लेजर कटिंग तकनीक को सभी के लिए परिचित होना चाहिए। लेजर कटिंग तकनीक एक प्रसंस्करण विधि है जो सामग्री को सटीक रूप से काटने के लिए एक उच्च-ऊर्जा-घनत्व लेजर बीम का उपयोग करती है। इसका व्यापक रूप से धातु और गैर-धातु सामग्री के प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है। सबसे आम लेजर कटिंग उपकरण लेजर कटिंग मशीन हैं।
लेजर कटिंग मशीनें लेज़रों के कटिंग सिद्धांत का उपयोग करती हैं। लेजर कटिंग का कोर एक उच्च-शक्ति लेजर द्वारा उत्पन्न लेजर बीम है। एक रिफ्लेक्टर और लेंस सिस्टम के माध्यम से, विशेष रूप से एक फोकस लेंस, बीम को एक बहुत छोटे स्थान पर केंद्रित किया जाता है, आमतौर पर केवल दसियों माइक्रोन के सैकड़ों माइक्रोन के व्यास के साथ, जिससे प्रसंस्कृत सामग्री की सतह पर बहुत अधिक ऊर्जा घनत्व बनता है।
उच्च-ऊर्जा-घनत्व लेज़रों के विकिरण के तहत, सामग्री की सतह जल्दी से हजारों से हजारों डिग्री सेल्सियस तक गर्म हो जाती है, जिससे सामग्री पिघल जाती है, वाष्पीकरण या तुरंत जलती है। धातु सामग्री के लिए, एक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया भी हो सकती है।
लेजर कटिंग प्रक्रिया में, उच्च दबाव वाले सहायक गैसों (जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आर्गन या संपीड़ित हवा, आदि) का उपयोग अक्सर संयोजन में किया जाता है। एक ओर, वे पिघले हुए या वाष्पीकृत सामग्रियों को उड़ाने में मदद करते हैं, और दूसरी ओर, वे कटिंग क्षेत्र की रक्षा करते हैं, गर्मी से प्रभावित क्षेत्र को कम करते हैं, और कटिंग गुणवत्ता और गति में सुधार करते हैं।
लेजर कटिंग की मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर लेजर पावर, चीरा की चौड़ाई, कटिंग गति और गैस प्रवाह दर में कटौती कर रहे हैं। अन्य कारक, जैसे कि लेजर बीम गुणवत्ता, लेंस फोकल लंबाई, डिफोकस और नोजल, लेजर कटिंग पर भी बहुत प्रभाव डालते हैं।
(१) लेजर पावर
भौतिक गुणों के लिए, यदि सामग्री की सतह परावर्तकता अधिक है, तो जब लेजर सामग्री की सतह को विकिरणित करता है, तो काटने के लिए सामग्री द्वारा अवशोषित होने के बजाय अधिक ऊर्जा को वापस परिलक्षित किया जाएगा। इसलिए, काटने के लिए पर्याप्त ऊर्जा सुनिश्चित करने के लिए, लेजर शक्ति को बढ़ाने की आवश्यकता है। इसी तरह, यदि सामग्री की थर्मल चालकता अच्छी है, तो लेजर विकिरण द्वारा उत्पन्न गर्मी को सामग्री के अंदर जल्दी से संचालित किया जाएगा, जिससे कटिंग क्षेत्र के तापमान को काटने के लिए पर्याप्त स्तर तक बढ़ना मुश्किल हो जाता है। इस मामले में, कटिंग दक्षता में सुधार के लिए लेजर पावर को भी बढ़ाने की आवश्यकता है। इसके अलावा, उच्च पिघलने वाले बिंदुओं के साथ सामग्री को काटने के लिए भी बड़ी लेजर शक्ति और बिजली घनत्व की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च पिघलने वाले बिंदुओं वाली सामग्रियों को उन्हें पिघलाने या वाष्पीकृत करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे काटने का उद्देश्य प्राप्त होता है।
(२) कटिंग गति
