ലേസർ വെൽഡിംഗ് - അലുമിനിയം അലോയ്‌കളുടെ ക്രമീകരിക്കാവുന്ന റിംഗ് മോഡ് (ARM) ലേസർ വെൽഡിങ്ങിൽ ഓസിലേഷൻ പാരാമീറ്ററുകളുടെ സ്വാധീനം.

ലേസർ വെൽഡിംഗ് - അലുമിനിയം അലോയ്‌കളുടെ ക്രമീകരിക്കാവുന്ന റിംഗ് മോഡ് (ARM) ലേസർ വെൽഡിങ്ങിൽ ഓസിലേഷൻ പാരാമീറ്ററുകളുടെ സ്വാധീനം.

1. സംഗ്രഹം

ക്രമീകരിക്കാവുന്ന റിംഗ് മോഡിന്റെ (ARM) ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം, മാക്രോ, മൈക്രോസ്ട്രക്ചറുകൾ, പോറോസിറ്റി എന്നിവയിൽ ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയും ആവൃത്തിയും ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ച് ഈ പഠനം അന്വേഷിക്കുന്നു.ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ്A5083 അലുമിനിയം അലോയ് പ്ലേറ്റുകൾ. ഓസിലേഷൻ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫ്രീക്വൻസിയും വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, വെൽഡ് ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, വെൽഡ് ക്രോസ്-സെക്ഷൻ "ഗോബ്ലറ്റ്" ആകൃതിയിൽ നിന്ന് "ക്രസന്റ്" ആകൃതിയിലേക്ക് മാറുന്നു. ഇളക്കൽ പ്രഭാവവും തണുപ്പിക്കൽ നിരക്കിന്റെ കുറവും തമ്മിലുള്ള മത്സരം കാരണം ആന്ദോളന ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫ്രീക്വൻസിയും വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വെൽഡിന്റെ ധാന്യ വലുപ്പം കുറയുന്നില്ലെന്ന് മൈക്രോസ്ട്രക്ചറൽ വിശകലനം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ആന്ദോളന പാരാമീറ്ററുകളുടെ വർദ്ധനവോടെ വെൽഡ് പോറോസിറ്റി കുറയുന്നു, ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് 2 മില്ലീമീറ്റർ ആയിരിക്കുമ്പോൾ 0.22% അന്തിമ പോറോസിറ്റിയിലെത്തുന്നു. ത്രിമാന എക്സ്-റേ ടോമോഗ്രഫി പോർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനിൽ ആന്ദോളനത്തിന്റെ സ്വാധീനം കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു: വലിയ സുഷിരങ്ങൾ ഉരുകിയ പൂളിന്റെ പിന്നിൽ കൂടിച്ചേരുന്നു, അതേസമയം ചെറിയ സുഷിരങ്ങൾ മികച്ച സമമിതി കാണിക്കുന്നു. A5083 അലുമിനിയം അലോയ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ലേസർ വെൽഡിംഗ് നേടുന്നതിന് ആന്ദോളന പാരാമീറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് ഈ ഗവേഷണം വിലപ്പെട്ട ഉൾക്കാഴ്ചകൾ നൽകുന്നു.

