લેસર વેલ્ડીંગ - એલ્યુમિનિયમ એલોયના એડજસ્ટેબલ રીંગ મોડ (ARM) લેસર વેલ્ડીંગ પર ઓસીલેશન પેરામીટર્સનો પ્રભાવ

લેસર વેલ્ડીંગ - એલ્યુમિનિયમ એલોયના એડજસ્ટેબલ રીંગ મોડ (ARM) લેસર વેલ્ડીંગ પર ઓસીલેશન પેરામીટર્સનો પ્રભાવ

૧.અમૂર્ત

આ અભ્યાસ સપાટીની ગુણવત્તા, મેક્રો અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સ અને એડજસ્ટેબલ રિંગ મોડ (ARM) ની છિદ્રાળુતા પર ઓસિલેશન એમ્પ્લીટ્યુડ અને ફ્રીક્વન્સીની અસરોની તપાસ કરે છે.લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડેડA5083 એલ્યુમિનિયમ એલોય પ્લેટ્સ. પરિણામો દર્શાવે છે કે ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર અને આવર્તનમાં વધારો થવાથી, વેલ્ડ સપાટીની ગુણવત્તામાં સુધારો થાય છે. જેમ જેમ કંપનવિસ્તાર વધે છે, વેલ્ડ ક્રોસ-સેક્શન "ગોબ્લેટ" આકારથી "અર્ધચંદ્રાકાર" આકારમાં પરિવર્તિત થાય છે. માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ વિશ્લેષણ સૂચવે છે કે હલનચલન અસર અને ઠંડક દરમાં ઘટાડો વચ્ચેની સ્પર્ધાને કારણે ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર અને આવર્તનમાં વધારો થવા સાથે વેલ્ડનું અનાજ કદ ઘટતું નથી. ઓસિલેશન પરિમાણોમાં વધારો થવા સાથે વેલ્ડ છિદ્રાળુતા ઘટે છે, જ્યારે કંપનવિસ્તાર 2 મીમી હોય ત્યારે 0.22% ની અંતિમ છિદ્રાળુતા સુધી પહોંચે છે. ત્રિ-પરિમાણીય એક્સ-રે ટોમોગ્રાફી છિદ્ર વિતરણ પર ઓસિલેશનના પ્રભાવની પુષ્ટિ કરે છે: મોટા છિદ્રો પીગળેલા પૂલની પાછળ એકઠા થવાનું વલણ ધરાવે છે, જ્યારે નાના છિદ્રો વધુ સારી સમપ્રમાણતા દર્શાવે છે. આ સંશોધન A5083 એલ્યુમિનિયમ એલોય એપ્લિકેશન્સમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા લેસર વેલ્ડીંગ પ્રાપ્ત કરવા માટે ઓસિલેશન પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે મૂલ્યવાન આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે.