कुछ बिजली स्थितियों के तहत, जब प्लेट की मोटाई बढ़ जाती है, तो लेजर बीम को काटने को पूरा करने के लिए गहरी सामग्री परतों में प्रवेश करने की आवश्यकता होती है। अध्ययनों से पता चला है कि गति को काटने और सतह की खुरदरापन में कटौती के बीच संबंध एक साधारण रैखिक संबंध नहीं है, लेकिन यू-आकार के परिवर्तन की प्रवृत्ति को दर्शाता है। इसका मतलब यह है कि विभिन्न प्लेट मोटाई और अलग -अलग कटिंग गैस दबाव की स्थिति की सामग्री के लिए, एक इष्टतम कटिंग गति बिंदु है। इस गति को काटते समय, कट सतह के खुरदरापन मूल्य को कम से कम किया जा सकता है, अर्थात, कट सबसे चिकनी है। सामान्यतया, कटिंग की गति जितनी तेजी से होगी, उतनी ही अधिक शक्ति होगी।
(3) गैस दबाव (गैस प्रवाह)
पिघलने वाली कटिंग प्रक्रिया के दौरान, लेजर बीम सामग्री को पिघलने के तापमान तक गर्म करता है। इस समय, गैस ने एक चीरा बनाने के लिए तरल धातु को उड़ा दिया। गैस का दबाव पिघला हुआ धातु को प्रभावी ढंग से हटाने और काटने की निरंतरता और चीरा की स्पष्टता सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए। गैस प्रवाह दर भी नोजल फॉर्म से संबंधित है। विभिन्न नोजल रूपों का गैस के वितरण और प्रवाह विशेषताओं पर अलग -अलग प्रभाव पड़ता है, इसलिए लागू गैस प्रवाह दर भी अलग होगी। नोजल का चयन करते समय और गैस प्रवाह दर को निर्धारित करते समय, विशिष्ट कटिंग आवश्यकताओं और भौतिक गुणों के अनुसार मिलान और अनुकूलन करना आवश्यक है।
(4) बीम गुणवत्ता, लेंस फोकल लंबाई और डिफोकस
लेजर द्वारा बीम मोड आउटपुट काटने के प्रभाव के लिए महत्वपूर्ण है। मौलिक अनुप्रस्थ मोड (TEM 00 मोड) बीम को लेजर कटिंग में सबसे आदर्श बीम मोड माना जाता है क्योंकि इसकी छोटी बीम व्यास और केंद्रित ऊर्जा है। प्रायोगिक अध्ययनों से पता चला है कि चीरा की चौड़ाई गैर-ऑक्सीजन-असिस्टेड कटिंग में लेजर स्पॉट व्यास के बराबर है। स्पॉट का आकार फ़ोकसिंग लेंस की फोकल लंबाई के लिए आनुपातिक है, अर्थात्, फोकल लंबाई, बड़ी जगह जितनी लंबी होती है; फोकल लंबाई जितनी छोटी होती है, उतनी ही छोटी होती है। हालांकि, हालांकि एक छोटी फोकल लंबाई लेंस एक छोटा स्थान प्राप्त कर सकता है, इसकी फोकल गहराई भी तदनुसार कम हो जाती है। फोकल गहराई जितनी छोटी होती है, वर्कपीस की सतह से लेंस की दूरी की आवश्यकता को सख्त। डिफोकस मूल्य का कटिंग गति और कटिंग गहराई पर बहुत प्रभाव पड़ता है, और कटिंग प्रक्रिया के दौरान अपरिवर्तित रहना चाहिए। आम तौर पर, डिफोकस मान एक नकारात्मक मान है, अर्थात, फोकस स्थिति को काटने वाली प्लेट की सतह के नीचे एक निश्चित बिंदु पर रखा जाता है।
(५) नोजल
नोजल एक महत्वपूर्ण घटक है जो लेजर कटिंग की गुणवत्ता और दक्षता को प्रभावित करता है। लेजर कटिंग आम तौर पर एक समाक्षीय (एयरफ्लो और ऑप्टिकल एक्सिस सांद्र) नोजल का उपयोग करता है, और नोजल आउटलेट व्यास को प्लेट की मोटाई के अनुसार चुना जाना चाहिए। इसके अलावा, नोजल से वर्कपीस की सतह तक की दूरी भी काटने की गुणवत्ता पर बहुत प्रभाव डालती है। कटिंग प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, इस दूरी को स्थिर रखा जाना चाहिए।
औद्योगिक सामग्री का लेजर कटिंग
(1) धातु सामग्री का लेजर कटिंग
लगभग सभी धातु सामग्रियों में कमरे के तापमान पर अवरक्त प्रकाश के लिए उच्च परावर्तकता है। उदाहरण के लिए, 1 0 की अवशोषण दर। 6μM कार्बन डाइऑक्साइड लेजर केवल 0.5%~ 10%है। हालांकि, जब बिजली घनत्व केंद्रित बीम से अधिक हो जाता है, तो सतह माइक्रोसेकंड में पिघलने लग सकती है। अधिकांश पिघले हुए धातुओं की अवशोषण दर तेजी से बढ़ेगी, आम तौर पर 60%~ 80%तक। इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड लेजर को कई धातु काटने की प्रथाओं में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।
