चूंकि इसमें कोई उपकरण प्रसंस्करण लागत नहीं है, इसलिए लेजर कटिंग उपकरण विभिन्न आकारों के भागों के छोटे बैचों के उत्पादन के लिए भी उपयुक्त है जिन्हें पहले संसाधित नहीं किया जा सकता था। लेजर कटिंग उपकरण आमतौर पर कम्प्यूटरीकृत संख्यात्मक नियंत्रण प्रौद्योगिकी (सीएनसी) उपकरणों का उपयोग करते हैं। इस उपकरण का उपयोग करने के बाद, आप कंप्यूटर-एडेड डिज़ाइन (सीएडी) वर्कस्टेशन से कटिंग डेटा प्राप्त करने के लिए टेलीफोन लाइनों का उपयोग कर सकते हैं।
सिद्धांत
लेजर कटिंग में वर्कपीस को विकिरणित करने के लिए एक केंद्रित उच्च-शक्ति घनत्व लेजर बीम का उपयोग किया जाता है, जिससे विकिरणित सामग्री जल्दी से पिघल जाती है, वाष्पीकृत हो जाती है, नष्ट हो जाती है या प्रज्वलन बिंदु तक पहुँच जाती है, और साथ ही, पिघली हुई सामग्री को बीम के साथ समाक्षीय उच्च गति वाले वायु प्रवाह द्वारा उड़ा दिया जाता है, जिससे वर्कपीस की कटिंग प्राप्त होती है। लेजर कटिंग थर्मल कटिंग विधियों में से एक है।
लेज़र कटिंग का सिद्धांत नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
वर्गीकरण
लेजर कटिंग को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: लेजर वाष्पीकरण कटिंग, लेजर पिघलने कटिंग, लेजर ऑक्सीजन कटिंग, और लेजर स्क्राइबिंग और नियंत्रित फ्रैक्चर।
1. लेजर वाष्पीकरण काटना
वर्कपीस को उच्च ऊर्जा घनत्व वाली लेजर बीम द्वारा गर्म किया जाता है, जिससे तापमान तेजी से बढ़ता है, बहुत कम समय में सामग्री के क्वथनांक तक पहुँच जाता है, और सामग्री वाष्पीकृत होकर भाप बनने लगती है। वाष्प को उच्च गति से बाहर निकाला जाता है, और वाष्प के बाहर निकलने के दौरान सामग्री पर एक कट बन जाता है। सामग्रियों की वाष्पीकरण ऊष्मा आम तौर पर बहुत बड़ी होती है, इसलिए लेजर वाष्पीकरण काटने के लिए बहुत अधिक शक्ति और शक्ति घनत्व की आवश्यकता होती है।
लेजर वाष्पीकरण कटिंग का उपयोग ज्यादातर अत्यंत पतली धातु सामग्री और गैर-धातु सामग्री (जैसे कागज, कपड़ा, लकड़ी, प्लास्टिक और रबर आदि) को काटने के लिए किया जाता है।
2. लेजर पिघलने काटने
लेजर मेल्टिंग कटिंग में, धातु सामग्री को पिघलाने के लिए लेजर हीटिंग का उपयोग किया जाता है, और फिर गैर-ऑक्सीकरण गैस (Ar, He, N, आदि) को बीम के साथ एक नोजल के माध्यम से छिड़का जाता है। तरल धातु को गैस के मजबूत दबाव से डिस्चार्ज किया जाता है ताकि एक चीरा बनाया जा सके। लेजर मेल्टिंग कटिंग में धातु को पूरी तरह से वाष्पीकृत करने की आवश्यकता नहीं होती है, और आवश्यक ऊर्जा वाष्पीकरण कटिंग का केवल 1/10 हिस्सा होती है।
लेजर मेल्टिंग कटिंग का उपयोग मुख्य रूप से कुछ सामग्रियों को काटने के लिए किया जाता है जिन्हें ऑक्सीकरण करना आसान नहीं होता है या सक्रिय धातुएं, जैसे स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातु।
3. लेजर ऑक्सीजन कटिंग
लेजर ऑक्सीजन कटिंग का सिद्धांत ऑक्सीएसिटिलीन कटिंग के समान है। इसमें लेजर को प्रीहीटिंग हीट सोर्स के रूप में और ऑक्सीजन जैसी सक्रिय गैसों को कटिंग गैस के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। एक ओर, स्प्रे की गई गैस कटिंग मेटल के साथ प्रतिक्रिया करके ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है और बड़ी मात्रा में ऑक्सीकरण गर्मी छोड़ती है; दूसरी ओर, पिघले हुए ऑक्साइड और पिघले हुए पदार्थ को प्रतिक्रिया क्षेत्र से बाहर उड़ा दिया जाता है ताकि धातु में चीरा बन जाए। चूँकि कटिंग प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करती है, इसलिए लेजर ऑक्सीजन कटिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा पिघलने वाली कटिंग की तुलना में केवल 1/2 होती है, और कटिंग की गति लेजर वाष्पीकरण कटिंग और पिघलने वाली कटिंग की तुलना में बहुत अधिक होती है। लेजर ऑक्सीजन कटिंग का उपयोग मुख्य रूप से आसानी से ऑक्सीकृत होने वाली धातु सामग्री जैसे कार्बन स्टील, टाइटेनियम स्टील और हीट-ट्रीटेड स्टील के लिए किया जाता है।