૨ ઉદ્યોગ પૃષ્ઠભૂમિ

એલ્યુમિનિયમ એલોયમાં હળવા વજન, ઉચ્ચ ચોક્કસ શક્તિ અને સારા કાટ પ્રતિકારના ફાયદા છે, અને તેનો ઉપયોગ ઓટોમોટિવ, હાઇ-સ્પીડ રેલ, એરોસ્પેસ અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. લેસર વેલ્ડીંગમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, નાના ગરમી-અસરગ્રસ્ત ઝોન અને નાના વેલ્ડીંગ વિકૃતિના ફાયદા છે. તેથી,લેસર વેલ્ડીંગ એ જાડા પ્લેટો માટે યોગ્ય એક આર્થિક વેલ્ડીંગ પદ્ધતિ છે., જે વેલ્ડ પાસની સંખ્યાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકે છે. એલ્યુમિનિયમ એલોયના લેસર વેલ્ડીંગમાં પોરોસિટી એક નોંધપાત્ર ખામી છે, જે વેલ્ડેડ સાંધાના યાંત્રિક ગુણધર્મોને ગંભીર અસર કરે છે. તેથી, છિદ્રાળુતા રચના ઘટાડવા અને દૂર કરવા માટે વ્યાપક અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યા છે, જેમાં શિલ્ડિંગ ગેસને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા, ડ્યુઅલ-બીમ ટેકનોલોજી લાગુ કરવા, મોડ્યુલેટેડ લેસર પાવર સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરવા અને ઓસીલેટીંગ બીમ પદ્ધતિઓ અપનાવવાનો સમાવેશ થાય છે. લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી લેસર વેલ્ડીંગના ફાયદાઓને તેની પોતાની લાક્ષણિકતાઓ સાથે જોડવાની ક્ષમતા માટે અલગ છે. લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ ફક્ત છિદ્રાળુતા ઘટાડી શકતો નથી પરંતુ વેલ્ડના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને પણ સુધારી શકે છે અને વેલ્ડ ગુણવત્તામાં વધારો કરી શકે છે. મોટી સંખ્યામાં અભ્યાસોએ મુખ્યત્વે લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગના વિવિધ પાસાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે, જેમાં છિદ્રાળુતા ઘટાડો, ઉર્જા વિતરણનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન, અનાજની રચનાનું શુદ્ધિકરણ અને પીગળેલા પૂલમાં ઓગળવાના પ્રવાહનું લાક્ષણિકતા શામેલ છે. લેસર ઊર્જાનું વિતરણ લેસર વેલ્ડીંગના તાપમાન વિતરણ અને ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ચોક્કસ ઓસીલેશન કંપનવિસ્તાર પર, સ્કેનિંગ આવર્તનમાં વધારા સાથે, વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા ઊંડા ઘૂંસપેંઠ વેલ્ડીંગથી અસ્થિર વેલ્ડીંગ અને અંતે ગરમી વહન વેલ્ડીંગમાં સંક્રમણ કરે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે સ્કેનીંગ એમ્પ્લીટ્યુડ અને ફ્રીક્વન્સીમાં વધારો કરવાથી વેલ્ડની પોરોસિટી ઓછી થઈ શકે છે, પરંતુ વેલ્ડના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં પણ નોંધપાત્ર ઘટાડો થઈ શકે છે, જેનાથી વેલ્ડના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં ઘટાડો થાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, એક એડજસ્ટેબલ રિંગ મોડ (ARM) લેસર વિકસાવવામાં આવ્યું છે, જે લેસર ઉર્જાને ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાવાળા કોર અને ઓછી ઉર્જા ઘનતાવાળા રિંગમાં વિભાજીત કરે છે, જેનો હેતુ કીહોલને સ્થિર કરવા અને વેલ્ડીંગ ગુણવત્તા સુધારવાનો છે. સંશોધકોએ વિવિધ કોર/રિંગ પાવર રેશિયો અને ઓસિલેશન પહોળાઈ હેઠળ 6xxx ઉચ્ચ-શક્તિવાળા એલ્યુમિનિયમ એલોયને વેલ્ડ કરવા માટે ARM લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ કર્યો છે. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે વેલ્ડ ભૂમિતિને અસર કરતું મુખ્ય પરિબળ કોર-રિંગ પાવર રેશિયોને બદલે ઓસીલેશન પહોળાઈ છે. જો કે, ઓસીલેશન અને ARM લેસરના સુપરપોઝિશન હેઠળ છિદ્ર વિતરણ અને તેના અવરોધ પદ્ધતિનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો નથી. આ પેપરમાં, વેલ્ડની પોરોસિટી ઘટાડવા, ઉચ્ચ ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ અને સારી વેલ્ડ ગુણવત્તા મેળવવા માટે એક નવી ARM લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી અપનાવવામાં આવી છે. વિવિધ ઓસીલેશન ફ્રીક્વન્સીઝ અને એમ્પ્લીટ્યુડ્સ હેઠળ લેસર ઉર્જા વિતરણ, પીગળેલા પૂલ ગતિશીલ વર્તન અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર પર એક વ્યાપક અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો છે.