2 വ്യവസായ പശ്ചാത്തലം

അലുമിനിയം ലോഹസങ്കരങ്ങൾക്ക് ഭാരം കുറഞ്ഞത്, ഉയർന്ന പ്രത്യേക ശക്തി, നല്ല നാശന പ്രതിരോധം എന്നീ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ ഓട്ടോമോട്ടീവ്, ഹൈ-സ്പീഡ് റെയിൽ, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, മറ്റ് വ്യവസായങ്ങൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന് ഉയർന്ന ദക്ഷത, ചെറിയ ചൂട് ബാധിച്ച മേഖല, ചെറിയ വെൽഡിംഗ് രൂപഭേദം എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. അതിനാൽ,കട്ടിയുള്ള പ്ലേറ്റുകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു സാമ്പത്തിക വെൽഡിംഗ് രീതിയാണ് ലേസർ വെൽഡിംഗ്., ഇത് വെൽഡ് പാസുകളുടെ എണ്ണം വളരെയധികം കുറയ്ക്കും. അലുമിനിയം അലോയ്കളുടെ ലേസർ വെൽഡിങ്ങിലെ ഒരു പ്രധാന പോരായ്മയാണ് പോറോസിറ്റി, ഇത് വെൽഡഡ് സന്ധികളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ ഗുരുതരമായി ബാധിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഷീൽഡിംഗ് ഗ്യാസ് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക, ഡ്യുവൽ-ബീം സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രയോഗിക്കുക, മോഡുലേറ്റഡ് ലേസർ പവർ സിസ്റ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുക, ഓസിലേറ്റിംഗ് ബീം രീതികൾ സ്വീകരിക്കുക എന്നിവയുൾപ്പെടെ പോറോസിറ്റി രൂപീകരണം കുറയ്ക്കുന്നതിനും ഇല്ലാതാക്കുന്നതിനുമായി വിപുലമായ പഠനങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന്റെ ഗുണങ്ങളെ അതിന്റേതായ സവിശേഷതകളുമായി സംയോജിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവിന് വേറിട്ടുനിൽക്കുന്നു. ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നത് പോറോസിറ്റി കുറയ്ക്കുക മാത്രമല്ല, വെൽഡിന്റെ സൂക്ഷ്മഘടന മെച്ചപ്പെടുത്താനും വെൽഡ് ഗുണനിലവാരം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും. പോറോസിറ്റി കുറയ്ക്കൽ, ഊർജ്ജ വിതരണത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ, ധാന്യ ഘടനയുടെ പരിഷ്ക്കരണം, ഉരുകിയ കുളത്തിലെ ഉരുകൽ പ്രവാഹത്തിന്റെ സ്വഭാവം എന്നിവയുൾപ്പെടെ ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിങ്ങിന്റെ വിവിധ വശങ്ങളിലാണ് ധാരാളം പഠനങ്ങൾ പ്രധാനമായും ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. ലേസർ വെൽഡിങ്ങിന്റെ താപനില വിതരണത്തിലും നുഴഞ്ഞുകയറ്റ ആഴത്തിലും ലേസർ ഊർജ്ജത്തിന്റെ വിതരണം നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഒരു നിശ്ചിത ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയിൽ, സ്കാനിംഗ് ആവൃത്തി വർദ്ധിക്കുന്നതോടെ, വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയ ആഴത്തിലുള്ള പെനട്രേഷൻ വെൽഡിങ്ങിൽ നിന്ന് അസ്ഥിരമായ വെൽഡിങ്ങിലേക്കും ഒടുവിൽ താപചാലക വെൽഡിങ്ങിലേക്കും മാറുന്നു. സ്കാനിംഗ് ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫ്രീക്വൻസിയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് പോറോസിറ്റി കുറയ്ക്കുമെന്നും വെൽഡിന്റെ പെനട്രേഷൻ ഡെപ്ത് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുമെന്നും അതുവഴി വെൽഡിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ കുറയ്ക്കുമെന്നും ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഒരു ക്രമീകരിക്കാവുന്ന റിംഗ് മോഡ് (ARM) ലേസർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, ഇത് ലേസർ ഊർജ്ജത്തെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു കോറായും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു റിങ്ങായും വിഭജിക്കുന്നു, ഇത് കീഹോളിനെ സ്ഥിരപ്പെടുത്താനും വെൽഡിംഗ് ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്താനും ലക്ഷ്യമിടുന്നു. വ്യത്യസ്ത കോർ/റിംഗ് പവർ അനുപാതങ്ങളിലും ഓസിലേഷൻ വീതികളിലും 6xxx ഉയർന്ന ശക്തിയുള്ള അലുമിനിയം അലോയ്കൾ വെൽഡ് ചെയ്യാൻ ഗവേഷകർ ARM ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് ഉപയോഗിച്ചു. വെൽഡ് ജ്യാമിതിയെ ബാധിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകം കോർ-റിംഗ് പവർ അനുപാതമല്ല, മറിച്ച് ഓസിലേഷൻ വീതിയാണെന്ന് പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഓസിലേഷന്റെയും ARM ലേസറിന്റെയും സൂപ്പർപോസിഷനു കീഴിലുള്ള പോർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനും അതിന്റെ ഇൻഹിബിഷൻ മെക്കാനിസവും പഠിച്ചിട്ടില്ല. വെൽഡിന്റെ പോറോസിറ്റി കുറയ്ക്കുന്നതിനും ഉയർന്ന പെനട്രേഷൻ ഡെപ്ത് നേടുന്നതിനും മികച്ച വെൽഡ് ഗുണനിലവാരം നേടുന്നതിനുമായി ഒരു പുതിയ ARM ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഈ പ്രബന്ധത്തിൽ സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത ഓസിലേഷൻ ഫ്രീക്വൻസികൾക്കും ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകൾക്കും കീഴിലുള്ള ലേസർ എനർജി ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ, മോൾട്ടൺ പൂൾ ഡൈനാമിക് ബിഹേവിയർ, മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള സമഗ്രമായ പഠനം നടത്തുന്നു.

