लेजर का उपयोग पहली बार 1970 के दशक में काटने के लिए किया गया था। आधुनिक औद्योगिक उत्पादन लाइन में, शीट धातु, प्लास्टिक, कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें, अर्धचालक, कपड़ा, लकड़ी और कागज और अन्य सामग्री प्रसंस्करण में लेजर काटने का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
अगले कुछ वर्षों में, सटीक मशीनिंग और माइक्रो-मशीनिंग के क्षेत्र में लेजर कटिंग के अनुप्रयोग से भी पर्याप्त वृद्धि प्राप्त होगी।
लेजर द्वारा काटना
जब केंद्रित लेजर बीम वर्कपीस से टकराती है, तो सामग्री को पिघलाने या वाष्पीकृत करने के लिए विकिरणित क्षेत्र का तापमान तेजी से बढ़ेगा। एक बार जब लेज़र बीम वर्कपीस में प्रवेश कर जाता है, तो काटने की प्रक्रिया शुरू हो जाती है: लेज़र बीम सामग्री को पिघलाते समय समोच्च रेखा के साथ चलती है। आमतौर पर हवा के एक जेट का उपयोग चीरे से पिघल को दूर उड़ाने के लिए किया जाता है, जिससे कटे हुए हिस्से और प्लेट फ्रेम के बीच एक संकीर्ण अंतर रह जाता है, जो लगभग केंद्रित लेजर बीम जितना चौड़ा होता है।
लौ से काटना
फ्लेम कटिंग एक मानक प्रक्रिया है जिसका उपयोग माइल्ड स्टील को काटते समय, ऑक्सीजन को कटिंग गैस के रूप में करते समय किया जाता है। ऑक्सीजन को 6 बार तक दबाया जाता है और फिर चीरे में उड़ा दिया जाता है। वहां, गर्म धातु ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती है: यह जलने और ऑक्सीकरण करने लगती है। रासायनिक प्रतिक्रिया लेजर बीम को काटने में सहायता करने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा (लेजर ऊर्जा से पांच गुना तक) जारी करती है।
फ्यूजन कटिंग
धातु को काटते समय मेल्ट कटिंग एक अन्य मानक प्रक्रिया है। इसका उपयोग सिरेमिक जैसे अन्य फ्यूसिबल सामग्रियों को काटने के लिए भी किया जा सकता है।
नाइट्रोजन या आर्गन का उपयोग गैस काटने के रूप में किया जाता है, और 2-20 बार के दबाव वाली गैस को चीरे से उड़ाया जाता है। आर्गन और नाइट्रोजन अक्रिय गैसें हैं, जिसका अर्थ है कि वे चीरे में पिघली हुई धातु के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, लेकिन केवल उन्हें नीचे तक उड़ाते हैं। इसी समय, अक्रिय गैस हवा के ऑक्सीकरण से अत्याधुनिक की रक्षा कर सकती है।
संपीड़ित हवा काटना
संपीडित हवा का उपयोग पतली प्लेटों को काटने के लिए भी किया जा सकता है। 5-6 बार तक हवा का दबाव चीरे में पिघली हुई धातु को उड़ाने के लिए पर्याप्त है। चूंकि लगभग 80% हवा नाइट्रोजन है, संपीड़ित हवा काटने मूल रूप से एक संलयन काटने है।
प्लाज्मा असिस्टेड कटिंग
यदि पैरामीटर ठीक से चुने गए हैं, तो प्लाज्मा-सहायता प्राप्त पिघलने और काटने वाले चीरे में प्लाज्मा बादल दिखाई देंगे। प्लाज्मा बादल आयनित धातु वाष्प और आयनित कटिंग गैस से बना होता है। प्लाज्मा क्लाउड CO2 लेजर की ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे वर्कपीस में बदल देता है, ताकि अधिक ऊर्जा वर्कपीस से जुड़ जाए, और सामग्री तेजी से पिघलेगी, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से कटिंग होगी। इसलिए, इस काटने की प्रक्रिया को हाई-स्पीड प्लाज्मा कटिंग भी कहा जाता है।