૩ .પ્રાયોગિક ઉદ્દેશ્યો અને પ્રક્રિયાઓ

એલ્યુમિનિયમ એલોયને વેલ્ડ કરવા માટે ગોળાકાર લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. બેઝ મટીરીયલ (BM) 5083-O એલ્યુમિનિયમ એલોય હતું જેનું પરિમાણ 300mm × 100mm × 5mm (લંબાઈ × પહોળાઈ × જાડાઈ) હતું, અને તેની રાસાયણિક રચના કોષ્ટકમાં બતાવવામાં આવી છે. વેલ્ડીંગ પહેલાં, સપાટી ઓક્સાઇડ ફિલ્મ દૂર કરવા માટે નમૂનાઓને પોલિશ કરવામાં આવ્યા હતા, પછી સપાટી તેલ દૂર કરવા માટે 15 મિનિટ માટે અલ્ટ્રાસોનિક બાથમાં એસીટોનથી સાફ કરવામાં આવ્યા હતા.લેસર વેલ્ડીંગ સિસ્ટમમુખ્યત્વે કુકા રોબોટ, ટ્રુડિસ્ક 8001 ડિસ્ક લેસર અને 3D PFO ગેલ્વેનોમીટર સ્કેનરનો સમાવેશ થાય છે. ટ્રુડિસ્ક 8001 ડિસ્ક લેસરનો ઉપયોગ એડજસ્ટેબલ રિંગ મોડ લેસર સ્ત્રોત તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો, જેનો કોર/રિંગ ફાઇબર રેશિયો 100/400 μm અને મહત્તમ આઉટપુટ પાવર 8 kW (તરંગલંબાઇ 1030 nm, બીમ ગુણવત્તા પરિમાણ 4.0 mm·rad) હતો. લેસર બીમ એક કોર ભાગ અને એક રિંગ ભાગથી બનેલો છે, જ્યાં કેન્દ્રીય કોર ભાગમાં લેસર કીહોલ (લેસર ઊર્જાનો 60%) ઉત્પન્ન કરે છે, અને રિંગ ભાગમાં લેસર આકૃતિ (b) માં બતાવ્યા પ્રમાણે સારું તાપમાન વિતરણ (લેસર ઊર્જાનો 40%) સુનિશ્ચિત કરે છે. કોલિમેટર અને ફોકસિંગ લેન્સની ફોકલ લંબાઈ અનુક્રમે 138 mm અને 450 mm છે. વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ફેન્ટમ V1840 હાઇ-સ્પીડ કેમેરા અને કેવિલક્સ હાઇ-ફ્રિકવન્સી લાઇટ સોર્સનો ઉપયોગ રીઅલ-ટાઇમમાં વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયાનું નિરીક્ષણ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જેની શૂટિંગ ગતિ 5000 fps અને એક્સપોઝર સમય 1 μs હતો. આ અભ્યાસમાં, ગોળાકાર બીમ ઓસિલેશન ટ્રેજેક્ટરી, લેસર મૂવમેન્ટ પાથ અને તાત્કાલિક વેગ આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવ્યા છે.