3. പരീക്ഷണാത്മക ലക്ഷ്യങ്ങളും നടപടിക്രമങ്ങളും

അലുമിനിയം ലോഹസങ്കരങ്ങൾ വെൽഡ് ചെയ്യാൻ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ചു. അടിസ്ഥാന മെറ്റീരിയൽ (BM) 5083-O അലുമിനിയം അലോയ് ആയിരുന്നു, അതിന്റെ അളവുകൾ 300mm × 100mm × 5mm (നീളം × വീതി × കനം) ആയിരുന്നു, അതിന്റെ രാസഘടന പട്ടികയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. വെൽഡിങ്ങിന് മുമ്പ്, ഉപരിതല ഓക്സൈഡ് ഫിലിം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി സാമ്പിളുകൾ മിനുക്കി, തുടർന്ന് ഉപരിതല എണ്ണ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി 15 മിനിറ്റ് അൾട്രാസോണിക് ബാത്തിൽ അസെറ്റോൺ ഉപയോഗിച്ച് വൃത്തിയാക്കി.ലേസർ വെൽഡിംഗ് സിസ്റ്റംപ്രധാനമായും ഒരു കുക്ക റോബോട്ട്, ഒരു ട്രൂഡിസ്ക് 8001 ഡിസ്ക് ലേസർ, ഒരു 3D PFO ഗാൽവനോമീറ്റർ സ്കാനർ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. ക്രമീകരിക്കാവുന്ന റിംഗ് മോഡ് ലേസർ സ്രോതസ്സായി ട്രൂഡിസ്ക് 8001 ഡിസ്ക് ലേസർ ഉപയോഗിച്ചു, കോർ/റിംഗ് ഫൈബർ അനുപാതം 100/400 μm ഉം പരമാവധി ഔട്ട്പുട്ട് പവർ 8 kW ഉം (തരംഗദൈർഘ്യം 1030 nm, ബീം ഗുണനിലവാര പാരാമീറ്റർ 4.0 mm·rad) ഉം ആയിരുന്നു. ലേസർ ബീം ഒരു കോർ ഭാഗവും ഒരു റിംഗ് ഭാഗവും ചേർന്നതാണ്, അവിടെ മധ്യ കോർ ഭാഗത്തുള്ള ലേസർ ഒരു കീഹോൾ (ലേസർ ഊർജ്ജത്തിന്റെ 60%) സൃഷ്ടിക്കുന്നു, കൂടാതെ ചിത്രം (b) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, റിംഗ് ഭാഗത്തുള്ള ലേസർ ഒരു നല്ല താപനില വിതരണം (ലേസർ ഊർജ്ജത്തിന്റെ 40%) ഉറപ്പാക്കുന്നു. കോളിമേറ്ററിന്റെയും ഫോക്കസിംഗ് ലെൻസിന്റെയും ഫോക്കൽ ലെങ്ത്സ് യഥാക്രമം 138 mm ഉം 450 mm ഉം ആണ്. വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ, ഒരു ഫാന്റം V1840 ഹൈ-സ്പീഡ് ക്യാമറയും ഒരു കാവിലക്സ് ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി ലൈറ്റ് സ്രോതസ്സും ഉപയോഗിച്ച് വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയ തത്സമയം നിരീക്ഷിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു, ഷൂട്ടിംഗ് വേഗത 5000 fps ഉം എക്സ്പോഷർ സമയം 1 μs ഉം ആയിരുന്നു. ഈ പഠനത്തിൽ, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ബീം ആന്ദോളന പാത, ലേസർ ചലന പാത, തൽക്ഷണ വേഗത എന്നിവ നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു.