प्लाज्मा क्लाउड वास्तव में ठोस लेजर के लिए पारदर्शी है, इसलिए प्लाज्मा-सहायता प्राप्त पिघलने और काटने से केवल CO2 लेजर का उपयोग किया जा सकता है।
वाष्पीकरण काटना
वाष्पीकरण काटने से सामग्री का वाष्पीकरण होता है, जितना संभव हो आसपास की सामग्री पर थर्मल प्रभाव को कम करता है। कम गर्मी और उच्च अवशोषण के साथ सामग्री को वाष्पित करने के लिए निरंतर CO2 लेजर प्रसंस्करण का उपयोग करके उपरोक्त प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि पतली प्लास्टिक की फिल्में और लकड़ी, कागज और फोम जैसी अचूक सामग्री।
अल्ट्राशॉर्ट पल्स लेजर इस तकनीक को अन्य सामग्रियों पर लागू करने की अनुमति देते हैं। धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर को अवशोषित करते हैं और हिंसक रूप से गर्म होते हैं। लेजर पल्स पिघले हुए कणों और प्लाज्मा के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, सामग्री सीधे उच्चीकरण करती है, और गर्मी के रूप में आसपास की सामग्री को ऊर्जा स्थानांतरित करने का समय नहीं है। जब पिकोसेकंड पल्स सामग्री को अलग कर देता है, तो कोई स्पष्ट थर्मल प्रभाव नहीं होता है, कोई पिघलने और गड़गड़ाहट नहीं होती है।
पैरामीटर: प्रसंस्करण प्रक्रिया को समायोजित करें
कई पैरामीटर लेजर काटने की प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं, कुछ लेजर और मशीन टूल के तकनीकी प्रदर्शन पर निर्भर करते हैं, जबकि अन्य परिवर्तनशील होते हैं।
ध्रुवीकरण की डिग्री
ध्रुवीकरण की डिग्री इंगित करती है कि लेजर प्रकाश का कितना प्रतिशत परिवर्तित होता है। ध्रुवीकरण की विशिष्ट डिग्री आम तौर पर लगभग 90% है। यह उच्च गुणवत्ता वाले काटने के लिए पर्याप्त है।
फोकस व्यास
फोकल व्यास चीरा की चौड़ाई को प्रभावित करता है, और फोकस करने वाले लेंस की फोकल लंबाई को बदलकर फोकल व्यास को बदला जा सकता है। एक छोटे फोकल व्यास का अर्थ है एक संकरा चीरा।
फोकस स्थिति
फोकल स्थिति वर्कपीस की सतह और चीरा के आकार पर बीम का व्यास और शक्ति घनत्व निर्धारित करती है।
लेजर पावर
लेजर शक्ति प्रसंस्करण प्रकार, सामग्री प्रकार और मोटाई से मेल खाना चाहिए। शक्ति इतनी अधिक होनी चाहिए कि वर्कपीस पर शक्ति घनत्व प्रसंस्करण सीमा से अधिक हो।
ऑपरेटिंग मोड
सतत मोड का उपयोग मुख्य रूप से धातुओं और प्लास्टिक के मानक आकृति को मिलीमीटर से सेंटीमीटर आकार में काटने के लिए किया जाता है। वेध को पिघलाने या एक सटीक समोच्च बनाने के लिए, कम आवृत्ति वाले स्पंदित लेजर का उपयोग किया जाता है।
काटने की गति
लेजर शक्ति और काटने की गति एक दूसरे से मेल खाना चाहिए। बहुत तेज या बहुत धीमी गति से काटने से खुरदरापन और गड़गड़ाहट बढ़ जाएगी।
नोजल व्यास
नोजल का व्यास नोजल से निकलने वाली गैस के प्रवाह और आकार को निर्धारित करता है। सामग्री जितनी मोटी होगी, गैस जेट का व्यास उतना ही बड़ा होगा, और तदनुसार, नोजल का व्यास जितना बड़ा होगा।
गैस शुद्धता और दबाव
ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का उपयोग अक्सर गैसों को काटने के रूप में किया जाता है। शुद्धता और वायु दाब काटने के प्रभाव को प्रभावित करते हैं।
ऑक्सीजन फ्लेम कटिंग का उपयोग करते समय, गैस की शुद्धता 99.95% तक पहुंचनी चाहिए। स्टील प्लेट जितनी मोटी होगी, गैस का दबाव उतना ही कम होगा।
पिघलने और काटने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग करते समय, गैस की शुद्धता 99.995% (आदर्श रूप से 99.999%) तक पहुंचनी चाहिए, और मोटी स्टील प्लेटों को पिघलाने और काटने के लिए उच्च वायु दाब की आवश्यकता होती है।
तकनीकी डाटा शीट
लेजर कटिंग के प्रारंभिक चरण में, उपयोगकर्ताओं को परीक्षण संचालन के माध्यम से प्रसंस्करण मापदंडों की सेटिंग स्वयं तय करनी होगी। अब, परिपक्व प्रसंस्करण मापदंडों को कटिंग सिस्टम के नियंत्रण उपकरण में संग्रहीत किया जाता है। प्रत्येक सामग्री प्रकार और मोटाई के लिए, संबंधित डेटा हैं। तकनीकी पैरामीटर तालिका उन लोगों को भी अनुमति देती है जो इस तकनीक से परिचित नहीं हैं ताकि लेजर काटने के उपकरण को सुचारू रूप से संचालित किया जा सके।
लेजर काटना गुणवत्ता मूल्यांकन कारक
लेजर कट किनारों की गुणवत्ता को आंकने के लिए कई मानदंड हैं। गड़गड़ाहट के रूप, अवसाद और अनाज जैसे मानकों को नग्न आंखों से आंका जा सकता है; ऊर्ध्वाधरता, खुरदरापन और कट की चौड़ाई को विशेष उपकरणों से मापने की आवश्यकता होती है। लेजर कटिंग की गुणवत्ता को मापने के लिए सामग्री का जमाव, जंग, गर्मी प्रभावित क्षेत्र और विरूपण भी महत्वपूर्ण कारक हैं।
व्यापक संभावनाएं
लेजर कटिंग की निरंतर सफलता अधिकांश अन्य कंपनियों से परे है। यह चलन आज भी जारी है। भविष्य में, लेजर कटिंग की आवेदन संभावनाएं अधिक से अधिक व्यापक हो जाएंगी।
लेजर द्वारा काटना
जब केंद्रित लेजर बीम वर्कपीस से टकराती है, तो सामग्री को पिघलाने या वाष्पीकृत करने के लिए विकिरणित क्षेत्र का तापमान तेजी से बढ़ेगा। एक बार जब लेज़र बीम वर्कपीस में प्रवेश कर जाता है, तो काटने की प्रक्रिया शुरू हो जाती है: लेज़र बीम सामग्री को पिघलाते समय समोच्च रेखा के साथ चलती है। आमतौर पर हवा के एक जेट का उपयोग चीरे से पिघल को दूर उड़ाने के लिए किया जाता है, जिससे कटे हुए हिस्से और प्लेट फ्रेम के बीच एक संकीर्ण अंतर रह जाता है, जो लगभग केंद्रित लेजर बीम जितना चौड़ा होता है।
लौ से काटना
फ्लेम कटिंग एक मानक प्रक्रिया है जिसका उपयोग माइल्ड स्टील को काटते समय, ऑक्सीजन को कटिंग गैस के रूप में करते समय किया जाता है। ऑक्सीजन को 6 बार तक दबाया जाता है और फिर चीरे में उड़ा दिया जाता है। वहां, गर्म धातु ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती है: यह जलने और ऑक्सीकरण करने लगती है। रासायनिक प्रतिक्रिया लेजर बीम को काटने में सहायता करने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा (लेजर ऊर्जा से पांच गुना तक) जारी करती है।
फ्यूजन कटिंग
धातु को काटते समय मेल्ट कटिंग एक अन्य मानक प्रक्रिया है। इसका उपयोग सिरेमिक जैसे अन्य फ्यूसिबल सामग्रियों को काटने के लिए भी किया जा सकता है।