૪ પરિણામો અને ચર્ચા

૪.૧ વેલ્ડ મોર્ફોલોજી લાક્ષણિકતાઓ વિવિધ લેસર ઓસિલેશન મોડ્સ હેઠળ વેલ્ડ સપાટીના મોર્ફોલોજી આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે પરંપરાગત સીધી-રેખા વેલ્ડિંગની વેલ્ડ સપાટી ખરબચડી (૭૮.૦૧ μm ની ખરબચડી) છે, જેમાં વેલ્ડ રિપલ્સની નબળી સાતત્ય અને અપૂરતી વેલ્ડ સ્પ્રેડ છે. અપૂરતી વેલ્ડ રચના, ગંભીર સ્પેટર અને અંડરકટ પણ જોવા મળ્યા હતા. ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર અને આવર્તનમાં વધારો થવા સાથે, વેલ્ડ સપાટી ગાઢ અને એકસમાન માછલીના ભીંગડા રજૂ કરે છે. ૦.૫ મીમી, ૧ મીમી અને ૨ મીમીના ઓસિલેશન કંપનવિસ્તારવાળા વેલ્ડની સપાટીની ખરબચડી અનુક્રમે ૮૦.૭૧ μm, ૪૯.૬૩ μm અને ૩૧.૧૨ μm છે. સ્પેટરને કારણે કોઈ અનિયમિતતા કે પ્રોટ્રુઝન નથી. પરિણામો દર્શાવે છે કે ઊંચી ઓસિલેશન આવર્તન વધુ નિયમિત પીગળેલા પૂલ પ્રવાહ, લેસર બીમની મજબૂત હલનચલન અસર અને વધુ આદર્શ વેલ્ડ સપાટી તરફ દોરી જાય છે. મૂળભૂત રીતે, લેસર વેલ્ડનો આકાર કારણભૂત રીતે લેસર બીમની હિલચાલ સાથે સંબંધિત છે. વેલ્ડીંગ દરમિયાન, ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર અને આવર્તનમાં ફેરફાર વેલ્ડીંગ ગતિમાં ફેરફાર કરે છે, જેનાથી લેસરની રેખીય ઉર્જા ઘનતા અને કુલ ગરમી ઇનપુટ પર અસર પડે છે. વેલ્ડનું ક્રોસ-સેક્શનલ મોર્ફોલોજી "ગોબ્લેટ" આકારનું છે, જેમાં બે ભાગોનો સમાવેશ થાય છે: નીચેનો ભાગ "સ્ટેમ" છે, અને ઉપરનો ભાગ "બાઉલ" છે. ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ અને "સ્ટેમ" ને અનુક્રમે H1 અને H2 તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવ્યા છે, અને વેલ્ડ ("બાઉલ") અને "સ્ટેમ" ની પહોળાઈ અનુક્રમે W1 અને W2 તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી છે. બંને વેલ્ડ પહોળાઈ W1 અને W2 ઓસિલેશન કંપનવિસ્તારના વધારા સાથે સુમેળમાં વધે છે, અને વેલ્ડ મોર્ફોલોજી ધીમે ધીમે "ગોબ્લેટ" આકારથી "અર્ધચંદ્રાકાર" આકારમાં પરિવર્તિત થાય છે. મહત્તમ લેસર ઉર્જા ઘનતા ટ્રેજેક્ટરી ઓવરલેપ પર દેખાય છે. આકૃતિઓ (b, d) અને (c, e) ની તુલના કરતા, તે જોઈ શકાય છે કે સ્કેનિંગ ફ્રીક્વન્સીમાં વધારો સ્કેનિંગ પાથ સાથે ટ્રેજેક્ટરી ઓવરલેપ વિસ્તારને વધારશે, જેનાથી લેસર ઉર્જા વિતરણ વધુ સમાન બનશે. જો કે, મહત્તમ ઉર્જા ઘનતામાં ઘટાડો વેલ્ડ ઊંડાઈમાં ઘટાડો તરફ દોરી જશે.

૪.૨ પીગળેલા પૂલનું વર્તન પીગળેલા પૂલના વર્તન પર સ્કેનિંગ પાથના પ્રભાવને સ્પષ્ટ કરવા માટે, પીગળેલા પૂલ અને કીહોલની ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયાનું અવલોકન કરવા માટે હાઇ-સ્પીડ કેમેરા સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આકૃતિ (a) સીધી-રેખા માર્ગ હેઠળ પીગળેલા પૂલની ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે. આકૃતિઓ (bf) વિવિધ ઓસિલેશન પરિમાણો હેઠળ પીગળેલા પૂલના ઉત્ક્રાંતિ આકૃતિઓ છે. ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી અને કંપનવિસ્તારમાં વધારો થવાથી, પીગળેલા પૂલનો પાછળનો ભાગ પીગળેલા પૂલની પહોળાઈના વિસ્તરણને કારણે વધુ ગોળાકાર બને છે. જેમ જેમ પીગળેલા પૂલની લંબાઈ વધે છે, તેમ તેમ પાછળના પ્રસાર દરમિયાન કીહોલ ફાટી નીકળવાથી થતી સપાટીની વધઘટ ઘટે છે. તેથી, પીગળેલા પ્રવાહી ધાતુ પીગળેલા પૂલના પાછળના છેડે સરળતાથી અને નિયમિતપણે ઘન બને છે, જે એકસમાન અને ગાઢ વેલ્ડ ફિશ સ્કેલ બનાવે છે. આકૃતિ લેસર વેલ્ડીંગ દરમિયાન કીહોલ ઓપનિંગ એરિયામાં ફેરફાર દર્શાવે છે, જે પીગળેલા પૂલની હાઇ-સ્પીડ ફોટોગ્રાફી છબીઓમાંથી લેવામાં આવે છે. આકૃતિ (a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, સીધી-રેખા વેલ્ડીંગ દરમિયાન, કીહોલ ઓપનિંગ કદ સ્પષ્ટ વધઘટ દર્શાવે છે. કીહોલ બંધ થવાના ઘણા કિસ્સાઓ (0 mm²) જોવા મળ્યા, જેમાં સરેરાશ કીહોલ ઓપનિંગ એરિયા 0.47 mm² હતો. ઓસિલેશન એમ્પ્લીટ્યુડમાં વધારો વધઘટ ઘટાડી શકે છે અને સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે. આનું કારણ એ છે કે ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગમાં, બંને બાજુ ઉર્જાનું મોટું પ્રમાણ વિતરિત થાય છે. તેથી, કીહોલ પરનું આઉટલેટ વિસ્તરે છે, અને ઓસિલેશન એમ્પ્લીટ્યુડ વધે છે, જેનાથી ઓપનિંગ એરિયા વધે છે. કંપનવિસ્તારમાં વધારો લેસર બીમની સ્ટીરિંગ રેન્જને વિસ્તૃત કરે છે, જેના કારણે કીહોલની સામયિક ગતિવિધિની ત્રિજ્યાનું વિસ્તરણ થાય છે. પીગળેલી ધાતુની સ્નિગ્ધતા અને કીહોલ દિવાલની નજીક કાર્યરત હાઇડ્રોડાયનેમિક દબાણને કારણે, કીહોલ ઓપનિંગની નજીક વેલ્ડિંગ પીગળેલા પૂલમાં એડી કરંટ હિલચાલ થાય છે. કીહોલ ઓપનિંગ એરિયાનું વિસ્તરણ તેની સ્થિરતા વધારે છે, પરપોટાનું નિર્માણ ટાળે છે અને આમ છિદ્રાળુતાને નોંધપાત્ર રીતે અટકાવે છે.

