लेजर वेल्डिंग मशीनों के साथ कमजोर वेल्ड को कैसे ठीक करें?

लेजर वेल्डिंग में कमजोर वेल्ड के मूल कारणों की पहचान करना

जब उपयोग किया जाता है लेजर वेल्डिंग मशीनें , पहचानना कि वेल्ड क्यों विफल होते हैं, परिणामों में सुधार के लिए महत्वपूर्ण है। कमजोर जोड़ अक्सर चार रोकथाम योग्य समस्याओं से उत्पन्न होते हैं जिन्हें इंजीनियरों को व्यवस्थित ढंग से संबोधित करना चाहिए।

पोरोसिटी और गैस अंतर्ग्रहण: वेल्ड विफलता के प्रमुख कारक

फंसी हुई गैस के बुलबुले संरचनात्मक दृढ़ता को एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में लगभग 40% तक कम करते हुए सुसंगत वेल्ड बनाते हैं (2023 मटीरियल वेल्डिंग अध्ययन)। ऐसा तब होता है जब शील्डिंग गैस का प्रवाह अस्थिर होता है या नमी जैसे प्रदूषक वेल्डिंग के दौरान वाष्पित हो जाते हैं, जिससे स्टेनलेस स्टील में हाइड्रोजन के छोटे छोटे गुब्बारे बनते हैं जो तनाव के तहत भंगुर तिरछेपन का कारण बनते हैं।

वेल्ड शक्ति पर सतह संदूषण का प्रभाव

5 माइक्रोन जितनी पतली ऑक्साइड, तेल या धूल की परतें लेजर ऊर्जा अवशोषण में बाधा डालती हैं। 2024 के एक विश्लेषण में पाया गया कि सही ढंग से साफ न किए गए टाइटेनियम सतहों की तुलना में दूषित सतहों पर 28% कम तन्य शक्ति होती है। इन जोखिमों को खत्म करने के लिए औद्योगिक एसीटोन पोछना और लेजर एब्लेशन सिद्ध प्री-उपचार विधियां हैं।

जोड़ के डिजाइन में खामियां और खराब फिट-अप के कारण कमजोर जोड़

किनारों में असंगति या अत्यधिक अंतर (>0.2मिमी) लेजर किरण को सामग्री को विलय करने के बजाय अनियमितताओं को पार करने के लिए मजबूर करता है, जिससे ऊष्मा का असमान वितरण और तनाव संकेंद्रण के बिंदु उत्पन्न होते हैं। हाल के एक केस अध्ययन में दिखाया गया कि 30% ओवरलैप के साथ पुन: डिजाइन किए गए लैप जोड़ों ने ऑटोमोटिव बैटरी हाउसिंग में 90% थकान विफलता को खत्म कर दिया।

लेजर वेल्डिंग के दौरान अपर्याप्त फिक्सचर और अंतर नियंत्रण

प्रेसिजन टूलिंग स्थिति की त्रुटियों को 75% तक कम कर देती है, जबकि वास्तविक समय गैप निगरानी प्रणाली वेल्डिंग चक्र के दौरान स्वचालित रूप से लेजर फोकस को समायोजित करती है।

