محققین نے اے آر ایم لیزر ویلڈنگ کے عمل کی ہائی ریزولوشن تصاویر حاصل کرنے کے لیے طاقتور ایکس رے کا استعمال کیا، بہتر عمل کو تیار کرنے کے لیے ویلڈنگ کے عمل میں گہرائی تک رسائی حاصل کی۔
Coherent's Applications Lab کے انجینئرز نے X-rays کی مدد سے فائبر لیزر ویلڈنگ کے عمل کو قریب سے دیکھا ہے۔
لیزر ویلڈنگ کی سطح کے نیچے کیا ہوتا ہے؟
ماضی میں، محققین نے روایتی تیز رفتار ویڈیو کا استعمال کرتے ہوئے وسیع پیمانے پر فائبر لیزر ویلڈنگ کے عمل کا مطالعہ کیا ہے۔ تیز رفتار ویڈیو ویلڈنگ کے عمل کے دوران پگھلی ہوئی دھات اور بخارات کے تالابوں (جسے "ویاس" کہا جاتا ہے) کی حرکیات کا مطالعہ کرنے کا حوالہ فراہم کرتا ہے۔
عام طور پر، اوپر سے نیچے کے نقطہ نظر سے ویلڈ کی سطح پر کیا ہو رہا ہے اسے ریکارڈ کرنے کے لیے ایک کیمرہ اس حصے پر رکھا جاتا ہے۔ تاہم، اوپر سے دیکھا جا سکتا ہے کے مقابلے میں ایک چھوٹے سوراخ کے اندر بہت کچھ ہو رہا ہے.
آپ واقعی اس حصے کے اندر ہونے والی تبدیلیوں کو کیسے سمجھ سکتے ہیں؟ لوگ ماضی میں ایکسرے ویڈیوز کے ذریعے ایسا کر چکے ہیں۔ لیکن ان ویڈیوز نے کبھی بھی کافی تفصیل فراہم نہیں کی کیونکہ ایکس رے کا ذریعہ کافی طاقتور نہیں تھا۔
جرمنی کی ٹیکنیکل یونیورسٹی آف ایلمیناؤ میں پروڈکشن ٹیکنالوجی ٹیم اور ہیمبرگ میں مربوط ایپلی کیشن لیبارٹری کے درمیان ایک تحقیقی تعاون میں، انہوں نے ایک ایکس رے ماخذ کا استعمال کرتے ہوئے تصور کیا جو کسی حصے کے اندر ہونے والی تبدیلیوں کو دیکھنے کے لیے پہلے سے کہیں زیادہ طاقتور ہے۔ اسے براہ راست ٹھوس دھات سے گزر کر۔ یہ ویلڈنگ کے عمل کی ہائی ریزولیوشن تصاویر کو سائیڈ سے دیکھنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے ویلڈنگ کے عمل کے دوران چھوٹے سوراخوں کی درست شکل اور ارتقاء کو دیکھنا ممکن ہو جاتا ہے۔
ARM فائبر لیزر ویلڈنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانا
ٹیم نے اس نقطہ نظر کو کوہرنٹ ٹیون ایبل اینولر موڈ فائبر لیزر (FL-ARM) کے آپریشن کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا، جس نے حیرت انگیز نتائج فراہم کیے - اعلی طاقت والے اسٹیل کی کریک فری ویلڈنگ، فلر وائر کے بغیر ایلومینیم کی ویلڈنگ، اور تانبے کی کامیاب ویلڈنگ۔ یہ بڑی حد تک ARM لیزر کی ویلڈنگ کے عمل کے دوران حصے کی حرارت اور ٹھنڈک کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے تھا۔ تاہم، ہم پوری طرح نہیں سمجھ سکے کہ یہ کیسے ہوا اور ہر قدم کی باریکیاں۔
ٹیم نے ویلڈنگ کاپر، ایلومینیم اور دیگر انتہائی پتلی، تھرمل طور پر حساس پلیٹوں میں فائبر لیزرز کے ویلڈنگ کے عمل کا مطالعہ کیا جن کو ویلڈنگ کرنا زیادہ مشکل ہے۔ انہوں نے اس بات پر گہری نظر ڈالی کہ ویلڈنگ کے عمل کو دیکھ کر، چھوٹے سوراخ کی حرکیات کو ظاہر کرکے، اور تانبے کے مواد کی ویلڈنگ کے دوران اسپٹر کی تشکیل پر مختلف ARM لیزر پاور ڈسٹری بیوشن کے اثر کو سمجھ کر یہ تمام عمل کیسے کام کرتے ہیں۔ تحقیق کا حتمی مقصد ویلڈنگ کے نتائج کو بہتر بنانا اور زیادہ قابل اعتماد پیداواری طریقوں کو تیار کرنا ہے۔
یورپی سنکروٹون ریڈی ایشن ڈیوائسز
دنیا میں صرف مٹھی بھر ایسے آلات ہیں جو ٹیم کی ضرورت کے مطابق امیجنگ کرنے کے لیے کافی طاقتور ایکس رے تیار کر سکتے ہیں۔ طاقتور ایکس رے کے سب سے مشہور ذرائع میں سے ایک گرینوبل، فرانس میں یورپی سنکروٹرون ریڈی ایشن فیسیلٹی ایکسٹریملی برائٹ سورس (ESRF-EBS) ہے، جو کہ صحت، صاف توانائی، مواد سائنس جیسے متنوع شعبوں میں محققین کی خدمت میں مہارت رکھتا ہے۔ فنون، اور بشریات، اور جو شہد کی مکھیوں اور 119-ملین سال پرانے مچھلی کے فوسلز کا مطالعہ کرنے کے لیے بھی استعمال ہوتا رہا ہے۔