૪.૩ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર આકૃતિ વિવિધ ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સીઝ અને કંપનવિસ્તાર હેઠળ વેલ્ડ ક્રોસ-સેક્શનના EBSD મોર્ફોલોજી દર્શાવે છે. લેસર વેલ્ડની ફ્યુઝન લાઇનની નજીક, સ્તંભાકાર ડેન્ડ્રાઇટ અનાજ વેલ્ડ સેન્ટર તરફ વધે છે. આકૃતિ (a) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, "બાઉલ" અને "સ્ટેમ" પ્રદેશો વચ્ચે, સ્તંભાકાર અનાજ વિતરણમાં સ્પષ્ટ તફાવત જોઈ શકાય છે. સ્તંભાકાર અનાજ "બાઉલ" દિવાલ સાથે U-આકારમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે, જ્યારે "સ્ટેમ" પ્રદેશમાં, સ્તંભાકાર અનાજ ફ્યુઝન લાઇન સાથે U-આકારમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે. વેલ્ડના ઘનકરણ દરમિયાન, ફ્યુઝન ઝોનમાં આંશિક રીતે ઘન અનાજ ઘનકરણ આગળના ભાગ માટે ન્યુક્લિયેશન સાઇટ્સ તરીકે કાર્ય કરે છે અને મહત્તમ તાપમાન ઢાળની દિશામાં પીગળેલા પૂલ સીમા પર લંબરૂપ રીતે વધે છે. આ ઘટના એટલા માટે બને છે કારણ કે લેસરની ઉચ્ચ શક્તિ ઘનતા વેલ્ડિંગ પૂલની અંદર ઓવરહિટીંગ તરફ દોરી જાય છે. ઉચ્ચ થર્મલ ગ્રેડિયન્ટ G અને મધ્યમ વૃદ્ધિ દર R G/R ને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ટ્રાન્સફોર્મેશન માટે થ્રેશોલ્ડ કરતા વધારે બનાવે છે, જેના પરિણામે સ્તંભાકાર અનાજ બને છે. વેલ્ડ સેન્ટર પર તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ G ઘટે છે, જેના કારણે G/R ગુણોત્તર ધીમે ધીમે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ટ્રાન્સફોર્મેશન થ્રેશોલ્ડથી નીચે જાય છે, જે ઇક્વિએક્સ્ડ ગ્રેઇન્સમાં સંક્રમિત થાય છે. ઇક્વિએક્સ્ડ ગ્રેઇન "બાઉલ" અને "સ્ટેમ" બંનેના મધ્ય ભાગોમાં સ્થિત હોય છે. વેલ્ડનો "સ્ટેમ" સાંકડો અને બેઝ મટીરીયલની નજીક હોવાથી, તે ઠંડક દરમિયાન "બાઉલ" પ્રદેશ પહેલાં સંપૂર્ણપણે ઘન બને છે. ઘન બનેલો "સ્ટેમ" ભાગ "બાઉલ" ના તળિયે ન્યુક્લિયેશન સાઇટ તરીકે કાર્ય કરે છે, જે સ્તંભાકાર અનાજના ઉપરના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપે છે. આકૃતિ સીધી-રેખા અને ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગમાં લેસર બીમની સ્થિતિમાં સતત ફેરફાર મધ્યવર્તી પીગળેલા પૂલની લંબાઈમાં વધારો કરશે, પહેલાથી જ ઘન ધાતુને ફરીથી પીગળશે, પરિણામે અનાજ વૃદ્ધિ દર r માં ઘટાડો થશે. આનાથી નીચલા ઇક્વિએક્સ્ડ ગ્રેઇન ઝોનમાં G/R માં ઘટાડો થઈ શકે છે.