4 ഫലങ്ങളും ചർച്ചയും

4.1 വെൽഡ് രൂപഘടന സവിശേഷതകൾ വ്യത്യസ്ത ലേസർ ആന്ദോളന മോഡുകൾക്ക് കീഴിലുള്ള വെൽഡ് ഉപരിതല രൂപഘടനകൾ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത നേർരേഖ വെൽഡിങ്ങിന്റെ വെൽഡ് ഉപരിതലം പരുക്കനാണെന്നും (78.01 μm ന്റെ പരുക്കനാണെന്നും), വെൽഡ് റിപ്പിളുകളുടെ മോശം തുടർച്ചയും വെൽഡ് സ്പ്രെഡിന്റെ അപര്യാപ്തതയുമുണ്ടെന്നും ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. അപര്യാപ്തമായ വെൽഡ് രൂപീകരണം, കഠിനമായ സ്പാറ്റർ, അണ്ടർകട്ട് എന്നിവയും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയും ആവൃത്തിയും വർദ്ധിച്ചതോടെ, വെൽഡ് ഉപരിതലത്തിൽ ഇടതൂർന്നതും ഏകീകൃതവുമായ മത്സ്യ സ്കെയിലുകൾ കാണപ്പെടുന്നു. 0.5 മില്ലീമീറ്റർ, 1 മില്ലീമീറ്റർ, 2 മില്ലീമീറ്റർ എന്നിവയുടെ ആന്ദോളന വ്യാപ്തമുള്ള വെൽഡുകളുടെ ഉപരിതല പരുക്കൻത യഥാക്രമം 80.71 μm, 49.63 μm, 31.12 μm എന്നിവയാണ്. സ്പാറ്റർ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ക്രമക്കേടുകളോ പ്രോട്രഷനുകളോ ഇല്ല. ഉയർന്ന ആന്ദോളന ആവൃത്തി കൂടുതൽ പതിവ് ഉരുകിയ പൂൾ പ്രവാഹത്തിനും, ലേസർ ബീമിന്റെ ശക്തമായ ഇളക്കൽ പ്രഭാവത്തിനും, കൂടുതൽ അനുയോജ്യമായ വെൽഡ് ഉപരിതലത്തിനും കാരണമാകുമെന്ന് ഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അടിസ്ഥാനപരമായി, ലേസർ വെൽഡിന്റെ ആകൃതി ലേസർ ബീമിന്റെ ചലനവുമായി കാര്യകാരണപരമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. വെൽഡിംഗ് സമയത്ത്, ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയിലും ആവൃത്തിയിലുമുള്ള മാറ്റങ്ങൾ വെൽഡിംഗ് വേഗതയെ മാറ്റുന്നു, അതുവഴി ലേസറിന്റെ രേഖീയ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയെയും മൊത്തം താപ ഇൻപുട്ടിനെയും ബാധിക്കുന്നു. വെൽഡിന്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ രൂപഘടന "ഗോബ്ലറ്റ്" ആകൃതിയിലാണ്, അതിൽ രണ്ട് ഭാഗങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: താഴത്തെ ഭാഗം "തണ്ട്" ആണ്, മുകൾ ഭാഗം "പാത്രം" ആണ്. നുഴഞ്ഞുകയറ്റ ആഴവും "തണ്ട്" ഉം യഥാക്രമം H1 ഉം H2 ഉം ആയി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു, വെൽഡിന്റെ വീതി ("പാത്രം"), "തണ്ട്" എന്നിവ യഥാക്രമം W1 ഉം W2 ഉം ആയി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു. വെൽഡ് വീതി W1 ഉം W2 ഉം ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയുടെ വർദ്ധനവിനൊപ്പം സമന്വയിപ്പിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നു, വെൽഡ് രൂപഘടന ക്രമേണ "ഗോബ്ലറ്റ്" ആകൃതിയിൽ നിന്ന് "ക്രസന്റ്" ആകൃതിയിലേക്ക് മാറുന്നു. പരമാവധി ലേസർ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ട്രജക്ടറി ഓവർലാപ്പിൽ ദൃശ്യമാകുന്നു. ചിത്രങ്ങൾ (ബി, ഡി), (സി, ഇ) എന്നിവ താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, സ്കാനിംഗ് ആവൃത്തിയുടെ വർദ്ധനവ് സ്കാനിംഗ് പാതയിലൂടെയുള്ള ട്രജക്ടറി ഓവർലാപ്പ് ഏരിയ വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്നും ഇത് ലേസർ ഊർജ്ജ വിതരണത്തെ കൂടുതൽ ഏകീകൃതമാക്കുമെന്നും കാണാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, പരമാവധി ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത കുറയുന്നത് വെൽഡ് ആഴത്തിൽ കുറവുണ്ടാക്കും.