अधिकतम शक्ति के लिए लेजर वेल्डिंग मशीन के पैरामीटर्स का अनुकूलन

सामग्री की अनुकूलता के लिए लेजर पावर और पल्स आवृत्ति को समायोजित करना

लेजर वेल्डिंग को सही ढंग से करना शक्ति और पल्स सेटिंग्स को सही ढंग से करने से शुरू होता है। 2023 के हालिया शोध में कुछ दिलचस्प बातें सामने आईं जब शोधकर्ताओं ने 0.7 मिमी स्टेनलेस स्टील के साथ काम किया। जब वेल्डर्स ने शक्ति को लगभग 1750W तक बढ़ा दिया और पल्स को 9Hz पर सेट किया, तो परिणामी जोड़ 34% अधिक मजबूत थे जो कम सेटिंग्स के साथ हुए थे। लेकिन यहाँ एक सही संतुलन है। 1800W से ऊपर जाने पर धातु सिर्फ वाष्प में बदल जाती है और ठीक से वेल्ड नहीं हो पाती। 1670W से नीचे जाने पर वेल्ड पूरी तरह से फ्यूज नहीं होता। प्रत्येक पल्स की अवधि का भी महत्व है। 6 मिलीसेकंड से लेकर लगभग 10 मिलीसेकंड तक पल्स को बढ़ाने से नाजुक पतली धातुओं को पिघलाए बिना कार्य-वस्तु में अधिक ऊर्जा स्थानांतरित करने में मदद मिलती है।

दोषों को रोकने के लिए वेल्डिंग गति और ऊष्मा इनपुट का संतुलन बनाए रखना

आजकल लेजर वेल्डिंग उपकरण लगभग दोषहीन वेल्ड उत्पादित कर सकते हैं, यदि वे प्रति मिलीमीटर लगभग 25 जूल तक ऊष्मा निवेश बनाए रखें। इसका तरीका सही ढंग से गति को समायोजित करना है। उद्योग के परीक्षणों में पाया गया है कि 2 मिमी कार्बन स्टील के लिए, 2.2 किलोवाट के साथ लगभग 3.5 इंच प्रति सेकंड की गति से चलने पर लगभग 1.8 मिमी की सबसे अच्छी प्रवेश गहराई प्राप्त होती है। 4 इंच प्रति सेकंड से अधिक तेज गति पर जाने पर हमें ठंडे लैपिंग (कोल्ड लैपिंग) की समस्याएँ दिखाई देने लगती हैं। हालाँकि, 2 इंच प्रति सेकंड से नीचे जाने पर, एल्युमीनियम मिश्र धातुएँ विकृत होने की प्रवृत्ति रखती हैं। अच्छी खबर यह है कि नए सिस्टम में वास्तविक समय तापीय सेंसर लगे होते हैं, जो ऑपरेटरों को चल रहे वेल्डिंग कार्यों के दौरान लगभग एक दसवें सेकंड के भीतर पैरामीटर में बदलाव करने की अनुमति देते हैं।

निरंतर परिणामों के लिए सटीक बीम फोकस और स्पॉट व्यास समायोजन

यदि हम विभिन्न मटीरियल की मोटाई के साथ काम करते समय सुसंगत वेल्ड प्राप्त करना चाहते हैं, तो बीम फोकल बिंदु को लगभग 0.15 मिमी के भीतर दोनों ओर रहना चाहिए। जब 0.5 मिमी टाइटेनियम फॉइल जैसी पतली सामग्री के साथ काम कर रहे हों, तो स्पॉट आकार को लगभग 0.2 मिमी तक घटाने से ऊर्जा को बेहतर ढंग से केंद्रित करने में मदद मिलती है। लेकिन 4 मिमी तांबे के जोड़ों जैसी मोटी सामग्री के लिए, स्पॉट को लगभग 0.5 मिमी तक बढ़ाने से ऊष्मा को अधिक समान रूप से फैलाया जा सकता है। आजकल, उन्नत कॉलिमेटिंग लेंस लगभग 98% समरूपता वाली बीम बनाने में काफी अच्छे हो गए हैं। इससे मूल रूप से उन झंझट भरे गर्म बिंदुओं को खत्म कर दिया जाता है जो बीड प्रोफाइल के साथ समस्याएं पैदा करते हैं। और ऑटोमेटेड Z-अक्ष क्षतिपूर्ति प्रणालियों के साथ जुड़ने पर, इस सेटअप से ऊर्ध्वाधर वेल्डिंग के दौरान वेल्ड स्पैटर में लगभग दो तिहाई की कमी आती है। उत्पादन वातावरण में जहां गुणवत्ता नियंत्रण सबसे अधिक महत्वपूर्ण होता है, इससे बहुत बड़ा अंतर आता है।

