د لیزر ویلډینګ پروسې باندې د محافظتي ګاز پیرامیټرو اغیزه

د لیزر ویلډینګ ټیکنالوژيد لوړ انرژۍ کثافت، د تودوخې ټیټ ان پټ او غیر تماس ځانګړتیاو له امله، د عصري دقیق تولیداتو کې یو له اصلي پروسو څخه ګرځیدلی. په هرصورت، د ویلډینګ پرمهال د پړسیدلي حوض د تماس له امله رامینځته شوي اکسیډیشن، پورسیت او د عنصر سوځیدنې په څیر ستونزې د ویلډ سیم میخانیکي ملکیتونه او د خدمت ژوند په جدي توګه محدودوي. د ویلډینګ چاپیریال کنټرول لپاره د اصلي وسیلې په توګه، د محافظتي ګاز ډول، د جریان کچه او د وهلو حالت انتخاب باید د موادو ځانګړتیاو (لکه کیمیاوي فعالیت، حرارتي چالکتیا) او د پلیټ ضخامت سره یوځای شي.

د محافظتي ګازونو ډولونه

د محافظتي ګازونو اصلي دنده د اکسیجن جلا کول، د حل شوي حوض چلند تنظیم کول، او د انرژۍ د یوځای کولو موثریت ښه کول دي. د دوی د کیمیاوي ځانګړتیاو پراساس، محافظتي ګازونه په غیر فعال ګازونو (ارګون، هیلیم) او فعال ګازونو (نایتروجن، کاربن ډای اکسایډ) ویشل کیدی شي. غیر فعال ګازونه لوړ کیمیاوي ثبات لري او کولی شي په مؤثره توګه د حل شوي حوض د اکسیډیشن مخه ونیسي، مګر د تودوخې فزیکي ملکیتونو کې د دوی د پام وړ توپیرونه د ویلډینګ اغیز باندې د پام وړ اغیزه کوي. د مثال په توګه، ارګون (Ar) لوړ کثافت (1.784 kg/m³) لري او کولی شي یو باثباته پوښ ​​جوړ کړي، مګر د هغې ټیټ حرارتي چالکتیا (0.0177 W/m·K) د حل شوي حوض ورو یخولو او د ویلډ د کم نفوذ لامل کیږي. برعکس، هیلیم (He) د ارګون په پرتله اته چنده لوړ حرارتي چالکتیا (0.1513 W/m·K) لري او کولی شي د حل شوي حوض یخولو ګړندی کړي او د ویلډ نفوذ زیات کړي، مګر د هغې ټیټ کثافت (0.1785 kg/m³) دا د تیښتې لپاره حساس کوي، د محافظتي اغیز ساتلو لپاره د لوړ جریان نرخ ته اړتیا لري. فعال ګازونه لکه نایتروجن (N₂) کولی شي په ځینو سناریوګانو کې د جامد محلول پیاوړتیا له لارې د ویلډ ځواک لوړ کړي، مګر ډیر کارول کولی شي د سوروالي یا د ماتیدونکو مرحلو د اورښت لامل شي. د مثال په توګه، کله چې ډوپلیکس سټینلیس سټیل ویلډینګ کیږي، د نایتروجن خپریدل په پړسیدلي حوض کې ممکن د فیرایټ / آسټینایټ پړاو توازن ګډوډ کړي، چې په پایله کې د زنګ مقاومت کمیږي.

شکل ۱. د ۳۰۴ لیټره سټینلیس سټیل لیزر ویلډینګ (پورته): د ار ګاز شیلډینګ؛ (لاندې): د N2 ګاز شیلډینګ

د پروسې میکانیزم له نظره، د هیلیم لوړ ایونیزیشن انرژي (24.6 eV) کولی شي د پلازما شیلډینګ اغیز فشار کړي او د لیزر انرژي جذب ته وده ورکړي، په دې توګه د نفوذ ژوروالی زیاتوي. په ورته وخت کې، د ارګون ټیټ ایونیزیشن انرژي (15.8 eV) د پلازما ورېځو رامینځته کولو ته لیواله ده، کوم چې د مداخلې کمولو لپاره ډیفوکس کولو یا نبض ماډلولیشن ته اړتیا لري. سربیره پردې، د فعال ګازونو او پړسیدلي حوض ترمنځ کیمیاوي تعامل (لکه نایتروجن چې په فولادو کې د Cr سره تعامل کوي) ممکن د ویلډ جوړښت بدل کړي، او د موادو ملکیتونو پراساس محتاط انتخاب اړین دی.

د موادو د کارولو مثالونه:

• فولاد: په پتلي پلیټ (<3 ملي میتر) ویلډینګ کې، ارګون کولی شي د سطحې پای تضمین کړي، د 1.5 ملي میتر ټیټ کاربن فولادو ویلډ سیوم لپاره د اکسایډ پرت ضخامت یوازې 0.5 μm وي؛ د ضخامت پلیټونو (>10 ملي میتر) لپاره، د ننوتلو ژوروالي زیاتولو لپاره لږ مقدار هیلیم (He) اضافه کولو ته اړتیا ده.