4.2 ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ സ്വഭാവം ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തിൽ സ്കാനിംഗ് പാതയുടെ സ്വാധീനം വ്യക്തമാക്കുന്നതിന്, ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെയും കീഹോളിന്റെയും പരിണാമ പ്രക്രിയ നിരീക്ഷിക്കാൻ ഒരു ഹൈ-സ്പീഡ് ക്യാമറ സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു. ചിത്രം (എ) ഒരു നേർരേഖ പാതയ്ക്ക് കീഴിലുള്ള ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ പരിണാമ പ്രക്രിയ കാണിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത ആന്ദോളന പാരാമീറ്ററുകൾക്ക് കീഴിലുള്ള ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ പരിണാമ ഡയഗ്രമുകളാണ് ചിത്രങ്ങൾ (ബിഎഫ്). ആന്ദോളന ആവൃത്തിയും വ്യാപ്തിയും വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ വീതി വികസിക്കുന്നതിനാൽ ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ പിൻഭാഗം കൂടുതൽ വൃത്താകൃതിയിലാകുന്നു. ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ നീളം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, പിന്നിലേക്ക് വ്യാപിക്കുമ്പോൾ കീഹോൾ പൊട്ടിത്തെറി മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉപരിതല ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കുറയുന്നു. അതിനാൽ, ഉരുകിയ ദ്രാവക ലോഹം ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ പിൻഭാഗത്ത് സുഗമമായും പതിവായി ദൃഢീകരിക്കുകയും ഏകീകൃതവും ഇടതൂർന്നതുമായ വെൽഡ് ഫിഷ് സ്കെയിലുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ലേസർ വെൽഡിങ്ങിനിടെ കീഹോൾ തുറക്കുന്ന സ്ഥലത്തിന്റെ മാറ്റം ചിത്രം കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഉരുകിയ കുളത്തിന്റെ ഹൈ-സ്പീഡ് ഫോട്ടോഗ്രാഫി ചിത്രങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ്. ചിത്രം (എ) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, നേർരേഖ വെൽഡിംഗ് സമയത്ത്, കീഹോൾ തുറക്കുന്ന വലുപ്പം വ്യക്തമായ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കാണിക്കുന്നു. കീഹോൾ അടച്ചുപൂട്ടലിന്റെ നിരവധി സന്ദർഭങ്ങൾ (0 mm²) നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ശരാശരി കീഹോൾ തുറക്കൽ വിസ്തീർണ്ണം 0.47 mm² ആണ്. ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയുടെ വർദ്ധനവ് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കുറയ്ക്കുകയും സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. കാരണം, ആന്ദോളന വെൽഡിങ്ങിൽ, ഇരുവശത്തേക്കും വലിയൊരു അളവിൽ ഊർജ്ജം വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, കീഹോളിലെ ഔട്ട്‌ലെറ്റ് വികസിക്കുകയും, ആന്ദോളന വ്യാപ്തം വർദ്ധിക്കുകയും, അതുവഴി തുറക്കൽ വിസ്തീർണ്ണം വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡിന്റെ വർദ്ധനവ് ലേസർ ബീമിന്റെ ഇളക്കൽ ശ്രേണി വികസിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് കീഹോളിന്റെ ആനുകാലിക ചലനത്തിന്റെ ആരം വികസിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഉരുകിയ ലോഹത്തിന്റെ വിസ്കോസിറ്റിയും കീഹോൾ ഭിത്തിക്ക് സമീപം പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് മർദ്ദവും കാരണം, കീഹോൾ തുറക്കലിനടുത്തുള്ള വെൽഡിംഗ് മോൾട്ടൺ പൂളിൽ ചുഴലിക്കാറ്റ് ചലനം സംഭവിക്കുന്നു. കീഹോൾ തുറക്കൽ ഭാഗത്തിന്റെ വികാസം അതിന്റെ സ്ഥിരത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും കുമിളകളുടെ രൂപീകരണം ഒഴിവാക്കുകയും അതുവഴി പോറോസിറ്റിയെ ഗണ്യമായി തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