उचित जोड़ तैयारी और सतह की स्वच्छता सुनिश्चित करना

मजबूत, टिकाऊ लेजर वेल्ड के लिए जोड़ डिजाइन में सर्वोत्तम प्रथाएं

प्रभावी जोड़ डिज़ाइन सामग्री की मोटाई और तापीय चालकता को समझकर शुरू होता है। लेजर वेल्डिंग मशीनें , V-ग्रूव या वर्गाकार बट जोड़ जैसी किनारे तैयारी तकनीकें खराब डिज़ाइन किए गए इंटरफेस की तुलना में प्रवेश गहराई में 15–20% का सुधार करती हैं (जर्नल ऑफ़ मटीरियल्स प्रोसेसिंग, 2024)। प्रमुख विचार इस प्रकार हैं:

• पूर्ण संलयन सुनिश्चित करने के लिए जोड़ अंतर ≤0.1 mm बनाए रखना
• लोड-बेअरिंग आवश्यकताओं के आधार पर जोड़ ज्यामिति (अतिव्याप्त, बट या फिलेट) का चयन करना
• दोहराई जा सकने वाली वेल्ड गुणवत्ता के लिए सीएनसी-मशीन किए गए किनारों का उपयोग करना

ऑक्सीकरण और अशुद्धियों को हटाने के लिए सतह सफाई तकनीक

तेल, ऑक्साइड और गंदगी जैसी अशुद्धियाँ वेल्ड शक्ति को 35% तक कम कर देती हैं, जैसा कि एक 2024 लेजर मटीरियल प्रिपरेशन अध्ययन के अनुसार है। महत्वपूर्ण सफाई विधियाँ इस प्रकार हैं:

सतह की खुरदरापन (Ra ≤ 3.2 µm) लगातार लेजर अवशोषण के लिए महत्वपूर्ण है।

वेल्डिंग से पहले इष्टतम फिट-अप और संरेखण प्राप्त करना

0.25 मिमी से अधिक विषमता से 60% मामलों में असममित वेल्ड पूल और अपूर्ण संलयन होता है। निम्नलिखित को बनाए रखने के लिए वास्तविक समय लेजर विस्थापन सेंसर या प्रिसिजन फिक्सचर का उपयोग करें:

• क्लैंपिंग के दौरान कोणीय विकृति <1°
• सुसंगत दबाव वितरण (±5% भिन्नता)
• वेल्ड पथ के साथ 0.05 मिमी के भीतर गैप एकरूपता

उचित संरेखण से ऑटोमोटिव लेजर वेल्डिंग अनुप्रयोगों में वेल्ड के बाद के पुनः कार्य में 40% की कमी आती है (ऑटोमोटिव मैन्युफैक्चरिंग सॉल्यूशंस, 2023)।