कार्बन स्टील प्लेटों की अधिकतम मोटाई जिसे आधुनिक लेजर कटिंग सिस्टम द्वारा काटा जा सकता है, 2 0 मिमी से अधिक हो गया है। कार्बन स्टील प्लेटों के कटिंग सीम को ऑक्सीजन-असिस्टेड पिघलने की विधि द्वारा एक संतोषजनक चौड़ाई सीमा के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, और पतली स्टील प्लेटों की कटिंग सीम लगभग 0.1 मिमी की तरह संकीर्ण हो सकती है। लेजर कटिंग स्टेनलेस स्टील प्लेटों के लिए एक प्रभावी प्रसंस्करण विधि है। यह बहुत छोटी सीमा के भीतर गर्मी-प्रभावित क्षेत्र को नियंत्रित कर सकता है, जिससे इसके संक्षारण प्रतिरोध को बनाए रखा जा सकता है। अधिकांश मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील्स और मिश्र धातु उपकरण स्टील्स लेजर कटिंग द्वारा अच्छी अत्याधुनिक गुणवत्ता प्राप्त कर सकते हैं।
एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को ऑक्सीजन-सहायता प्राप्त पिघलने के साथ नहीं काटा जा सकता है। एक पिघलने वाले काटने के तंत्र का उपयोग किया जाना चाहिए। एल्यूमीनियम लेजर कटिंग के लिए 10.6μm तरंग दैर्ध्य लेज़रों के लिए इसकी उच्च परावर्तन को दूर करने के लिए एक बहुत उच्च शक्ति घनत्व की आवश्यकता होती है। 1। 06μM तरंग दैर्ध्य YAG लेजर बीम उनकी उच्च अवशोषण दर के कारण एल्यूमीनियम लेजर कटिंग की कटिंग गुणवत्ता और गति में सुधार कर सकते हैं।
टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं का आमतौर पर विमान निर्माण उद्योग में उपयोग किया जाता है, जब ऑक्सीजन को सहायक गैस के रूप में उपयोग किया जाता है, और कटिंग की गति तेज होती है, लेकिन कटिंग एज पर ऑक्साइड परत बनाना आसान होता है, और यहां तक कि ओवरबर्निंग का कारण बनता है।
कटिंग गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए सहायक गैस के रूप में अक्रिय गैस का उपयोग करना सुरक्षित है। अधिकांश निकल-आधारित मिश्र धातुओं को ऑक्सीजन-सहायता प्राप्त पिघलने के साथ भी काटा जा सकता है। कॉपर और कॉपर मिश्र में बहुत अधिक परावर्तकता है और मूल रूप से 10.6μm कार्बन डाइऑक्साइड लेजर के साथ कट नहीं किया जा सकता है।
(2) गैर-धातु सामग्री का लेजर कटिंग
10.6μM CO2 लेजर बीम को आसानी से गैर-धातु सामग्री द्वारा अवशोषित किया जाता है। इसकी कम परावर्तन और वाष्पीकरण तापमान लगभग सभी अवशोषित प्रकाश ऊर्जा को सामग्री में प्रवेश करने की अनुमति देता है, और तुरंत छेद बनाने के लिए वाष्पीकरण का कारण बनता है, काटने की प्रक्रिया के एक पुण्य चक्र में प्रवेश करता है। प्लास्टिक, रबर, लकड़ी, कागज उत्पाद, चमड़े, प्राकृतिक कपड़े और अन्य कार्बनिक पदार्थों को लेजर द्वारा काटा जा सकता है। हालांकि, लकड़ी की मोटाई सीमित होनी चाहिए। लकड़ी के बोर्डों की मोटाई 75 मिमी के भीतर है, और लैमिनेट्स और वुड चिप बोर्डों की मोटाई लगभग 25 मिमी है। अकार्बनिक सामग्री के बीच, क्वार्ट्ज और सिरेमिक को लेजर द्वारा काटा जा सकता है। उत्तरार्द्ध को नियंत्रित फ्रैक्चर के साथ काटा जाना चाहिए और उच्च शक्ति का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। कांच और पत्थर आमतौर पर लेजर कटिंग के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं।