4.3 മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ വ്യത്യസ്ത ആന്ദോളന ആവൃത്തികളിലും ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകളിലും വെൽഡ് ക്രോസ്-സെക്ഷന്റെ EBSD രൂപഘടന ചിത്രം കാണിക്കുന്നു. ലേസർ വെൽഡിന്റെ ഫ്യൂഷൻ ലൈനിന് സമീപം, കോളം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് ധാന്യങ്ങൾ വെൽഡ് സെന്ററിലേക്ക് വളരുന്നു. ചിത്രം (എ) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, "ബൗൾ", "സ്റ്റം" മേഖലകൾക്കിടയിൽ, കോളം ധാന്യ വിതരണത്തിൽ വ്യക്തമായ വ്യത്യാസങ്ങൾ കാണാൻ കഴിയും. കോളം ധാന്യങ്ങൾ "ബൗൾ" ഭിത്തിയിൽ U-ആകൃതിയിൽ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അതേസമയം "സ്റ്റം" മേഖലയിൽ, കോളം ധാന്യങ്ങൾ ഫ്യൂഷൻ ലൈനിനൊപ്പം U-ആകൃതിയിൽ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. വെൽഡിന്റെ ദൃഢീകരണ സമയത്ത്, ഫ്യൂഷൻ സോണിലെ ഭാഗികമായി ദൃഢീകരിച്ച ധാന്യങ്ങൾ സോളിഡൈസേഷൻ ഫ്രണ്ടിനുള്ള ന്യൂക്ലിയേഷൻ സൈറ്റുകളായി പ്രവർത്തിക്കുകയും പരമാവധി താപനില ഗ്രേഡിയന്റിന്റെ ദിശയിൽ ഉരുകിയ പൂൾ അതിർത്തിക്ക് ലംബമായി ലംബമായി വളരുകയും ചെയ്യുന്നു. ലേസറിന്റെ ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി വെൽഡിംഗ് പൂളിനുള്ളിൽ അമിതമായി ചൂടാകുന്നതിന് കാരണമാകുന്നതിനാലാണ് ഈ പ്രതിഭാസം സംഭവിക്കുന്നത്. ഉയർന്ന താപ ഗ്രേഡിയന്റ് G ഉം മിതമായ വളർച്ചാ നിരക്കും R ഉം G/R നെ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ പരിവർത്തനത്തിനുള്ള പരിധിയേക്കാൾ വലുതാക്കുന്നു, ഇത് കോളം ധാന്യങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു. വെൽഡ് സെന്ററിലെ താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് G കുറയുന്നു, ഇത് G/R അനുപാതം ക്രമേണ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ ത്രെഷോൾഡിന് താഴെയായി കുറയാൻ കാരണമാകുന്നു, ഇത് ഇക്വിയാക്സ്ഡ് ഗ്രെയിൻസിലേക്ക് മാറുന്നു. ഇക്വിയാക്സ്ഡ് ഗ്രെയിൻസ് "ബൗൾ", "സ്റ്റെം" എന്നിവയുടെ മധ്യഭാഗങ്ങളിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. വെൽഡിന്റെ "സ്റ്റെം" ഇടുങ്ങിയതും അടിസ്ഥാന മെറ്റീരിയലിനോട് അടുത്തുമുള്ളതിനാൽ, തണുപ്പിക്കുമ്പോൾ "ബൗൾ" മേഖലയ്ക്ക് മുമ്പ് അത് പൂർണ്ണമായും ദൃഢമാകുന്നു. ഖരരൂപത്തിലുള്ള "സ്റ്റെം" ഭാഗം "ബൗളിന്റെ" അടിയിൽ ഒരു ന്യൂക്ലിയേഷൻ സൈറ്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് സ്തംഭ ധാന്യങ്ങളുടെ മുകളിലേക്കുള്ള വളർച്ചയെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു. നേർരേഖയും ആന്ദോളന വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയകളും ചിത്രം കാണിക്കുന്നു. ലേസർ ആന്ദോളന വെൽഡിങ്ങിൽ ലേസർ ബീം സ്ഥാനത്തിന്റെ തുടർച്ചയായ മാറ്റം ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഉരുകിയ പൂളിന്റെ നീളം വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്നും, ഇതിനകം ഖരരൂപത്തിലുള്ള ലോഹം വീണ്ടും ഉരുകുമെന്നും, അതിന്റെ ഫലമായി ധാന്യ വളർച്ചാ നിരക്ക് r കുറയുമെന്നും കാണിക്കുന്നു. ഇത് താഴ്ന്ന ഇക്വിയാക്സ്ഡ് ഗ്രെയിൻ സോണിൽ G/R കുറയുന്നതിന് കാരണമാകും.