سنکروٹرون بذات خود ایک ٹیوب ہے جس کا طواف 844 میٹر ہے اور ایک بہت زیادہ اندرونی خلا ہے۔ الیکٹران اسے گھیر لیتے ہیں اور روشنی کی رفتار کے قریب تیز ہو جاتے ہیں۔ انگوٹھی کے ارد گرد میگنےٹ کا استعمال الیکٹرانوں کو تیزی سے اپنے سفر کی سمت کو تبدیل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور جب ایسا ہوتا ہے، تو الیکٹران غیر معمولی طور پر زیادہ توانائی والی ایکس رے خارج کرتے ہیں۔
یہ ایکس رے پھر نیچے کی طرف 44 مختلف "بیم لائنوں" میں سے ایک یا زیادہ میں بھیجے جاتے ہیں۔ یہ بیم لائنز لیبارٹریوں اور آلات میں واقع ہیں جہاں اصل تحقیق ہوتی ہے۔
تصویر 1: کوہرنٹ ایپلی کیشنز لیبارٹری کے انجینئرز نے یورپی سنکروٹون ریڈی ایشن کی سہولت میں اے آر ایم لیزر ویلڈنگ کے عمل کا ایک اعلی ریزولوشن کراس سیکشنل منظر حاصل کرنے کے لیے بہت طاقتور ایکس رے استعمال کیے۔
ہم آہنگ ایپلی کیشنز لیب ٹیم نے ایک ویلڈنگ سیٹ اپ کو جمع کیا جس میں ایک 8kW ہائی لائٹ FL-ARM فائبر لیزر شامل تھا۔ ایلمیناؤ کی ٹیکنیکل یونیورسٹی میں پروڈکشن ٹکنالوجی ٹیم کے محققین کے ایک چھوٹے سے گروپ نے ویلڈنگ کے عمل کے دوران پرزوں کو خود بخود پکڑنے اور منتقل کرنے کے ساتھ ساتھ فوکسنگ آپٹکس اور ایک معاون گیس کی ترسیل کا نظام بنایا۔
یہ تمام سامان ESRF میں لایا گیا تھا اور ایک "تجرباتی چیمبر" میں ایک بیم لائن میں رکھا گیا تھا (ایک کمرہ مکمل طور پر 75 ملی میٹر موٹی ٹھوس لیڈ شیلڈنگ میں گھرا ہوا تھا)۔ محققین کچھ فاصلے پر ایک دوسرے کمرے میں بحفاظت بیٹھ گئے اور ڈیوائس کو ایکس رے کے سامنے لاتے ہوئے کمپیوٹر کے زیر کنٹرول سولڈرنگ کا مظاہرہ کیا۔ ایک کیمرہ سسٹم جو ایکس رے کو مرئی روشنی میں تبدیل کرتا ہے ویلڈنگ ایکشن کو 50،000 فریم فی سیکنڈ پر ریکارڈ کرتا ہے۔ ٹیم نے سٹینلیس سٹیل، تانبا اور ایلومینیم سمیت متعدد دھاتوں پر سینکڑوں انفرادی ویلڈ ٹیسٹ کئے۔
اس عمل نے کیا معلومات فراہم کیں؟ یہ 14 ٹیرا بائٹس ڈیٹا کا تجزیہ کرنے کے لیے ہے، اور اس سوال کا مکمل جواب دینے میں کچھ وقت لگے گا۔ لیکن جیسا کہ ہم نے دیکھا ہے، تانبے کی بس بار ویلڈنگ ٹیسٹوں میں، ویڈیو واضح طور پر ظاہر کرتی ہے کہ: بجلی کی مناسب تقسیم (مرکزی بیم اور رنگ بیم میں تقریباً مساوی طاقت) کے ساتھ، چھوٹے سوراخ مستحکم طریقے سے برتاؤ کرتے ہیں اور نچلے حصے میں کوئی رکاوٹ نہیں ہے۔ چھوٹے سوراخوں کی؛ اس کے برعکس، جب سینٹر اسپاٹ پاور بہت زیادہ ہوتی ہے، تو کیپلیریاں نچلے حصے میں سکڑ جاتی ہیں، جس کی وجہ سے چھڑکنا اور ہوا کے سوراخ بنتے ہیں۔ اور اگر انگوٹھی کی طاقت بہت زیادہ ہے تو، پگھلا ہوا مواد چھوٹے سوراخوں میں بہہ جاتا ہے، اچانک بخارات بن جاتا ہے، اور مواد کے اخراج کا باعث بنتا ہے۔
اس کے علاوہ، ٹیم نے کیپلیری ٹیوب کی تشکیل پر گیس کو بچانے کے اثر کی تحقیقات کی، اور یہ نتائج پروفائل ویلڈنگ کے بارے میں گہری بصیرت فراہم کرتے ہیں۔
اعداد و شمار کے مزید تجزیے سے اس بات کی بہتر اور زیادہ درست تفہیم فراہم کرنے میں مدد ملے گی کہ کس طرح مرکز اور رنگ کے شعاعوں کے درمیان طاقت کا تناسب مختلف ویلڈنگ کے عمل کے نتائج کو متاثر کرتا ہے۔ یہ علم ہم آہنگ ایپلی کیشن لیبز کو زیادہ مضبوط اور مستقل ویلڈ پروسیس فارمولیشن تیار کرنے میں مدد کرے گا، جو صارفین کو بہتر اور تیز تر ویلڈ فراہم کرتا ہے۔