• د زنګ ضد فولاد: د ارګون محافظت کولی شي د Cr عنصر له لاسه ورکولو مخه ونیسي، د 3 ملي میتر ضخامت 304 سټینلیس سټیل ویلډ سیم کې د 18.2٪ Cr مینځپانګه د اساس فلز 18.5٪ ته نږدې کیږي؛ د ډوپلیکس سټینلیس سټیل لپاره، د تناسب توازن لپاره د Ar-N₂ مخلوط (N₂ ≤ 5٪) ته اړتیا ده. مطالعاتو ښودلې چې کله د 8 ملي میتر ضخامت 2205 ډوپلیکس سټینلیس سټیل لپاره د Ar-2٪ N₂ مخلوط کارول کیږي، د فیرایټ/آسټینایټ تناسب په 48:52 کې مستحکم دی، د 780 MPa د تناسلي ځواک سره، کوم چې د خالص ارګون محافظت (720 MPa) څخه غوره دی.

• د المونیم الیاژ: نری پلیټ (<3 ملي میتر): د المونیم الیاژ لوړ انعکاس د ټیټې انرژۍ جذب کچه رامینځته کوي، او هیلیم، د هغې د لوړ ایونیزیشن انرژي (24.6 eV) سره، کولی شي پلازما ثبات کړي. څیړنې ښیې چې کله د 2 ملي میتر ضخامت 6061 المونیم الیاژ د هیلیم لخوا خوندي شي، د نفوذ ژوروالی 1.8 ملي میتر ته رسیږي، د ارګون په پرتله 25٪ زیاتوالی، او د پورسیت کچه ​​له 1٪ څخه ټیټه ده. د موټی پلیټونو لپاره (>5 ملي میتر): د المونیم الیاژ ضخامت پلیټونه د لوړې انرژۍ ان پټ ته اړتیا لري، او د هیلیم-ارګون مخلوط (He:Ar = 3:1) کولی شي د نفوذ ژوروالی او لګښت دواړه متوازن کړي. د مثال په توګه، کله چې د 8 ملي میتر ضخامت 5083 پلیټونو ویلډینګ کول، د نفوذ ژوروالی د مخلوط ګاز محافظت لاندې 6.2 ملي میتر ته رسیږي، د خالص ارګون ګاز په پرتله 35٪ زیاتوالی، او د ویلډینګ لګښت 20٪ کم شوی.

یادونه: اصلي متن کې ځینې غلطۍ او ناانصافي شتون لري. چمتو شوې ژباړه د متن د اصلاح شوي او همغږي نسخې پر بنسټ ده.

د ارګون ګاز د جریان کچه اغیزه

د ارګون ګاز جریان کچه په مستقیم ډول د ګاز پوښښ وړتیا او د پړسیدلي حوض د مایع متحرکاتو باندې اغیزه کوي. کله چې د جریان کچه کافي نه وي، د ګاز طبقه نشي کولی په بشپړ ډول هوا جلا کړي، او د پړسیدلي حوض څنډه د اکسیډیشن او د ګازو د سوریو د رامینځته کیدو سره مخ وي؛ کله چې د جریان کچه ډیره لوړه وي، دا ممکن د ګډوډۍ لامل شي، کوم چې کولی شي د پړسیدلي حوض سطحه ومینځي او د ویلډ فشار یا توییدو لامل شي. د رینالډز د مایع میخانیکونو شمیر (Re = ρvD/μ) له مخې، د جریان کچه کې زیاتوالی به د ګاز جریان سرعت زیات کړي. کله چې Re > 2300 وي، د لامینار جریان په ګډوډ جریان بدلیږي، کوم چې به د پړسیدلي حوض ثبات له منځه یوسي. له همدې امله، د مهم جریان نرخ ټاکل باید د تجربو یا عددي سمولیشنونو (لکه CFD) له لارې تحلیل شي.

شکل ۲. د ویلډ سیون باندې د ګازو د جریان د مختلفو نرخونو اغیزې

د جریان اصلاح باید د موادو د تودوخې چلولو او د پلیټ ضخامت سره په ترکیب کې تنظیم شي:

• د فولادو او سټینلیس سټیل لپاره: د پتلو سټیل پلیټونو (1-2 ملي میتر) لپاره، د جریان کچه غوره ده چې 10-15 لیتره/ دقیقه وي. د غټو پلیټونو (>6 ملي میتر) لپاره، دا باید 18-22 لیتره/ دقیقې ته لوړه شي ترڅو د لکۍ اکسیډیشن ودروي. د مثال په توګه، کله چې د 6 ملي میتره ضخامت 316L سټینلیس سټیل د جریان کچه 20 لیتره/ دقیقه وي، د HAZ سختۍ یونیفورمیت 30٪ ښه کیږي.

