3. لیزر ویلڈنگ کا عمل اور پیرامیٹر کی اصلاح
3.1 ویلڈنگ کا سامان اور سیٹ اپ
لیزر ویلڈنگ عام طور پر 2.5 کلو واٹ یا اس سے زیادہ کی حد میں زیادہ سے زیادہ پاور آؤٹ پٹ کے ساتھ خودکار لیزر ویلڈرز کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔ یہ عمل اکثر محیطی ہوا میں گیس کی حفاظت کے بغیر انجام دیا جاتا ہے، آپریشن کو آسان بناتے ہوئے اب بھی آواز کے جوڑوں کو حاصل کرتے ہیں۔ کلیدی سایڈست پیرامیٹرز میں لیزر پاور، ویلڈنگ کی رفتار، فوکس پوزیشن، اسپاٹ ڈائی میٹر، اور بیم واقعہ کا زاویہ شامل ہیں۔
3.2 تجرباتی مطالعات سے آپٹمائزڈ پیرامیٹرز
تجرباتی تحقیقات نے ویلڈنگ کے پیرامیٹرز اور مشترکہ کارکردگی کے درمیان واضح تعلق قائم کیا ہے۔ 30CrMo اسٹیل میٹرکس میں ہیرے کے حصوں کو ویلڈنگ کرنے کے لیے Cu-Co-Fe اور Ni-Cr-Cu پری-مشترک پاؤڈر ٹرانزیشن لیئر کو استعمال کرنے والے ایک مطالعہ میں، ویلڈنگ کی بہترین کارکردگی لیزر پاور پر حاصل کی گئی، 1600 منٹ ویلڈنگ کی رفتار 1600 ملی میٹر 819 MPa کی دانتوں کی مشغولیت کی طاقت۔
SYSWELD سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے عددی نقلی مطالعات نے ان پیرامیٹرز کو مزید بہتر کیا ہے۔ کراس-اسکیل ملٹی-فیلڈ کپلنگ ماڈل قائم کر کے جس میں درجہ حرارت کی فیلڈ، فیز ٹرانسفارمیشن، گرین مورفولوجی، سٹریس فیلڈ، اور تھکاوٹ کی کارکردگی شامل ہو، محققین نے طے کیا کہ 26 mm/s کی ویلڈنگ کی رفتار اور 1700 W کی طاقت نے ویلڈ سٹریس کو کم کیا، ڈیجیٹل والیوم اور CV ڈی کی قدر کو کم کیا . ویلڈنگ ٹیسٹوں نے اس بات کی تصدیق کی کہ 1700 W کی حالت نے دانتوں کی سب سے زیادہ طاقت پیدا کی، جو 1200 MPa تک پہنچ گئی۔
مختلف مطالعات (1600 W بمقابلہ. 1700 W) کے ذریعہ رپورٹ کردہ بہترین پیرامیٹرز کے درمیان معمولی فرق مادی ساخت، بلیڈ جیومیٹری، یا تجرباتی حالات میں فرق کو ظاہر کر سکتا ہے۔ بہر حال، شدت کی ترتیب میں مستقل مزاجی-تقریباً 1.6–1.7 kW پاور اور 23–26 mm/s رفتار-عمل کی اصلاح کے لیے مضبوط رہنمائی فراہم کرتی ہے۔
3.3 ویلڈنگ کے عمل کا عددی تخروپن
لیزر ویلڈنگ کی پیچیدگی-جس میں تھرمل، مکینیکل، اور میٹالرجیکل مظاہر شامل ہیں-عددی تخروپن کو عمل کے ڈیزائن اور اصلاح کے لیے ایک انمول ٹول بناتا ہے۔ اعلی درجے کے ماڈلز لیزر بیم پروفائل کی نمائندگی کرنے کے لیے ایک 3D گاوسی ہیٹ سورس استعمال کرتے ہیں، جو کہ اعلی-پاور لیزر سسٹمز میں پیدا ہونے والی غیر-یکساں توانائی کی تقسیم کے لیے اکاؤنٹنگ کرتے ہیں۔
بیم کوالٹی فیکٹر M²، جو ایک مثالی گاوسی پروفائل سے انحراف کو بیان کرتا ہے، ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ عملی طور پر، ہائی-پاور لیزر بیم اکثر M² کی قدروں کو 1.3 سے 2.0 تک ظاہر کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں ایک مرکزی چوٹی کے بجائے متعدد چوٹیوں کے ساتھ لمبے بیم پروفائلز ہوتے ہیں۔ یہ بگاڑ درجہ حرارت کے میدان اور پگھلے ہوئے پول جیومیٹری کو متاثر کرتے ہیں، بالآخر ویلڈ کے معیار اور مکینیکل خصوصیات کو متاثر کرتے ہیں۔ سمولیشن ماڈلز میں شامل کردہ تصحیح کے عوامل پیشین گوئی کی درستگی کو بہتر بناتے ہوئے دکھائے گئے ہیں، ایسے نتائج برآمد ہوتے ہیں جو تجرباتی ڈیٹا سے قریب سے میل کھاتے ہیں۔