अन्य सामग्रियों को पारंपरिक तरीकों से संसाधित करना मुश्किल है, जैसे कि मिश्रित सामग्री और सीमेंटेड कार्बाइड्स, लेजर द्वारा काटा जा सकता है, लेकिन उचित कटिंग तंत्र और प्रक्रिया मापदंडों को प्रयोगों के माध्यम से चुना जाना चाहिए।
लेजर कटिंग तकनीक के वास्तविक अनुप्रयोग में, कटिंग दक्षता में सुधार, गुणवत्ता में सुधार करना और कटिंग लागत को कम करना उन चीजों में से एक है जिन पर हमें अक्सर विचार करने की आवश्यकता है।
उत्पादन दक्षता में सुधार, गुणवत्ता में कटौती और लागत को कम करने के लिए लेजर कटिंग तकनीक में सुधार निम्नलिखित पहलुओं से किया जा सकता है:
1। लेजर तकनीक की उन्नति के साथ, उच्च-शक्ति लेज़रों (जैसे 10, 000- वाट लेजर) का उपयोग कटिंग गति में काफी वृद्धि कर सकता है, जबकि गर्मी-प्रभावित क्षेत्रों और सामग्री विरूपण को कम करते हुए, अधिक कुशल और बेहतर गुणवत्ता में कटौती कर सकता है, विशेष रूप से मोटा सामग्री को काटने के लिए।
2। लेजर पावर, कटिंग स्पीड, सहायक गैस प्रकार और दबाव, और नोजल और सामग्री के बीच की दूरी जैसे मापदंडों को यथोचित समायोजित करें, और विशिष्ट सामग्री और कटिंग आवश्यकताओं के आधार पर विस्तृत सेटिंग्स बनाते हैं। कटिंग दक्षता और गुणवत्ता में सुधार के लिए कई परीक्षणों के माध्यम से इष्टतम पैरामीटर संयोजन का पता लगाएं।
3। स्वचालित फ़ोकसिंग सिस्टम के माध्यम से, लेजर फोकस स्थिति को सामग्री की मोटाई के अनुसार स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है और कटिंग सटीकता सुनिश्चित करने के लिए प्रकार।
4। गैर-कटिंग समय को कम करें और कटिंग हेड को अगले कटिंग शुरुआती बिंदु पर जल्दी से स्थानांतरित करके समग्र ऑपरेटिंग दक्षता में सुधार करें।
5। स्वचालित रूप से भौतिक किनारों और झुकाव कोणों का पता लगाएं, स्वचालित रूप से कटिंग पथ को समायोजित करें, और सामग्री अपशिष्ट और प्रीप्रोसेसिंग समय को कम करें।
6। सीएनसी सॉफ्टवेयर का उपयोग कटिंग का अनुकरण करने के लिए, सबसे सरल कटिंग पथ की योजना बनाएं, खाली स्ट्रोक को कम करें, और भौतिक उपयोग और कटिंग गति में सुधार करें।
7। नियमित रूप से लेजर कटिंग मशीन को बनाए रखें और सेवा करें, जैसे कि भागों को पहनना, ऑप्टिकल घटकों की सफाई करना, उपकरणों को कैलिब्रेट करना, आदि, उपकरणों के दीर्घकालिक स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने और इष्टतम काटने के प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए।
8। लेजर कटिंग मशीन के काम के माहौल को साफ रखें, उपकरण और काटने के प्रभाव पर धूल और अत्यधिक आर्द्रता के प्रभाव से बचने के लिए उचित तापमान और मध्यम आर्द्रता के साथ।
9। नियंत्रण सटीकता और प्रतिक्रिया गति में सुधार करने के लिए अधिक उन्नत सीएनसी नियंत्रण प्रणाली और सॉफ्टवेयर का उपयोग करें, और अधिक जटिल काटने वाले कार्यों का समर्थन करें।
10। लेजर तकनीक में नए विकास पर ध्यान देना जारी रखें, जैसे कि अधिक कुशल लेजर स्रोत, अधिक उन्नत ऑप्टिकल सिस्टम, बुद्धिमान सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम, आदि, लगातार कटिंग क्षमताओं में सुधार करने के लिए।