૪.૪ પોરોસિટી વિતરણ આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, વેલ્ડમાં છિદ્રોનું ત્રિ-પરિમાણીય વિતરણ મેળવવા માટે, વેલ્ડનું વ્યાપક નિરીક્ષણ કરવા માટે ત્રિ-પરિમાણીય એક્સ-રે ટોમોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. છિદ્રાળુતાની ગણતરી વેલ્ડના કુલ જથ્થા દ્વારા વિભાજીત છિદ્રોના કુલ જથ્થા તરીકે કરવામાં આવે છે. સીધી-રેખા લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડ અને ગોળાકાર લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડના છિદ્ર આકારશાસ્ત્ર અને વિતરણની તુલના કરીને, એવું જાણવા મળ્યું છે કે સીધી-રેખા લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડમાં વધુ મોટા-વોલ્યુમ છિદ્રો હોય છે, જેની છિદ્રાળુતા 2.49% હોય છે, જે ગોળાકાર કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડ્સ. આકૃતિઓ (b, c) અને (d, e) ની સરખામણી કરીને, તે જોઈ શકાય છે કે ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી વધારવાથી છિદ્રોની રચના અટકાવવામાં મદદ મળે છે. આકૃતિઓ (b, d) અને (c, e) ની સરખામણી કરીને, તે જોઈ શકાય છે કે ઓસિલેશન કંપનવિસ્તારમાં વધારો પણ છિદ્ર રચનાને અટકાવવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. જ્યારે ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર 2 મીમી (આકૃતિ (f)) સુધી વધુ વધારવામાં આવે છે, ત્યારે છિદ્રાળુતા વધુ ઘટીને 0.22% થાય છે, જેનાથી ફક્ત નાના-વોલ્યુમ અને નાના છિદ્રો જ રહે છે. આકૃતિ વેલ્ડ સેન્ટરલાઇનથી અલગ અલગ અંતરે છિદ્ર વિસ્તાર વિતરણ દર્શાવે છે, જે છિદ્ર વિસ્તારના કદના આધારે છિદ્રાળુતા દર્શાવે છે. સીધી-રેખા વેલ્ડીંગ માટે, છિદ્ર વિસ્તાર વેલ્ડ સેન્ટરલાઇન સાથે સમપ્રમાણરીતે વિતરિત થાય છે, અને વેલ્ડ સેન્ટરલાઇનથી અંતર વધતા ધીમે ધીમે ઘટે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે કીહોલ-પ્રેરિત છિદ્રો મુખ્યત્વે વેલ્ડ સેન્ટરલાઇન પર પીગળેલા પૂલના પાછળના ભાગમાં કેન્દ્રિત હોય છે. લેસર ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગ માટે, છિદ્ર વિતરણની સમપ્રમાણતા નબળી પડે છે. આકૃતિ વેલ્ડ સપાટીથી અલગ અલગ અંતરે છિદ્ર વિસ્તાર દર્શાવે છે, જ્યાં લાલ રેખા "બાઉલ" અને "સ્ટેમ" પ્રદેશો વચ્ચેની સીમા દર્શાવે છે. પ્રબળ મોટા છિદ્રો (આકૃતિઓ (ac)) ના કિસ્સામાં, સીમાની ઉપરનો છિદ્ર વિસ્તાર 85% થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે. આનું કારણ એ છે કે લાંબી ઇટુડિનલ સીમા પર સમોચ્ચ સંક્રમણ વેલ્ડ પૂલમાં પરપોટા ફસાવવાની શક્યતા વધુ હોય છે, અને ફસાયેલા પરપોટા ઉછાળાના પ્રભાવ હેઠળ ઉપર તરફ સ્થળાંતર કરે છે. પ્રબળ નાના છિદ્રો (આકૃતિઓ (df)) ના કિસ્સામાં, છિદ્રો સીમા રેખાથી 0.5 મીમી નીચે વિસ્તારમાં કેન્દ્રિત હોય છે. ટૂંકા ઠંડક સમય અને નાના ઉપર તરફ વિસ્થાપન આ ઘટનાના કારણો હોઈ શકે છે.