تھرمل فیلڈ کیلکولیشن میں ویلڈ زون میں عارضی درجہ حرارت کی تقسیم کو حاصل کرنے کے لیے غیر لکیری حرارت کی منتقلی کی مساوات کو حل کرنا شامل ہے۔ سٹریس فیلڈ ماڈل کل تناؤ کو لچکدار تناؤ، پلاسٹک کے تناؤ، مرحلے کی تبدیلی-حوصلہ افزائی پلاسٹکٹی، اور تھرمل سٹرین کا مجموعہ سمجھتا ہے۔ اس طرح کی جامع ماڈلنگ بقایا تناؤ اور مائیکرو اسٹرکچرل ارتقاء کی پیشین گوئی کے قابل بناتی ہے، وسیع آزمائش-اور-غلطی کے تجربے کے بغیر بہترین ویلڈنگ کے پیرامیٹرز کے انتخاب میں رہنمائی کرتی ہے۔
4. مائیکرو اسٹرکچرل خصوصیات اور خواص
4.1 فیوژن زون اور حرارت-متاثرہ زون کا مائیکرو اسٹرکچر
لیزر- ویلڈڈ ڈائمنڈ آری بلیڈ کا مائیکرو اسٹرکچر مختلف زونز میں الگ الگ خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔ فیوژن زون (FZ) کو تانبے-اور لوہے سے بھرپور-علاقوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جس کی خصوصیت ظاہری ترجیحی سمت کے بغیر موٹے دانوں سے ہوتی ہے۔ اس مرحلے کی علیحدگی لیزر ویلڈنگ کی مخصوص غیر متوازن استحکام کی حالتوں سے پیدا ہوتی ہے، جہاں تیز ٹھنڈک کی شرح مکمل طور پر مرکب کی ہم آہنگی کو روکتی ہے۔
30CrMo اسٹیل سبسٹریٹ کا گرمی-متاثرہ زون (HAZ) ایک مختلف مائیکرو اسٹرکچر پیش کرتا ہے، بنیادی طور پر اعلی-سختی، ٹوٹنے والی بجھنے والی سوئی-جیسے مارٹینائٹ پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس خطے میں مائیکرو سختی تیزی سے بڑھ کر 550 HV تک پہنچ سکتی ہے۔ اس سختی کا نتیجہ تیز رفتار ٹھنڈک کی شرحوں سے ہوتا ہے جو اسٹیل میٹرکس میں مارٹینسیٹک تبدیلی کو اکساتا ہے، جس کے جوڑوں کی سختی اور کریکنگ حساسیت کے لیے اہم مضمرات ہوتے ہیں۔
فریکچر کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ ناکامی فیوژن زون اور حرارت سے متاثرہ زون کے درمیان کی حد پر ہوتی ہے، جہاں تناؤ کا ارتکاز سب سے زیادہ واضح ہوتا ہے۔ یہ مشاہدہ سخت HAZ کی حد کو کم کرنے اور انٹرفیشل تناؤ کے میلان کو کم کرنے کے لیے ویلڈنگ کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کی اہمیت کو واضح کرتا ہے۔
4.2 مکینیکل کارکردگی اور ناکامی کا طریقہ کار
لیزر- ویلڈڈ ڈائمنڈ آرا بلیڈ میں جوائنٹ کوالٹی کا جائزہ لینے کے لیے دانتوں کی مشغولیت کی طاقت بنیادی میٹرک کے طور پر کام کرتی ہے۔ جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، بہتر ویلڈنگ کے حالات 800 MPa سے زیادہ طاقت پیدا کر سکتے ہیں اور بعض صورتوں میں، 1200 MPa تک پہنچ سکتے ہیں۔ یہ اقدار روایتی شمولیت کے طریقوں سے حاصل کی جانے والی کارکردگی کے مقابلے میں کافی بہتری کی نمائندگی کرتی ہیں۔
کٹنگ آپریشنز کے دوران سائیکلک لوڈنگ کا تجربہ کرتے ہوئے، لیزر- ویلڈڈ جوڑوں کی تھکاوٹ کی کارکردگی ایک اور اہم غور ہے۔ زندگی کے چکر کی تشخیص کو شامل کرنے والے عددی نقالی نے شناخت کیا ہے کہ کم ہوئی DVC قدریں بہتر تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت کے ساتھ تعلق رکھتی ہیں، ڈیزائن کے مقصد کے طور پر تناؤ کو کم کرنے کے استعمال کی توثیق کرتی ہیں۔
مائیکرو اسٹرکچرل نقائص جیسے پورسٹی، خاص طور پر فیوژن زون میں، ترجیحی شگاف شروع کرنے والی جگہوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ منتقلی پرت کی کثافت کا کنٹرول اور عنصر کے بخارات کی روک تھام اس لیے قابل اعتماد مشترکہ کارکردگی کے حصول کے لیے ضروری ہے۔
