হারবিন ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি|লেজার রশ্মি দোলনের অধীনে লেজার ওয়্যার ফিলিং ওয়েল্ডিংয়ে প্রক্রিয়া স্থিতিশীলতার বিশ্লেষণ এবং উন্নতি

01 পেপার পরিচিতি:

Austenitic স্টেইনলেস স্টীল তার চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং জারা প্রতিরোধের কারণে পারমাণবিক শক্তি, জাহাজ নির্মাণ, এবং চাপ জাহাজের মতো গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই ক্ষেত্রগুলিতে পুরু-প্লেট স্ট্রাকচারাল উপাদানগুলির উত্পাদনের জন্য, উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের লেজার ঢালাই ঐতিহ্যগত আর্ক ওয়েল্ডিংয়ের তুলনায় সুবিধা প্রদান করে, যেমন কম তাপ ইনপুট এবং দ্রুত ঢালাই গতি, যা যৌথ কর্মক্ষমতা উন্নত করতে সাহায্য করে। যাইহোক, প্রথাগত লেজার তারের ঢালাই মোটা-প্লেট ন্যারো-গ্যাপ ওয়েল্ডিং এ প্রয়োগ করা হলে তা উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। একদিকে, গভীর অনুপ্রবেশ অর্জনের জন্য, ঢালাই প্রক্রিয়াটি সাধারণত "কীহোল" মোড ব্যবহার করে, তবে এই গভীর এবং সরু কীহোলটি অত্যন্ত অস্থির, ধসে পড়ার এবং গ্যাস আটকে যাওয়ার প্রবণ, যা ওয়েল্ডে প্রচুর সংখ্যক পোরোসিটি ত্রুটির দিকে পরিচালিত করে। অন্যদিকে, একটি আরও স্থিতিশীল "তাপ সঞ্চালন" মোড ব্যবহার করলে ছিদ্র কমাতে পারে, এর অনুপ্রবেশ গভীরতা খুবই অগভীর, যার ফলে ঢালাইয়ের দক্ষতা কম হয় এবং পুরু প্লেট ঢালাই সম্পূর্ণ করতে আরও বেশি ওয়েল্ড পাসের প্রয়োজন হয়। এটি শুধুমাত্র ক্রমবর্ধমান তাপ ইনপুট এবং অবশিষ্ট চাপ বাড়ায় না কিন্তু ঘনীভূত লেজার শক্তির কারণে খাঁজ সাইডওয়ালে ফিউশনের অভাবও হতে পারে। তাই, ঢালাইয়ের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করার সময় ছিদ্র এবং ফিউশনের অভাবের মতো ত্রুটিগুলি কীভাবে কার্যকরভাবে এড়ানো যায় তা একটি প্রযুক্তিগত বাধা যা পুরু প্লেট লেজার ঢালাইয়ের ক্ষেত্রে জরুরীভাবে সমাধান করা প্রয়োজন। উপরের চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলা করার জন্য, লেজার বিম দোলন প্রযুক্তি, একটি উন্নত শক্তি নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি হিসাবে, দুর্দান্ত সম্ভাবনা দেখায়। ঢালাই পথ বরাবর উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে লেজার রশ্মি দোদুল্যমান করে, লেজার শক্তির বিতরণ সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, এবং গলিত পুলের তরল গতিবিদ্যা আচরণ উন্নত করা যেতে পারে, এইভাবে ঢালাই প্রক্রিয়া এবং ঢালাই গঠনের স্থায়িত্বকে ইতিবাচকভাবে প্রভাবিত করে।

02 সম্পূর্ণ টেক্সট সারাংশ:

এই অধ্যয়নটি স্বজ্ঞাতভাবে দোলন প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য প্রভাবগুলি প্রদর্শন করে: দোলন ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততা প্রবর্তনের সাথে, সাধারণত প্রচলিত পদ্ধতিতে পাওয়া ঘন ছিদ্রগুলি কার্যকরভাবে দমন করা হয়, এমনকি সম্পূর্ণ নির্মূলের বিন্দু পর্যন্ত। যাইহোক, এই গবেষণার মূল্য এর চেয়ে অনেক বেশি; উচ্চ গতির ফটোগ্রাফির মতো উন্নত কৌশলগুলির মাধ্যমে অন্তর্নিহিত ভৌত প্রক্রিয়াগুলির গভীরে-উদ্ঘাটনের মধ্যে এর সারমর্ম নিহিত। গবেষণায় দেখা গেছে যে দোলন প্রযুক্তি দুটি উপায়ে ঢালাই প্রক্রিয়াটিকে নতুন আকার দেয়। প্রথমত, এটি মূলত গভীর, হিংস্রভাবে ওঠানামা করা "কীহোল" কে একটি বিস্তৃত, আরও স্থিতিশীল এবং দীর্ঘস্থায়ী গলিত চ্যানেলে রূপান্তরিত করে৷ এটি শুধুমাত্র উৎসে বুদবুদ গঠন কমায় না বরং, আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে, ইতিমধ্যে গঠিত বুদবুদগুলির জন্য পর্যাপ্ত ঊর্ধ্বগামী পালানোর পথ প্রদান করে। দ্বিতীয়ত, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন গলিত পুলে একটি শক্তিশালী ঘূর্ণি আলোড়ন সৃষ্টি করে। এই আলোড়নকারী ক্রিয়া, একদিকে, সমানভাবে খাঁজ সাইডওয়ালগুলিতে তাপ বিতরণ করে, সম্পূর্ণরূপে অসম্পূর্ণ ফিউশনের সমস্যা সমাধান করে; অন্যদিকে, এটি একটি আলোড়নকারীর মতো কাজ করে, গলিত পুলকে সক্রিয়ভাবে আন্দোলিত করে, বুদবুদকে দৃঢ়ীকরণের সামনে থেকে বিচ্ছিন্ন করতে সাহায্য করে এবং তাদের বহিষ্কারকে ত্বরান্বিত করে। তদ্ব্যতীত, এই শক্তিশালী গলিত পুল প্রবাহ ওয়েল্ড সীমের মাইক্রোস্ট্রাকচারকে অপ্টিমাইজ করে, মোটা কলামার দানার বৃদ্ধিতে বাধা দেয় এবং শস্য পরিশোধনকে উন্নীত করে, উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের ভিত্তি স্থাপন করে। অবশেষে, 40 মিমি পুরু ত্রুটি-মুক্ত ঢালাই জয়েন্টের সফল প্রস্তুতি, যা অ{14}}ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার ফলাফল দ্বারা প্রমাণিত, তত্ত্ব থেকে অনুশীলন পর্যন্ত এই প্রযুক্তির সম্পূর্ণ বন্ধ লুপকে শক্তিশালীভাবে নিশ্চিত করে, মোটা প্লেট লেজার ঢালাইয়ের প্রকৌশল প্রয়োগের জন্য অমূল্য তাত্ত্বিক নির্দেশিকা এবং প্রক্রিয়া সমাধান প্রদান করে।

03 চিত্র এবং পাঠ্য বিশ্লেষণ
চিত্র 1 স্পষ্টভাবে এই গবেষণায় ব্যবহৃত পরীক্ষামূলক সিস্টেম কনফিগারেশন দেখায়, যা সংকীর্ণ-গ্যাপ লেজার অসিলেটিং তারের-ফিড ওয়েল্ডিং নীতির একটি পরিকল্পিত চিত্র। বেশ কিছু মূল উপাদানকে বিশদভাবে চিত্রিত করা হয়েছে: একটি উচ্চ-শক্তির লেজার হেড উল্লম্বভাবে নিচের দিকে বিকিরণ করে, এর লেজার রশ্মি একটি সরু-গ্যাপ খাঁজ সহ একটি পুরু প্লেটের ওয়ার্কপিসে ফোকাস করে; একটি ওয়্যার ফিডিং মেকানিজম সুনির্দিষ্টভাবে লেজার রশ্মি এবং গলিত পুলের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া অঞ্চলে পাশ থেকে এবং সামনের দিক থেকে ঢালাই তারকে ফিড করে, যা জোড়ের জন্য ফিলার মেটাল প্রদান করে; একই সাথে, উচ্চ তাপমাত্রায় গলিত ধাতুকে অক্সিডাইজ করা থেকে রোধ করার জন্য একটি প্রতিরক্ষামূলক গ্যাসের অগ্রভাগ সমন্বিতভাবে বা পার্শ্বীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় গ্যাসকে উড়িয়ে দেয়। একটি বর্ধিত পরিকল্পিত বৃত্ত স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করে যে লেজার স্পট, ঢালাইয়ের দিক বরাবর চলার সময়, X-Y সমতলে একটি পূর্বনির্ধারিত ট্র্যাজেক্টোরি বরাবর উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পর্যায়ক্রমিক গতির মধ্য দিয়ে যায়।