૫ તારણો

(1) વિવિધ લેસર ઓસિલેશન મોડ્સ વેલ્ડ સપાટી પર સ્પષ્ટ અસરો ધરાવે છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર અને આવર્તન સપાટીની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે, જ્યારે વધુ પડતા મોટા ઓસિલેશન પરિમાણો ખરબચડીતા વધારી શકે છે અને અંતર્મુખ ખામીઓનું કારણ બની શકે છે.

(2) વેલ્ડનો આકાર મુખ્યત્વે લેસર ઓસિલેશન પરિમાણો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે વેલ્ડીંગ ગતિ, ઉર્જા વિતરણ અને કુલ ગરમી ઇનપુટને અસર કરે છે. ઓસિલેશન કંપનવિસ્તારમાં વધારો થતાં, વેલ્ડ મોર્ફોલોજી "ગોબ્લેટ" થી "અર્ધચંદ્રાકાર" માં બદલાય છે, અને પાસા ગુણોત્તર ઘટે છે.

(૩) ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર અને આવર્તનમાં વધારો થતાં, પીગળેલા પૂલ પહોળા થાય છે અને પાછળનો ભાગ ગોળાકાર બને છે. ઓસિલેશન અસર પીગળેલા પૂલની લંબાઈમાં વધારો કરે છે, જે બબલ એસ્કેપ અને એકસમાન ઘનકરણ માટે ફાયદાકારક છે. સીધી-રેખા વેલ્ડીંગ દરમિયાન, કીહોલ ઓપનિંગ એરિયા વધઘટ થાય છે; પ્રમાણમાં કહીએ તો, આ વધઘટ ઘટાડી શકાય છે, જેનાથી વેલ્ડીંગ સ્થિરતામાં સુધારો થાય છે.

(૪) ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર અને આવર્તન વધવાથી થર્મલ ગ્રેડિયન્ટ અને વૃદ્ધિ દર બંનેમાં ઘટાડો થાય છે, જે મોટા અનાજના કદના નિર્માણ માટે ફાયદાકારક છે. જો કે, લેસર સ્ટીરિંગ અસર અનાજના કદને શુદ્ધ કરવા અને ટેક્સચર મજબૂતાઈ સુધારવા માટે અનુકૂળ છે. વિવિધ લેસર પરિમાણો હેઠળ, વેલ્ડ કઠિનતા પ્રમાણમાં સ્થિર રહે છે, જે બેઝ મટિરિયલ કરતા થોડી ઓછી હોય છે, જે મેગ્નેશિયમના બાષ્પીભવનના નુકશાનને કારણે હોઈ શકે છે.

(૫) ત્રિ-પરિમાણીય એક્સ-રે ટોમોગ્રાફી દર્શાવે છે કે સીધી-રેખા વેલ્ડીંગમાં ઓસીલેટીંગ વેલ્ડીંગ કરતા વધુ છિદ્રાળુતા (૨.૪૯%) અને છિદ્રોનું પ્રમાણ વધારે હોય છે. ઓસીલેટીંગ પરિમાણોમાં વધારો છિદ્રાળુતાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે, જ્યારે કંપનવિસ્તાર 2 મીમી હોય ત્યારે 0.22% સુધી પણ પહોંચે છે. છિદ્ર વિસ્તારનું વિતરણ ઓસીલેટેશન સાથે બદલાય છે: મોટા છિદ્રો પીગળેલા પૂલની પાછળ ભેગા થાય છે, અને નાના છિદ્રોમાં વધુ સારી સમપ્રમાણતા હોય છે. મોટા છિદ્રો મુખ્યત્વે "બાઉલ" અને "સ્ટેમ" પ્રદેશો વચ્ચેની સીમા ઉપર વિતરિત થાય છે, જ્યારે નાના છિદ્રો સીમા નીચે કેન્દ્રિત હોય છે.