लेजर वेल्डिंग एक उच्च ऊर्जा-घनत्व वेल्डिंग विधि है जिसकी विशेषता केंद्रित ऊष्मा इनपुट, संकीर्ण वेल्ड सीम और कम विरूपण है, और इसका व्यापक रूप से धातु प्रसंस्करण उद्योगों में उपयोग किया जाता है। वेल्डिंग के दौरान, यदि वेल्ड क्षेत्र ऑक्सीजन या ऑक्सीकरण गैसों के संपर्क में आता है, तो ऑक्सीकरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप काले, पीले, नीले या ऑक्साइड-रंग की वेल्ड सतहें बनती हैं, जो यांत्रिक प्रदर्शन और उपस्थिति की गुणवत्ता को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती हैं। यह लेख सामग्री विशेषताओं, पर्यावरणीय कारकों, गैस परिरक्षण और प्रक्रिया मापदंडों के दृष्टिकोण से वेल्ड ऑक्सीकरण के मुख्य कारणों का विश्लेषण करता है।
1. वेल्ड ऑक्सीकरण का बुनियादी तंत्र
वेल्ड ऑक्सीकरण तब होता है जब उच्च तापमान वाली धातु ऑक्सीजन या ऑक्सीकरण गैसों के साथ प्रतिक्रिया करती है। लेजर वेल्डिंग क्षेत्र का तापमान 1000℃–3000℃ तक पहुँच सकता है, और पिघला हुआ पूल और ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र तापीय रूप से सक्रिय अवस्था में रहते हैं, जो ऑक्सीजन के प्रवेश और ऑक्साइड परतों के निर्माण की प्रवृत्ति को बढ़ाता है। सामान्य ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं:
धातु + O₂ → धातु ऑक्साइड
मिश्रण तत्वों का अधिमान्य ऑक्सीकरण (जैसे, Cr, Mn, Ti, Al)
इसलिए, ऑक्सीकरण की डिग्री तापमान, सामग्री संरचना और ऑक्सीजन सांद्रता से निकटता से संबंधित है।
2. वेल्ड ऑक्सीकरण के मुख्य कारण
(1) अपर्याप्त गैस परिरक्षण
यह लेजर वेल्डिंग के दौरान ऑक्सीकरण का सबसे आम कारण है और आमतौर पर इसमें शामिल है:
अपर्याप्त गैस प्रवाह, जिसके परिणामस्वरूप अपूर्ण ऑक्सीजन अलगाव होता है
अनुचित नोजल कोण के कारण अपूर्ण कवरेज
अनुचित गैस प्रकार (उदाहरण के लिए, आर्गन की तुलना में नाइट्रोजन कम निष्क्रिय होना)
गैस डिफ्यूज़र या परिरक्षण संरचना की अपर्याप्तता
परिरक्षण गैसों की सामान्य एंटी-ऑक्सीकरण प्रभावशीलता लगभग है:
आर्गन ＞ हीलियम ＞ नाइट्रोजन ＞ कोई परिरक्षण नहीं
यदि परिरक्षण अपर्याप्त है, तो ठंडा होने के दौरान पिघला हुआ पूल हवा के संपर्क में आ जाता है, जिससे ऑक्सीकरण बढ़ जाता है।
(2) वेल्डिंग वातावरण में उच्च ऑक्सीजन सांद्रता
यदि वेल्डिंग वातावरण में खराब वेंटिलेशन या कम गैस शुद्धता के कारण अत्यधिक ऑक्सीजन है, तो परिरक्षण प्रभावशीलता कम हो जाती है। सामान्य स्थितियों में शामिल हैं:
अत्यधिक ऑक्सीजन सामग्री के साथ कम शुद्धता वाली परिरक्षण गैस
परिवेशी वायु प्रवाह वेल्ड क्षेत्र में ऑक्सीजन का परिचय देता है
गैस लाइन रिसाव हवा का परिचय देता है
उदाहरण के लिए, यदि औद्योगिक आर्गन शुद्धता 99.99% से कम है, तो वेल्ड ऑक्सीकरण काफी बढ़ सकता है।
(3) उच्च ऑक्सीकरण प्रवृत्ति वाली सामग्री