চিত্র 2,

অ{0}}ধ্বংসাত্মক এক্স- রশ্মি পরিদর্শন চিত্রগুলির মাধ্যমে, পোরোসিটি ত্রুটিগুলি দমনে লেজার রশ্মির দোলনের নিষ্পত্তিমূলক ভূমিকা দৃশ্যতভাবে প্রকাশ করে। এই চিত্রটি সাধারণত বিভিন্ন ঢালাই অবস্থার অধীনে ঢালাইয়ের অভ্যন্তরীণ মানের তুলনা করে বিভিন্ন জুক্সটাপোজড এক্স- রশ্মির চিত্র নিয়ে গঠিত। বাম দিকের বেসলাইন নমুনা (দোলন ছাড়া) অসংখ্য ঘন ছিদ্রে ভরা একটি ওয়েল্ড সীম দেখায়। এই কালো দাগগুলি দেখায় যে ঐতিহ্যগত গভীর অনুপ্রবেশ ঢালাই মোডে, প্রচুর পরিমাণে গ্যাস দ্রুত শক্ত হয়ে যাওয়া ধাতু দ্বারা আটকা পড়ে এবং বন্দী হয়, যা গুরুতর ত্রুটির দিকে পরিচালিত করে। তবে ডানদিকের ছবিগুলো বিভিন্ন দোলন পরামিতি প্রয়োগ করার পর ফলাফল দেখায়। আমরা স্পষ্টভাবে লক্ষ্য করতে পারি যে দোলন প্রশস্ততা বৃদ্ধির সাথে সাথে ওয়েল্ড সিমের ছিদ্রের সংখ্যা তীব্রভাবে হ্রাস পায় এবং তাদের বন্টন স্প্যার্সার হয়ে যায়। যখন দোলন পরামিতিগুলি একটি নির্দিষ্ট মানের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়, তখন ওয়েল্ড সিমের পোরোসিটি ত্রুটিগুলি প্রায় সম্পূর্ণরূপে দূর হয়ে যায়, যার ফলে একটি ঘন এবং পরিষ্কার ওয়েল্ড সীম হয়। উপসংহার হল যে লেজার রশ্মি দোলন হল মোটা-প্লেট ন্যারো-গ্যাপ লেজার ওয়েল্ডিংয়ে পোরোসিটি ত্রুটিগুলি দমন করার একটি অত্যন্ত কার্যকর উপায়। এটি প্রমাণ করে যে শক্তি বন্টনকে যুক্তিসঙ্গতভাবে নিয়ন্ত্রণ করে, ঢালাই প্রক্রিয়ার স্থায়িত্ব মৌলিকভাবে উন্নত করা যেতে পারে, যা উচ্চমানের ঢালাই অর্জনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া পথ প্রদান করে।

ঢালাই প্রক্রিয়া চলাকালীন গলিত পুল পৃষ্ঠের "কীহোল" এর গতিশীল আচরণ ক্যাপচার এবং তুলনা করতে চিত্র 3 উচ্চ গতির ক্যামেরা প্রযুক্তি ব্যবহার করে। এই চিত্রে সাধারণত অনুক্রমিক ছবি বা ভিডিও ফ্রেমের দুটি সেট অন্তর্ভুক্ত থাকে। অ-দোলক অবস্থার অধীনে, চিত্রগুলি দেখায় যে কীহোল খোলার দিকটি খুব সংকীর্ণ এবং এর আকারবিদ্যা অত্যন্ত অস্থির, হিংসাত্মক ওঠানামা, ঘন ঘন সংকোচন এবং পতন প্রদর্শন করে৷ এই অস্থির আচরণ গলিত ধাতুর অশান্তি, রক্ষাকারী গ্যাসের প্রবেশ এবং বুদবুদ গঠনের সরাসরি কারণ। বিপরীতে, অপ্টিমাইজড দোলন পরামিতি প্রয়োগ করার পরে, কীহোল আকারবিদ্যা মৌলিকভাবে পরিবর্তিত হয়: এটির খোলা উল্লেখযোগ্যভাবে প্রশস্ত এবং বৃত্তাকার হয়ে ওঠে, এবং এটি একটি ব্যাপকভাবে বর্ধিত জীবনকাল সহ ঢালাই প্রক্রিয়া জুড়ে একটি অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল ফর্ম বজায় রাখে।

