लेज़र-वेल्डिंग

लेजर बीम वेल्डिंग↗ बाकी सभी आर्क तरीकों से बिल्कुल अलग काम करती है: यहाँ कोई आर्क↗ नहीं पिघलता, बल्कि एक केंद्रित लेज़र बीम पिघलता है। बीम अपनी ऊर्जा एक मिलीमीटर के हज़ारवें हिस्से जितने छोटे बिंदु पर केंद्रित करती है — ऊर्जा घनत्व इतना ज़्यादा होता है कि धातु वहीं तुरंत वाष्प बन जाती है और एक "भाप नाली" (Keyhole) बन जाती है। लेज़र सामग्री में "धँस" जाती है, और फोकस के पीछे पिघला हुआ धातु फिर से जुड़कर वेल्ड बन जाता है।

नतीजा SMAW (स्टिक) का बिल्कुल उल्टा है:

• बेहद पतले, गहरे वेल्ड: गहराई से चौड़ाई का अनुपात 10:1 या ज़्यादा हो सकता है।

• न्यूनतम ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र↗: गर्मी एक बिंदु पर केंद्रित रहती है, बाकी हिस्सा ठंडा रहता है — मुश्किल से विकृति, मुश्किल से ढाँचे में बदलाव।

• सबसे तेज़ रफ़्तार: पतली चादरें सेकंड के हज़ारवें हिस्से में वेल्ड हो जाती हैं।

इसके अलावा: बिना संपर्क। लेज़र को न इलेक्ट्रोड चाहिए, न तार का संपर्क, न वर्कपीस पर बर्नर। इससे मुश्किल जगहों पर वेल्डिंग↗ और रोबोट से परफेक्ट ऑटोमेशन मुमकिन होता है।

कौन-कौन से लेज़र हैं?

इन्हें उस माध्यम से पहचाना जाता है जो रोशनी पैदा करता है:

• CO₂ लेज़र (10,6 µm): मोटी स्टील चादरों के लिए क्लासिक। लंबे समय तक स्टैंडर्ड रहा, आज वेल्डिंग तकनीक में काफ़ी हद तक इसकी जगह दूसरों ने ले ली है।

• फाइबर लेज़र (लगभग 1,06 µm): आधुनिक स्टैंडर्ड। कॉम्पैक्ट, सबसे ज़्यादा एफिशिएंसी, रोशनी को ग्लास फाइबर से मोड़ा जा सकता है। रोबोट और बारीक वेल्ड के लिए आदर्श।

• डिस्क लेज़र (लगभग 1,03 µm): बेहतरीन बीम क्वालिटी के साथ बहुत ज़्यादा पावर — मोटी चादरों और तेज़ रफ़्तार के लिए।

• डायोड लेज़र: सीधे सेमीकंडक्टर से, नरम बीम — ज़्यादातर ब्रेज़िंग और सरफेसिंग के लिए।

पहले Nd:YAG ठोस लेज़र (1,06 µm) भी एक पुल समाधान के तौर पर था; आज फाइबर और डिस्क लेज़र हावी हैं।

वाट क्यों, एम्पीयर क्यों नहीं?

क्योंकि ये दो अलग भौतिक राशियाँ हैं। आर्क↗ में पावर = करंट गुणा वोल्टेज — और चूँकि आर्क वोल्टेज लगभग स्थिर रहता है (20–40 V), एम्पीयर में करंट सीधे गर्मी को नियंत्रित करता है। लेज़र में बीम रोशनी (फोटॉन) देती है, बिजली का करंट नहीं — सीधे मापी जाने वाली राशि है ऑप्टिकल पावर = ऊर्जा प्रति सेकंड = वाट। बीम में "करंट" जैसा कुछ होता ही नहीं। मशीन सॉकेट से बिजली की पावर (वाट में भी) लेती है, लेकिन 30–50 % एफिशिएंसी से उसे लेज़र रोशनी में बदलती है। इसलिए लेज़र को उसकी ऑप्टिकल आउटपुट पावर के हिसाब से वाट में बाँटा जाता है — आम तौर पर 0,5–20 kW, चादर की मोटाई के हिसाब से।

कौन-सी गैस इस्तेमाल होती है?

प्रोसेस/शील्डिंग गैस↗ का लेज़र में दो काम है: यह वेल्ड पूल को ऑक्सीडेशन से बचाती है और वेल्ड के ऊपर बनने वाले प्लाज़्मा बादल को कंट्रोल करती है, जो बीम को कमज़ोर करता है:

• हीलियम: प्लाज़्मा को सबसे अच्छे से दबाती है — गहरी वेल्डिंग के लिए, खासकर CO₂ लेज़र में।

• आर्गन: स्टील और स्टेनलेस स्टील पर फाइबर और डिस्क लेज़र के लिए स्टैंडर्ड।

• नाइट्रोजन: स्टेनलेस स्टील के लिए (ढाँचे को स्थिर करती है), लेकिन पोरसिटी का खतरा।

• जस्ता-लेपित चादरें: खास गैस मिश्रण, क्योंकि उड़ता जस्ता वेल्ड को चीर सकता है।

दो बुनियादी तरीके:

• कंडक्शन वेल्डिंग: कम पावर पर बीम सिर्फ़ सतह पिघलाती है — चौड़े, उथले, चिकने वेल्ड, ब्रेज़िंग जैसे।

• डीप वेल्डिंग (Keyhole): ज़्यादा पावर पर बीम सामग्री को भेद देती है — गहरे, पतले वेल्ड स्ट्रक्चरल जोड़ों के लिए।

इस्तेमाल की जगहें प्रिसिज़न और सीरीज़ प्रोडक्शन की दुनिया हैं: ऑटोमोबाइल (बॉडी पार्ट्स, गियरबॉक्स), बैटरी सेल, इलेक्ट्रॉनिक्स केस, मेडिकल टेक्नोलॉजी के पार्ट्स और हर वो जगह जहाँ विकृति समस्या होती।

कीमत: मशीनें महँगी हैं, वेल्ड की तैयारी सटीक होनी चाहिए (गैप लगभग शून्य), और सुरक्षा के लिए लेज़र क्लास 4 बंद केबिन के साथ ज़रूरी है। वर्कशॉप में एक-एक पीस बनाने के लिए लेज़र कम ही पहली पसंद होता है — वहाँ MAG या TIG वेल्डिंग↗ राज करती है।