विभिन्न सामग्रियां अलग-अलग रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता प्रदर्शित करती हैं। निम्नलिखित तत्वों वाली धातुएं ऑक्सीकरण के लिए अधिक प्रवण होती हैं:
Cr, Mn, Si, Al, Ti और अन्य सक्रिय तत्व
उच्च-मैंगनीज स्टील, स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम मिश्र धातुएं और मैग्नीशियम मिश्र धातुएं
उदाहरण:
स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम होता है, जो 600℃ से ऊपर क्रोमियम ऑक्साइड बनाता है, जिससे मलिनकिरण होता है।
टाइटेनियम मिश्र धातुएं 400℃ से ऊपर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, जिससे वेल्ड मलिनकिरण और भंगुरता होती है।
इसलिए, सामग्री विशेषताएं ऑक्सीकरण व्यवहार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
(4) अत्यधिक लेजर ऊष्मा इनपुट
ऊष्मा इनपुट पिघले हुए पूल के तापमान और अवधि को निर्धारित करता है। अत्यधिक ऊष्मा इनपुट का कारण बनता है:
उच्च पिघला हुआ पूल तापमान और तीव्र ऑक्सीकरण
लंबे समय तक ठंडा होने का समय, ऑक्सीकरण एक्सपोजर विंडो में वृद्धि
परिणामस्वरूप वेल्ड मलिनकिरण अक्सर इस क्रम का अनुसरण करता है:
सोना → नीला → बैंगनी → ग्रे/काला
गहरे रंग आमतौर पर उच्च ऑक्सीकरण स्तरों को इंगित करते हैं।
(5) कम वेल्डिंग गति
वेल्डिंग गति पिघले हुए पूल के एक्सपोजर समय के विपरीत आनुपातिक है:
धीमी गति → लंबा एक्सपोजर → ऑक्सीकरण में वृद्धि
तेज़ गति → छोटा एक्सपोजर → ऑक्सीकरण में कमी
ऑक्सीकरण मलिनकिरण विशेष रूप से कम यात्रा गति पर पतली-शीट वेल्डिंग में आम है।
(6) पोस्ट-वेल्ड परिरक्षण का अभाव
कुछ सामग्रियों को ठंडा होने के दौरान पोस्ट-वेल्ड परिरक्षण की आवश्यकता होती है; अन्यथा, ऑक्सीकरण हो सकता है जबकि सामग्री गर्म रहती है। विशिष्ट मामलों में शामिल हैं:
टाइटेनियम मिश्र धातुएं, जिसके लिए ट्रेलिंग गैस परिरक्षण की आवश्यकता होती है
स्टेनलेस स्टील टयूबिंग, जिसके लिए आंतरिक परिरक्षण (आर्गन बैक पर्जिंग) की आवश्यकता होती है
अपर्याप्त पोस्ट परिरक्षण दृश्य तापीय मलिनकिरण और ऑक्साइड परतों का परिणाम है।
3. वेल्ड ऑक्सीकरण के प्रभाव
वेल्ड ऑक्सीकरण न केवल उपस्थिति को प्रभावित करता है बल्कि इसका कारण भी बन सकता है:
कम संक्षारण प्रतिरोध (क्रोमियम ऑक्सीकरण स्टेनलेस स्टील पैसिवेशन को कम करता है)
कम लचीलापन और क्रूरता (उदाहरण के लिए, टाइटेनियम भंगुरता)
बढ़ी हुई दरार संवेदनशीलता
कम थकान प्रदर्शन
बढ़ी हुई पोस्ट-प्रोसेसिंग आवश्यकताएं (एसिड पिकलिंग या यांत्रिक निष्कासन)
इसलिए, उच्च वेल्ड गुणवत्ता आवश्यकताओं वाले उद्योगों को ऑक्सीकरण स्तरों को नियंत्रित करना चाहिए।
लेजर वेल्डिंग के दौरान वेल्ड ऑक्सीकरण मुख्य रूप से अपर्याप्त परिरक्षण, सामग्री ऑक्सीकरण प्रवृत्ति, उच्च पर्यावरणीय ऑक्सीजन स्तर, उच्च ऊष्मा इनपुट और अनुचित वेल्डिंग गति के कारण होता है। ऑक्सीकरण को कम करने के लिए, गैस परिरक्षण रणनीतियों, प्रक्रिया मापदंडों, उपकरण डिजाइन और पर्यावरणीय स्थितियों को संयोजन में अनुकूलित किया जाना चाहिए।