4.4 പോറോസിറ്റി ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ വെൽഡിന്റെ സമഗ്രമായ പരിശോധന നടത്താൻ ത്രിമാന എക്സ്-റേ ടോമോഗ്രഫി ഉപയോഗിച്ചു, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വെൽഡിലെ സുഷിരങ്ങളുടെ ത്രിമാന വിതരണം ലഭിച്ചു. പോറോസിറ്റി കണക്കാക്കുന്നത് സുഷിരങ്ങളുടെ ആകെ വ്യാപ്തത്തെ വെൽഡിന്റെ ആകെ വ്യാപ്തം കൊണ്ട് ഹരിച്ചാണ്. നേർരേഖ ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡുകളുടെയും വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡുകളുടെയും പോർ രൂപഘടനയും വിതരണവും താരതമ്യം ചെയ്തുകൊണ്ട്, നേർരേഖ ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡുകളിൽ കൂടുതൽ വലിയ വ്യാപ്ത സുഷിരങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി, 2.49% പോറോസിറ്റി, ഇത് വൃത്താകൃതിയേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്.ലേസർ ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡുകൾ. ചിത്രങ്ങൾ (b, c), (d, e) എന്നിവ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ആന്ദോളന ആവൃത്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് സുഷിരങ്ങളുടെ രൂപീകരണം തടയാൻ സഹായിക്കുന്നുവെന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ചിത്രങ്ങൾ (b, d), (c, e) എന്നിവ താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയുടെ വർദ്ധനവ് സുഷിര രൂപീകരണം തടയുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ആന്ദോളന വ്യാപ്തി 2 മില്ലീമീറ്ററായി വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ (ചിത്രം (f)), പോറോസിറ്റി 0.22% ആയി കുറയുന്നു, ചെറിയ വോളിയവും ചെറിയ സുഷിരങ്ങളും മാത്രം അവശേഷിക്കുന്നു. വെൽഡ് സെന്റർലൈനിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ദൂരങ്ങളിലുള്ള പോർ ഏരിയ വിതരണത്തെ ചിത്രം ചിത്രീകരിക്കുന്നു, ഇത് പോർ ഏരിയ വലുപ്പത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പോറോസിറ്റിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. നേർരേഖ വെൽഡിങ്ങിനായി, പോർ ഏരിയ വെൽഡ് സെന്റർലൈനിൽ സമമിതിയായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ വെൽഡ് സെന്റർലൈനിൽ നിന്നുള്ള ദൂരം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ക്രമേണ കുറയുന്നു. കീഹോൾ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് സുഷിരങ്ങൾ പ്രധാനമായും വെൽഡ് സെന്റർലൈനിലെ ഉരുകിയ പൂളിന്റെ അരികിന് പിന്നിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ലേസർ ആന്ദോളന വെൽഡിങ്ങിന്, പോർ വിതരണത്തിന്റെ സമമിതി ദുർബലമാകുന്നു. വെൽഡ് പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത അകലങ്ങളിലുള്ള സുഷിര വിസ്തീർണ്ണം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, അവിടെ ചുവന്ന വര "ബൗൾ", "സ്റ്റെം" മേഖലകൾക്കിടയിലുള്ള അതിർത്തിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. പ്രബലമായ വലിയ സുഷിരങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ (ചിത്രങ്ങൾ (ac)), അതിർത്തിക്ക് മുകളിലുള്ള സുഷിര വിസ്തീർണ്ണം 85% ൽ കൂടുതലാണ്. കാരണം, നീളമുള്ള ഇറ്റുഡിനൽ അതിർത്തിയിലെ കോണ്ടൂർ സംക്രമണം വെൽഡ് പൂളിലെ കുമിളകളെ കുമിളകളാക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, കൂടാതെ കുടുങ്ങിയ കുമിളകൾ പൊങ്ങലിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. പ്രബലമായ ചെറിയ സുഷിരങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ (ചിത്രങ്ങൾ (df)), സുഷിരങ്ങൾ അതിർത്തി രേഖയ്ക്ക് താഴെയുള്ള 0.5 മില്ലിമീറ്ററിനുള്ളിലെ പ്രദേശത്ത് കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ തണുപ്പിക്കൽ സമയവും ചെറിയ മുകളിലേക്കുള്ള സ്ഥാനചലനവുമാകാം ഈ പ്രതിഭാസത്തിന് കാരണം.