• د المونیم الیاژ لپاره: د لوړ حرارتي چالکتیا لپاره د ساتنې وخت اوږدولو لپاره لوړ جریان ته اړتیا ده. د 3 ملي میتر ضخامت 7075 المونیم الیاژ لپاره، د پوروسیټي کچه ترټولو ټیټه ده (0.3٪) کله چې د جریان کچه 25-30 لیتره/دقیقه وي. په هرصورت، د الټرا-موټی پلیټونو (>10 ملي میتر) لپاره، دا اړینه ده چې د مرکب وهلو سره یوځای شي ترڅو د ګډوډۍ مخه ونیول شي.

د ګازو د وهلو حالت اغیزه

د ګازو د وهلو حالت په مستقیم ډول د ګازو د جریان د سمت او ویش کنټرولولو سره د پړسیدلي حوض د جریان نمونې او د عیب د مخنیوي اغیزې باندې اغیزه کوي. د ګازو د وهلو حالت د سطحې فشار تدریجي او د مارانګوني جریان (مارانګوني جریان) بدلولو سره د پړسیدلي حوض جریان تنظیموي. د غاړې وهلو کولی شي پړسیدلي حوض په ځانګړي لوري کې جریان ته وهڅوي، د سوریو او سلیګ شاملول کم کړي؛ مرکب وهل کولی شي د څو اړخیز ګازو جریان له لارې د انرژۍ ویش متوازن کولو سره د ویلډ جوړښت یووالي ته وده ورکړي.

د وهلو اصلي طریقې عبارت دي له:

• کواکسیل وهل: د ګاز جریان د لیزر بیم سره په هم محوره توګه تولید کیږي، په متناسب ډول د پړسوب حوض پوښي، د لوړ سرعت ویلډینګ لپاره مناسب. د دې ګټه د پروسې لوړ ثبات دی، مګر د ګاز جریان ممکن د لیزر تمرکز سره مداخله وکړي. د مثال په توګه، کله چې په اتوماتیک ګالوانیز فولادو شیټ (1.2 ملي میتر) کې کواکسیل وهل کارول کیږي، د ویلډینګ سرعت 40 ملي میتر/سیکنډ ته لوړ کیدی شي، او د سپریټر کچه له 0.1 څخه کمه ده.

• په اړخونو کې وهل: د ګاز جریان د پړسیدلي حوض له اړخ څخه معرفي کیږي، کوم چې د پلازما یا لاندې ناپاکۍ په سمتي ډول لرې کولو لپاره کارول کیدی شي، د ژور نفوذ ویلډینګ لپاره مناسب. د مثال په توګه، کله چې په 12 ملي میتر ضخامت Q345 فولادو باندې د 30 درجې زاویه کې وهل کیږي، د ویلډ نفوذ 18٪ زیاتیږي، او د لاندې سوري کچه له 4٪ څخه 0.8٪ ته راټیټیږي.

• مرکب وهل: د کواکسیل او سایډ ویج وهلو سره یوځای کول، دا کولی شي په ورته وخت کې اکسیډیشن او پلازما مداخله ودروي. د مثال په توګه، د 3 ملي میتر ضخامت 6061 المونیم الیاژ لپاره چې د دوه ګوني نوزل ​​ډیزاین سره وي، د پوروسیټي کچه له 2.5٪ څخه 0.4٪ ته راټیټه شوې، او د کشش ځواک د اساس موادو 95٪ ته رسیږي.

د ویلډینګ کیفیت باندې د محافظتي ګاز اغیزه په بنسټیز ډول د هغې د انرژۍ لیږد تنظیم، د ویل شوي حوض ترموډینامیک، او کیمیاوي تعاملاتو څخه رامینځته کیږي:

۱. د انرژۍ لیږد: د هیلیم لوړ حرارتي چالکتیا د پړسیدلي حوض یخولو ته سرعت ورکوي، د تودوخې اغیزمن شوي زون (HAZ) پلنوالی کموي؛ د ارګون ټیټ حرارتي چالکتیا د پړسیدلي حوض د شتون وخت اوږدوي، کوم چې د پتلو تختو د سطحې جوړښت لپاره ګټور دی.

۲. د اوبو د حوض ثبات: د ګاز جریان د اوبو د حوض د قیر ځواک له لارې په جریان اغیزه کوي، او د جریان مناسبه کچه کولی شي د تودوخې مخه ونیسي؛ د جریان ډیروالی به د ورټیکس لامل شي، چې د ویلډ نیمګړتیاو لامل کیږي.

۳. کیمیاوي محافظت: غیر فعال ګازونه اکسیجن جلا کوي او د الیاژ عناصرو (لکه Cr، Al) د اکسیډیشن مخه نیسي؛ فعال ګازونه (لکه N₂) د جامد محلول پیاوړتیا یا مرکب جوړښت له لارې د ویلډ ځانګړتیاوې بدلوي، مګر غلظت باید په دقیق ډول کنټرول شي.