नाइट्रोजन या आर्गन का उपयोग गैस काटने के रूप में किया जाता है, और 2-20 बार के दबाव वाली गैस को चीरे से उड़ाया जाता है। आर्गन और नाइट्रोजन अक्रिय गैसें हैं, जिसका अर्थ है कि वे चीरे में पिघली हुई धातु के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, लेकिन केवल उन्हें नीचे तक उड़ाते हैं। इसी समय, अक्रिय गैस हवा के ऑक्सीकरण से अत्याधुनिक की रक्षा कर सकती है।
संपीड़ित हवा काटना
संपीडित हवा का उपयोग पतली प्लेटों को काटने के लिए भी किया जा सकता है। 5-6 बार तक हवा का दबाव चीरे में पिघली हुई धातु को उड़ाने के लिए पर्याप्त है। चूंकि लगभग 80% हवा नाइट्रोजन है, संपीड़ित हवा काटने मूल रूप से एक संलयन काटने है।
प्लाज्मा असिस्टेड कटिंग
यदि पैरामीटर ठीक से चुने गए हैं, तो प्लाज्मा-सहायता प्राप्त पिघलने और काटने वाले चीरे में प्लाज्मा बादल दिखाई देंगे। प्लाज्मा बादल आयनित धातु वाष्प और आयनित कटिंग गैस से बना होता है। प्लाज्मा क्लाउड CO2 लेजर की ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे वर्कपीस में बदल देता है, ताकि अधिक ऊर्जा वर्कपीस से जुड़ जाए, और सामग्री तेजी से पिघलेगी, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से कटिंग होगी। इसलिए, इस काटने की प्रक्रिया को हाई-स्पीड प्लाज्मा कटिंग भी कहा जाता है।
प्लाज्मा क्लाउड वास्तव में ठोस लेजर के लिए पारदर्शी है, इसलिए प्लाज्मा-सहायता प्राप्त पिघलने और काटने से केवल CO2 लेजर का उपयोग किया जा सकता है।
वाष्पीकरण काटना
वाष्पीकरण काटने से सामग्री का वाष्पीकरण होता है, जितना संभव हो आसपास की सामग्री पर थर्मल प्रभाव को कम करता है। कम गर्मी और उच्च अवशोषण के साथ सामग्री को वाष्पित करने के लिए निरंतर CO2 लेजर प्रसंस्करण का उपयोग करके उपरोक्त प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि पतली प्लास्टिक की फिल्में और लकड़ी, कागज और फोम जैसी अचूक सामग्री।
अल्ट्राशॉर्ट पल्स लेजर इस तकनीक को अन्य सामग्रियों पर लागू करने की अनुमति देते हैं। धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर को अवशोषित करते हैं और हिंसक रूप से गर्म होते हैं। लेजर पल्स पिघले हुए कणों और प्लाज्मा के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, सामग्री सीधे उच्चीकरण करती है, और गर्मी के रूप में आसपास की सामग्री को ऊर्जा स्थानांतरित करने का समय नहीं है। जब पिकोसेकंड पल्स सामग्री को अलग कर देता है, तो कोई स्पष्ट थर्मल प्रभाव नहीं होता है, कोई पिघलने और गड़गड़ाहट नहीं होती है।
पैरामीटर: प्रसंस्करण प्रक्रिया को समायोजित करें
कई पैरामीटर लेजर काटने की प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं, कुछ लेजर और मशीन टूल के तकनीकी प्रदर्शन पर निर्भर करते हैं, जबकि अन्य परिवर्तनशील होते हैं।
ध्रुवीकरण की डिग्री
ध्रुवीकरण की डिग्री इंगित करती है कि लेजर प्रकाश का कितना प्रतिशत परिवर्तित होता है। ध्रुवीकरण की विशिष्ट डिग्री आम तौर पर लगभग 90% है। यह उच्च गुणवत्ता वाले काटने के लिए पर्याप्त है।