চিত্র 4 অপ্টিমাইজড লেজার অসিলেটিং ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে একটি 40 মিমি পুরু স্টেইনলেস স্টীল প্লেট বাট ঢালাইয়ের চূড়ান্ত ফলাফল দেখায়। এই চিত্রটি একটি ম্যাক্রোস্কোপিক ক্রস-বিভাগীয় মেটালোগ্রাফিক ছবি যা পালিশ করা এবং খোদাই করা ওয়েল্ড সীমের, সম্পূর্ণ জয়েন্ট এরিয়াকে নীচে থেকে উপরে পর্যন্ত প্রদর্শন করে। চিত্রটি দেখায় যে ওয়েল্ড সীম, ঢালাই পুঁতির কয়েক ডজন স্তর দ্বারা গঠিত, উভয় দিকের বেস মেটাল বেভেলের সাথে নিখুঁত ধাতব বন্ধন অর্জন করে, কোন দৃশ্যমান ত্রুটি যেমন ফিউশনের অভাব, স্ল্যাগ অন্তর্ভুক্তি বা ফাটল ছাড়াই। প্রতিটি ঝালাই পুঁতি স্তর অভিন্ন এবং ঘন, স্তরগুলির মধ্যে মসৃণ রূপান্তর সহ। আরও গুরুত্বপূর্ণ, এক্স-রশ্মি পরিদর্শন ফলাফলের সাথে মিলিত, এটি প্রমাণ করে যে ওয়েল্ড সিমের মধ্যে ছিদ্রগুলির মতো কোনও ভলিউম্যাট্রিক ত্রুটি নেই তার পুরো বেধ জুড়ে। এটি সফলভাবে যাচাই করে যে লেজার রশ্মি দোলন প্রযুক্তি শুধুমাত্র একক-পাস ওয়েল্ডিংয়েই চমৎকারভাবে পারফর্ম করে না কিন্তু অত্যন্ত চাহিদাপূর্ণ প্রয়োজনীয়তার সাথে পুরু প্লেটের মাল্টি-স্তর, মাল্টি-ওয়েল্ডিংয়ের ক্ষেত্রেও সফলভাবে প্রয়োগ করা যেতে পারে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে প্রযুক্তিটির একটি স্থিতিশীল প্রক্রিয়া উইন্ডো এবং ভাল পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা রয়েছে, যা প্রধান ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশন সমস্যাগুলি সমাধান করার দুর্দান্ত সম্ভাবনার অধিকারী, এবং পরীক্ষাগার গবেষণার ফলাফলগুলিকে একটি নির্ভরযোগ্য এবং উচ্চ মানের পুরু প্লেট ওয়েল্ডিং সমাধানে সফল রূপান্তরকে চিহ্নিত করে৷

04 উপসংহার:

এই কাগজটি পদ্ধতিগতভাবে 40mm পুরু 316L স্টেইনলেস স্টিলের সরু-গ্যাপ ওয়্যার-ফেড ওয়েল্ডিংয়ে মূল ত্রুটিগুলি (পোরোসিটি এবং ফিউশনের অভাব) মোকাবেলায় লেজার রশ্মি দোলন প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য কার্যকারিতা সম্পর্কে বিস্তারিত এবং যাচাই করে। প্রথাগত গভীর অনুপ্রবেশ ঢালাইয়ের চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করে, যা কীহোলের অস্থিরতার কারণে উল্লেখযোগ্য ছিদ্রে ভুগছে এবং ঘনীভূত শক্তির কারণে সৃষ্ট ফিউশনের অভাব, এই গবেষণাটি দেখায় যে লেজার রশ্মির উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি বৃত্তাকার দোলন প্রবর্তন করা ওয়েল্ডিং সীমের মধ্যে পোরোসিটি ত্রুটিগুলি সম্পূর্ণরূপে দূর করতে পারে এবং উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। মূল মানটি এর গভীরতা যান্ত্রিক বিশ্লেষণে- নিহিত। উচ্চ গতির ফটোগ্রাফি ব্যবহার করে, অধ্যয়নটি প্রকাশ করে যে দোলন প্রযুক্তি একটি গভীর, অস্থির কীহোল থেকে ঢালাই মোডকে একটি চওড়া, অগভীর, স্থিতিশীল এবং দীর্ঘস্থায়ী খোলা গলিত পুলে পরিণত করে। এই স্থিতিশীল গলিত চ্যানেলটি মৌলিকভাবে গ্যাসের প্রবেশকে হ্রাস করে এবং দুর্ঘটনাক্রমে গঠিত বুদবুদের জন্য পর্যাপ্ত পালানোর পথ এবং সময় প্রদান করে, এইভাবে কার্যকরভাবে গলিত পুলকে বিশুদ্ধ করে। একই সাথে, উচ্চ{13}}ফ্রিকোয়েন্সি দোলন গলিত পুলে একটি শক্তিশালী ঘূর্ণি আলোড়ন সৃষ্টি করে। এই সক্রিয় গলিত ধাতব প্রবাহ শুধুমাত্র খাঁজের পাশের ওয়ালগুলিতে আরও সমানভাবে তাপ বিতরণ করে না, ফিউশনের অভাবের ঝুঁকিকে মোকাবেলা করে, তবে নাড়ার মাধ্যমে অবশিষ্ট বুদবুদের ঊর্ধ্বমুখী চলাচলকেও ত্বরান্বিত করে। তদ্ব্যতীত, এই শক্তিশালী প্রবাহ ক্ষেত্রটি দৃঢ়ীকরণের সময় মোটা কলামার শস্যের ক্রমাগত বৃদ্ধিকে ব্যাহত করে, ওয়েল্ড সেন্টার অঞ্চলে ইকুয়েক্সড শস্য গঠনের প্রচার করে, শস্য পরিশোধন অর্জন করে এবং উন্নত যৌথ যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির ভিত্তি স্থাপন করে।