5 നിഗമനങ്ങൾ

(1) വ്യത്യസ്ത ലേസർ ആന്ദോളന മോഡുകൾക്ക് വെൽഡ് പ്രതലത്തിൽ വ്യക്തമായ സ്വാധീനമുണ്ട്. ഉയർന്ന ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫ്രീക്വൻസിയും ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തും, അതേസമയം അമിതമായ വലിയ ആന്ദോളന പാരാമീറ്ററുകൾ പരുക്കൻത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും കോൺകേവ് വൈകല്യങ്ങൾക്ക് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും.

(2) വെൽഡിന്റെ ആകൃതി പ്രധാനമായും നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ലേസർ ആന്ദോളന പാരാമീറ്ററുകളാണ്, ഇത് വെൽഡിംഗ് വേഗത, ഊർജ്ജ വിതരണം, മൊത്തം താപ ഇൻപുട്ട് എന്നിവയെ ബാധിക്കുന്നു. ആന്ദോളന വ്യാപ്തി വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, വെൽഡ് രൂപഘടന "ഗോബ്ലറ്റ്" ൽ നിന്ന് "ക്രസന്റ്" ലേക്ക് മാറുന്നു, വീക്ഷണാനുപാതം കുറയുന്നു.

(3) ഓസിലേഷൻ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫ്രീക്വൻസിയും വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഉരുകിയ പൂൾ വിശാലമാവുകയും പിൻഭാഗം വൃത്താകൃതിയിലാകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഓസിലേഷൻ പ്രഭാവം ഉരുകിയ പൂളിന്റെ നീളം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് കുമിള രക്ഷപ്പെടലിനും ഏകീകൃത സോളിഡീകരണത്തിനും ഗുണം ചെയ്യും. നേർരേഖ വെൽഡിങ്ങിനിടെ, കീഹോൾ തുറക്കുന്ന ഭാഗത്ത് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു; താരതമ്യേന പറഞ്ഞാൽ, ഈ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വെൽഡിംഗ് സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

(4) ആന്ദോളന വ്യാപ്തിയും ആവൃത്തിയും വർദ്ധിക്കുന്നത് താപ ഗ്രേഡിയന്റും വളർച്ചാ നിരക്കും കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് വലിയ ധാന്യ വലുപ്പങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിന് ഗുണം ചെയ്യും. എന്നിരുന്നാലും, ലേസർ ഇളക്കൽ പ്രഭാവം ധാന്യ വലുപ്പം പരിഷ്കരിക്കുന്നതിനും ഘടന ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും സഹായകമാണ്. വ്യത്യസ്ത ലേസർ പാരാമീറ്ററുകൾക്ക് കീഴിൽ, വെൽഡ് കാഠിന്യം താരതമ്യേന സ്ഥിരതയുള്ളതായി തുടരുന്നു, അടിസ്ഥാന മെറ്റീരിയലിനേക്കാൾ അല്പം കുറവാണ്, ഇത് മഗ്നീഷ്യത്തിന്റെ ബാഷ്പീകരണ നഷ്ടം മൂലമാകാം.

(5) ത്രിമാന എക്സ്-റേ ടോമോഗ്രാഫി കാണിക്കുന്നത് നേർരേഖ വെൽഡിങ്ങിന് ഓസിലേറ്റിംഗ് വെൽഡിങ്ങിനേക്കാൾ ഉയർന്ന പോറോസിറ്റിയും (2.49%) വലിയ പോർ വോളിയവും ഉണ്ടെന്നാണ്. ആന്ദോളന പാരാമീറ്ററുകൾ വർദ്ധിക്കുന്നത് പോറോസിറ്റി ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും, ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് 2 മില്ലീമീറ്റർ ആയിരിക്കുമ്പോൾ പോലും 0.22% വരെ എത്തും. ആന്ദോളനത്തോടെ പോർ ഏരിയ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ മാറുന്നു: ഉരുകിയ പൂളിന്റെ പിന്നിൽ വലിയ സുഷിരങ്ങൾ കൂടിച്ചേരുന്നു, ചെറിയ സുഷിരങ്ങൾക്ക് മികച്ച സമമിതി ഉണ്ട്. വലിയ സുഷിരങ്ങൾ പ്രധാനമായും "പാത്രം", "തണ്ട്" മേഖലകൾക്കിടയിലുള്ള അതിർത്തിക്ക് മുകളിലാണ് വിതരണം ചെയ്യുന്നത്, അതേസമയം ചെറിയ സുഷിരങ്ങൾ അതിർത്തിക്ക് താഴെ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.