फोकस व्यास
फोकल व्यास चीरा की चौड़ाई को प्रभावित करता है, और फोकस करने वाले लेंस की फोकल लंबाई को बदलकर फोकल व्यास को बदला जा सकता है। एक छोटे फोकल व्यास का अर्थ है एक संकरा चीरा।
फोकस स्थिति
फोकल स्थिति वर्कपीस की सतह और चीरा के आकार पर बीम का व्यास और शक्ति घनत्व निर्धारित करती है।
लेजर पावर
लेजर शक्ति प्रसंस्करण प्रकार, सामग्री प्रकार और मोटाई से मेल खाना चाहिए। शक्ति इतनी अधिक होनी चाहिए कि वर्कपीस पर शक्ति घनत्व प्रसंस्करण सीमा से अधिक हो।
ऑपरेटिंग मोड
सतत मोड का उपयोग मुख्य रूप से धातुओं और प्लास्टिक के मानक आकृति को मिलीमीटर से सेंटीमीटर आकार में काटने के लिए किया जाता है। वेध को पिघलाने या एक सटीक समोच्च बनाने के लिए, कम आवृत्ति वाले स्पंदित लेजर का उपयोग किया जाता है।
काटने की गति
लेजर शक्ति और काटने की गति एक दूसरे से मेल खाना चाहिए। बहुत तेज या बहुत धीमी गति से काटने से खुरदरापन और गड़गड़ाहट बढ़ जाएगी।
नोजल व्यास
नोजल का व्यास नोजल से निकलने वाली गैस के प्रवाह और आकार को निर्धारित करता है। सामग्री जितनी मोटी होगी, गैस जेट का व्यास उतना ही बड़ा होगा, और तदनुसार, नोजल का व्यास जितना बड़ा होगा।
गैस शुद्धता और दबाव
ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का उपयोग अक्सर गैसों को काटने के रूप में किया जाता है। शुद्धता और वायु दाब काटने के प्रभाव को प्रभावित करते हैं।
ऑक्सीजन फ्लेम कटिंग का उपयोग करते समय, गैस की शुद्धता 99.95% तक पहुंचनी चाहिए। स्टील प्लेट जितनी मोटी होगी, गैस का दबाव उतना ही कम होगा।
पिघलने और काटने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग करते समय, गैस की शुद्धता 99.995% (आदर्श रूप से 99.999%) तक पहुंचनी चाहिए, और मोटी स्टील प्लेटों को पिघलाने और काटने के लिए उच्च वायु दाब की आवश्यकता होती है।
तकनीकी डाटा शीट
लेजर कटिंग के प्रारंभिक चरण में, उपयोगकर्ताओं को परीक्षण संचालन के माध्यम से प्रसंस्करण मापदंडों की सेटिंग स्वयं तय करनी होगी। अब, परिपक्व प्रसंस्करण मापदंडों को कटिंग सिस्टम के नियंत्रण उपकरण में संग्रहीत किया जाता है। प्रत्येक सामग्री प्रकार और मोटाई के लिए, संबंधित डेटा हैं। तकनीकी पैरामीटर तालिका उन लोगों को भी अनुमति देती है जो इस तकनीक से परिचित नहीं हैं ताकि लेजर काटने के उपकरण को सुचारू रूप से संचालित किया जा सके।
लेजर काटना गुणवत्ता मूल्यांकन कारक
लेजर कट किनारों की गुणवत्ता को आंकने के लिए कई मानदंड हैं। गड़गड़ाहट के रूप, अवसाद और अनाज जैसे मानकों को नग्न आंखों से आंका जा सकता है; ऊर्ध्वाधरता, खुरदरापन और कट की चौड़ाई को विशेष उपकरणों से मापने की आवश्यकता होती है। लेजर कटिंग की गुणवत्ता को मापने के लिए सामग्री का जमाव, जंग, गर्मी प्रभावित क्षेत्र और विरूपण भी महत्वपूर्ण कारक हैं।
व्यापक संभावनाएं
लेजर कटिंग की निरंतर सफलता अधिकांश अन्य कंपनियों से परे है। यह चलन आज भी जारी है। भविष्य में, लेजर कटिंग की आवेदन संभावनाएं अधिक से अधिक व्यापक हो जाएंगी।