वेल्ड की गुणवत्ता में सुधार के लिए शील्डिंग गैसों का प्रभावी ढंग से उपयोग करना

सही शील्डिंग गैस (आर्गन, हीलियम, CO2) और प्रवाह दरों का चयन करना

लेजर वेल्डिंग के दौरान उपयोग की जाने वाली गैस के चयन से वेल्ड पूल की सुरक्षा और सामग्री में घुसपैठ की गहराई पर वास्तव में प्रभाव पड़ता है। आर्गन इसलिए बहुत अच्छा काम करता है क्योंकि यह टाइटेनियम जैसी प्रतिक्रियाशील धातुओं को हवा के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकने वाले स्थिर वातावरण का निर्माण करता है। दूसरी ओर, हीलियम में ऊष्मा के संचालन की इतनी उत्कृष्ट क्षमता होती है कि पिछले साल प्रकाशित कुछ हालिया अनुसंधान के अनुसार, मोटे एल्यूमीनियम के हिस्सों पर काम करते समय हमें लगभग 25 से 40 प्रतिशत अधिक गहराई तक संलयन प्राप्त करने में मदद मिलती है। हालाँकि, कार्बन स्टील के साथ काम करते समय, अधिकांश दुकानें CO₂ मिश्रण का उपयोग करती हैं क्योंकि वे ऑक्सीकरण से लड़ने में काफी अच्छा प्रदर्शन करते हैं और बजट को भी नहीं तोड़ते, हालाँकि उन प्रवाह दरों को बिल्कुल सही ढंग से सेट करना बिल्कुल आवश्यक है। विभिन्न उद्योग परीक्षणों से पता चलता है कि गैस के प्रवाह को लगभग 15 से 20 लीटर प्रति मिनट पर बनाए रखने से गलत तरीके से सेट करने की तुलना में वेल्ड के अंदर बुलबुले बनने की समस्या लगभग दो-तिहाई तक कम हो जाती है। और टर्बुलेंस से बचना भी महत्वपूर्ण है। यहाँ नोजल का आकार बहुत महत्वपूर्ण है। जटिल जोड़ों के लिए, 6 से 8 मिलीमीटर के बीच के छोटे नोजल का उपयोग करने से समग्र रूप से बेहतर कवरेज प्राप्त होता है।

ऑक्सीकरण और सम्मुखता को कम करने के लिए पूर्ण कवरेज सुनिश्चित करना

जब शील्डिंग गैस वेल्ड क्षेत्र को पूरी तरह से नहीं ढकती है, तो ऑक्सीकरण की समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जिससे उन अनुप्रयोगों में लगभग तीन चौथाई वेल्ड विफलताएं होती हैं, जहां शुद्धता सबसे अधिक महत्वपूर्ण होती है, जैसे मेडिकल उपकरण बनाना। बेहतर परिणाम प्राप्त करने के लिए, कई पेशेवर 15 से 20 डिग्री के बीच के कोण पर लैमिनर फ्लो नोजल के उपयोग की सिफारिश करते हैं, जो वास्तविक वेल्डिंग स्थान के सापेक्ष होता है। इससे कुछ लोगों द्वारा गैस कर्टन प्रभाव कही जाने वाली स्थिति बनती है, जो प्रक्रिया के दौरान गलित धातु की रक्षा करती है। यदि एक-दूसरे पर ओवरलैप होने वाले सीम पर काम कर रहे हैं, तो तकनीशियन अक्सर पाते हैं कि गैस प्रवाह दर में लगभग 10 से 15 प्रतिशत की वृद्धि करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि ऐसी स्थितियों में गैस अधिक फैल जाती है। वेल्डिंग के बाद क्या होता है, इसे देखने पर पता चलता है कि वेल्ड किए जा रहे पदार्थ से नोजल को लगभग 5 से 8 मिलीमीटर की दूरी पर रखने से ऑक्सीकरण के खिलाफ इष्टतम सुरक्षा प्राप्त होती है और साथ ही फिनिश किए गए उत्पाद पर स्पैटर के चिपकने की मात्रा भी कम होती है। ऑटोमोटिव बैटरी केसिंग जैसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, गैस प्रवाह की वास्तविक समय में निगरानी करने वाली प्रणालियों को स्थापित करना उचित होता है। ये प्रणाली प्लस या माइनस 5 प्रतिशत से अधिक प्रवाह परिवर्तन को पकड़ सकती हैं, जो वह मोड़ है जहां उत्पादन लाइनों पर वेल्ड दोष आम समस्याओं में बदलने लगते हैं।

