेल्डिंग मापदंडों और संयुक्त प्रदर्शन के बीच स्पष्ट संबंध स्थापित किए हैं। एक अध्ययन में हीरे के खंडों को 30CrMo स्टील मैट्रिक्स में वेल्डिंग करने के लिए Cu {{1}Co -Fe और Ni {{3}Cr -Cu पूर्व {{5}मिश्र धातु पाउडर संक्रमण परत का उपयोग करते हुए, 1600 W की लेजर शक्ति और 1400 मिमी / मिनट की वेल्डिंग गति पर इष्टतम वेल्डिंग प्रदर्शन प्राप्त किया गया, जिससे 819 MPa की दांत जुड़ाव शक्ति प्राप्त हुई।
SYSWELD सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके संख्यात्मक सिमुलेशन अध्ययनों ने इन मापदंडों को और परिष्कृत किया है। तापमान क्षेत्र, चरण परिवर्तन, अनाज आकृति विज्ञान, तनाव क्षेत्र और थकान प्रदर्शन को शामिल करते हुए एक क्रॉस {{1} } वेल्डिंग परीक्षणों ने पुष्टि की कि 1700 डब्लू की स्थिति ने दांतों की उच्चतम ताकत पैदा की, जो 1200 एमपीए तक पहुंच गई।
विभिन्न अध्ययनों द्वारा रिपोर्ट किए गए इष्टतम मापदंडों के बीच मामूली विसंगति (1600 डब्ल्यू बनाम . 1700 डब्ल्यू) सामग्री संरचना, ब्लेड ज्यामिति, या प्रयोगात्मक स्थितियों में अंतर को दर्शा सकती है। फिर भी, परिमाण के क्रम में स्थिरता {{3}लगभग 1.6-1.7 किलोवाट शक्ति और 23-26 मिमी/सेकेंड गति- प्रक्रिया अनुकूलन के लिए मजबूत मार्गदर्शन प्रदान करती है।
3.3 वेल्डिंग प्रक्रिया का संख्यात्मक सिमुलेशन
युग्मित थर्मल, मैकेनिकल और धातुकर्म घटनाओं को शामिल करते हुए लेजर वेल्डिंग की जटिलता {{0}संख्यात्मक सिमुलेशन को प्रक्रिया डिजाइन और अनुकूलन के लिए एक अमूल्य उपकरण बनाती है। उन्नत मॉडल लेजर बीम प्रोफ़ाइल का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक 3डी गॉसियन ताप स्रोत का उपयोग करते हैं, जो उच्च {{5}शक्ति वाले लेजर सिस्टम में उत्पन्न होने वाले गैर-समान ऊर्जा वितरण के लिए जिम्मेदार होता है।
बीम गुणवत्ता कारक M², जो एक आदर्श गाऊसी प्रोफ़ाइल से विचलन का वर्णन करता है, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। व्यवहार में, उच्च - शक्ति वाली लेज़र किरणें अक्सर 1.3 से 2.0 तक के M² मान प्रदर्शित करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एकल केंद्रीय शिखर के बजाय कई चोटियों के साथ लम्बी बीम प्रोफ़ाइल प्राप्त होती हैं। ये विकृतियाँ तापमान क्षेत्र और पिघले हुए पूल ज्यामिति को प्रभावित करती हैं, अंततः वेल्ड गुणवत्ता और यांत्रिक गुणों को प्रभावित करती हैं। सिमुलेशन मॉडल में शामिल सुधार कारकों को भविष्यवाणी सटीकता में सुधार करने के लिए दिखाया गया है, जिससे ऐसे परिणाम मिलते हैं जो प्रयोगात्मक डेटा से निकटता से मेल खाते हैं।
थर्मल फ़ील्ड गणना में वेल्ड ज़ोन में क्षणिक तापमान वितरण प्राप्त करने के लिए नॉनलाइनियर हीट ट्रांसफर समीकरणों को हल करना शामिल है। तनाव क्षेत्र मॉडल कुल तनाव को लोचदार तनाव, प्लास्टिक तनाव, चरण परिवर्तन प्रेरित प्लास्टिसिटी और थर्मल तनाव के योग के रूप में मानता है। इस तरह की व्यापक मॉडलिंग अवशिष्ट तनावों और सूक्ष्म संरचनात्मक विकास की भविष्यवाणी करने में सक्षम बनाती है, और व्यापक परीक्षण और त्रुटि प्रयोग के बिना इष्टतम वेल्डिंग मापदंडों के चयन का मार्गदर्शन करती है।
4. सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताएँ और गुण
4.1 संलयन क्षेत्र और ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र की सूक्ष्म संरचना
लेजर वेल्डेड डायमंड आरा ब्लेड की सूक्ष्म संरचना विभिन्न क्षेत्रों में विशिष्ट विशेषताएं प्रदर्शित करती है। संलयन क्षेत्र (एफजेड) को तांबे से समृद्ध और लौह से समृद्ध क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें स्पष्ट पसंदीदा अभिविन्यास के बिना मोटे अनाज की विशेषता होती है। यह चरण अलगाव लेजर वेल्डिंग की विशिष्ट गैर-संतुलन ठोसीकरण स्थितियों से उत्पन्न होता है, जहां तेजी से शीतलन दर पूर्ण मिश्र धातु समरूपीकरण को रोकती है।
30CrMo स्टील सब्सट्रेट का ताप{0}प्रभावित क्षेत्र (HAZ) एक अलग सूक्ष्म संरचना प्रस्तुत करता है, जिसमें मुख्य रूप से उच्च {{2}कठोरता, भंगुर बुझती सुई{{3}जैसे मार्टेंसाइट शामिल है। इस क्षेत्र में सूक्ष्म कठोरता 550 एचवी तक तेजी से बढ़ सकती है। यह सख्त होने का परिणाम तीव्र शीतलन दर है जो स्टील मैट्रिक्स में मार्टेंसिटिक परिवर्तन को प्रेरित करता है, जिसका जोड़ की कठोरता और दरार की संवेदनशीलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
फ्रैक्चर विश्लेषण से पता चलता है कि विफलता संलयन क्षेत्र और गर्मी प्रभावित क्षेत्र के बीच की सीमा पर होती है, जहां तनाव एकाग्रता सबसे अधिक स्पष्ट होती है। यह अवलोकन कठोर HAZ की सीमा को कम करने और इंटरफेशियल तनाव ग्रेडिएंट्स को कम करने के लिए वेल्डिंग मापदंडों को अनुकूलित करने के महत्व को रेखांकित करता है।
4.2 यांत्रिक प्रदर्शन और विफलता तंत्र
दांतों की जुड़ाव की ताकत लेजर {{0}वेल्डेड डायमंड सॉ ब्लेड्स में संयुक्त गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए प्राथमिक मीट्रिक के रूप में कार्य करती है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अनुकूलित वेल्डिंग स्थितियां 800 एमपीए से अधिक और, कुछ मामलों में, 1200 एमपीए तक पहुंच सकती हैं। ये मान पारंपरिक जुड़ने के तरीकों से प्राप्त होने वाले प्रदर्शन की तुलना में पर्याप्त सुधार का प्रतिनिधित्व करते हैं।
काटने के संचालन के दौरान अनुभव की गई चक्रीय लोडिंग को देखते हुए, लेजर वेल्डेड जोड़ों का थकान प्रदर्शन एक और महत्वपूर्ण विचार है। जीवन चक्र मूल्यांकन को शामिल करने वाले संख्यात्मक सिमुलेशन ने पहचान की है कि डीवीसी मूल्यों में कमी थकान प्रतिरोध में सुधार के साथ संबंधित है, जो एक डिजाइन उद्देश्य के रूप में तनाव न्यूनीकरण के उपयोग को मान्य करता है।
विशेष रूप से संलयन क्षेत्र में सरंध्रता जैसे सूक्ष्म संरचनात्मक दोष, अधिमान्य दरार आरंभ स्थलों के रूप में काम कर सकते हैं। विश्वसनीय संयुक्त प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए संक्रमण परत घनत्व का नियंत्रण और तत्व वाष्पीकरण की रोकथाम आवश्यक है।