निरीक्षण और परीक्षण के माध्यम से वेल्ड की अखंडता को सत्यापित करना

कमजोर वेल्ड क्षेत्रों का पता लगाने के लिए गैर-विनाशकारी परीक्षण विधियाँ

गैर-विनाशकारी परीक्षण विधियों का उपयोग करने से घटकों के कामकाज को नुकसान दिए बिना वेल्ड की विश्वसनीयता बनाए रखने में मदद मिलती है। अल्ट्रासाउंड तकनीक सतह के नीचे 0.05 मिमी मोटाई के छोटे दरारों का पता लगा सकती है। इस बीच, रेडियोग्राफी सामग्री के भीतर हवा के छोटे छिद्रों का पता लगाती है जो 3% से अधिक स्थान घेरते हैं—ये संख्याएँ विमानों या चिकित्सा उपकरणों जैसी चीजों में उपयोग किए जाने वाले लेजर वेल्डिंग उपकरणों के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण हैं। उद्योग की रिपोर्टों में संकेत दिया गया है कि लगभग 9 में से 10 वेल्ड विफलताएँ इसलिए होती हैं क्योंकि छोटी समस्याओं का शुरुआत में पता नहीं चल पाता। उद्योग के मानक दिशानिर्देशों के अनुसार उचित NDT प्रक्रियाएँ उत्पादन लाइनों पर बड़ी समस्याओं में बदलने से पहले उनमें से अधिकांश समस्याओं को रोक देंगी।

2024 NDT संस्थान के एक सर्वेक्षण में पता चला:

• हीलियम लीक परीक्षण निर्जल लेजर वेल्ड में 98% सीलिंग दोषों का पता लगाता है
• थर्मल इमेजिंग 0.2 सेकंड के चक्रों में ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र की अनियमितताओं की पहचान करती है
• धारावाही मिश्र धातुओं पर सतह दोष का पता लगाने में भँवर धारा प्रणाली 99.7% सटीकता प्राप्त करती है

वेल्डिंग के बाद के मूल्यांकन के आधार पर सुधारात्मक कार्यवाही लागू करना

वेल्ड दोषों का व्यवस्थित विश्लेषण निरंतर सुधार को बढ़ावा देता है। जब अल्ट्रासोनिक परीक्षण कमजोर जोड़ों का पता लगाता है—2023 ASNT डेटा के अनुसार टाइटेनियम लेजर वेल्डिंग के 18% मामलों में यह सामान्य है—तो समायोजित करें:

1. पल्स अवधि (पूर्ण संलयन के लिए ≤3 मिलीसेकंड बनाए रखें)
2. शील्डिंग गैस प्रवाह दर (>25 लीटर/मिनट ऑक्सीकरण रोकथाम के लिए)
3. बीम फोकस (सुसंगत प्रवेश के लिए ±0.1 मिमी सहिष्णुता)

अमेरिकन सोसाइटी ऑफ नॉनडिस्ट्रक्टिव टेस्टिंग के अनुसार, वास्तविक समय में निगरानी प्रणाली स्वचालित पैरामीटर समायोजन प्रोटोकॉल के साथ जुड़ने पर पुनः कार्य लागत में 62% की कमी करती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

लेजर वेल्डिंग में कमजोर वेल्ड का मुख्य कारण क्या है?

लेजर वेल्डिंग में कमजोर वेल्ड के मुख्य कारणों में छिद्रता और गैस का फँसना, सतह संदूषण, जोड़ डिजाइन में खामी, और अपर्याप्त फिक्सचर और गैप नियंत्रण शामिल हैं।

मैं लेजर वेल्डिंग में वेल्ड शक्ति में सुधार कैसे कर सकता हूँ?

वेल्ड सामर्थ्य में सुधार किया जा सकता है लेजर पावर और पल्स आवृत्ति को अनुकूलित करके, वेल्डिंग गति और ऊष्मा निवेश को समायोजित करके, संयुक्त तैयारी और सतह स्वच्छता को सुनिश्चित करके, और उपयुक्त शील्डिंग गैसों का प्रभावी ढंग से उपयोग करके।

वेल्ड निरीक्षण के लिए कौन सी गैर-विनाशकारी परीक्षण विधियाँ उपलब्ध हैं?

सामान्य गैर-विनाशकारी परीक्षण विधियों में अल्ट्रासाउंड परीक्षण, रेडियोग्राफी, हीलियम लीक परीक्षण, थर्मल इमेजिंग और भँवर धारा प्रणाली शामिल हैं।