4. लेजर स्क्राइबिंग और नियंत्रित फ्रैक्चर
लेजर स्क्राइबिंग में भंगुर पदार्थ की सतह को स्कैन करने के लिए उच्च-ऊर्जा-घनत्व वाले लेजर का उपयोग किया जाता है, जिससे गर्म होने पर पदार्थ वाष्पित होकर एक छोटा खांचा बना देता है, और फिर एक निश्चित दबाव लगाया जाता है, जिससे भंगुर पदार्थ छोटे खांचे के साथ दरार कर देगा। लेजर स्क्राइबिंग के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले लेजर आम तौर पर क्यू-स्विच्ड लेजर और CO2 लेजर होते हैं।
नियंत्रित फ्रैक्चर में लेजर ग्रूविंग द्वारा उत्पन्न तीव्र तापमान वितरण का उपयोग भंगुर सामग्री में स्थानीय तापीय तनाव उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिसके कारण सामग्री छोटे खांचे के साथ टूट जाती है।
विशेषताएँ
अन्य थर्मल कटिंग विधियों की तुलना में, लेजर कटिंग की समग्र विशेषताएं तेज कटिंग गति और उच्च गुणवत्ता हैं। इसे निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है।
⑴ अच्छी कटिंग गुणवत्ता
छोटे लेजर स्पॉट, उच्च ऊर्जा घनत्व और तेज काटने की गति के कारण, लेजर कटिंग बेहतर काटने की गुणवत्ता प्राप्त कर सकती है।
① लेजर कटिंग चीरा संकीर्ण है, स्लिट के दोनों पक्ष सतह के समानांतर और लंबवत हैं, और कट भागों की आयामी सटीकता ± 0 .05 मिमी तक पहुंच सकती है।
② कटी हुई सतह चिकनी और सुंदर होती है, सतह खुरदरापन केवल दसियों माइक्रोन होता है। लेजर कटिंग का उपयोग यांत्रिक प्रसंस्करण के बिना अंतिम प्रक्रिया के रूप में भी किया जा सकता है, और भागों का सीधे उपयोग किया जा सकता है।
③ सामग्री लेजर कट होने के बाद, गर्मी से प्रभावित क्षेत्र की चौड़ाई बहुत छोटी होती है, स्लिट के पास सामग्री का प्रदर्शन लगभग अप्रभावित होता है, और वर्कपीस विरूपण छोटा होता है, काटने की सटीकता अधिक होती है, स्लिट की ज्यामिति अच्छी होती है, और स्लिट का क्रॉस-सेक्शनल आकार अपेक्षाकृत नियमित आयताकार आकार प्रस्तुत करता है। लेजर कटिंग, ऑक्सीसिटिलीन कटिंग और प्लाज्मा कटिंग विधियों की तुलना तालिका 1 में दिखाई गई है। कटिंग सामग्री 6.2 मिमी मोटी कम कार्बन स्टील प्लेट है।
⑵ उच्च काटने की दक्षता लेजर की संचरण विशेषताओं के कारण, लेजर कटिंग मशीन आम तौर पर कई सीएनसी कार्यक्षेत्रों से सुसज्जित होती है, और पूरी कटिंग प्रक्रिया पूरी तरह से सीएनसी-नियंत्रित हो सकती है। ऑपरेशन के दौरान, आपको केवल विभिन्न आकृतियों के भागों की कटिंग को लागू करने के लिए सीएनसी प्रोग्राम को बदलने की आवश्यकता होती है, जो दो-आयामी कटिंग और तीन-आयामी कटिंग दोनों कर सकती है।
⑶ तेज़ काटने की गति
1200W लेजर से 2 मिमी मोटी कम कार्बन स्टील प्लेट काटते समय, काटने की गति 600 सेमी / मिनट तक पहुंच सकती है; 5 मिमी मोटी पॉलीप्रोपाइलीन राल प्लेट काटते समय, काटने की गति 1200 सेमी / मिनट तक पहुंच सकती है। लेजर कटिंग के दौरान सामग्री को क्लैंप और फिक्स करने की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे टूलींग और फिक्स्चर और लोडिंग और अनलोडिंग के लिए सहायक समय दोनों की बचत हो सकती है।
⑷ गैर-संपर्क कटिंग
लेजर कटिंग के दौरान, कटिंग टॉर्च वर्कपीस से संपर्क नहीं करता है, और उपकरण का कोई घिसाव नहीं होता है। विभिन्न आकृतियों के भागों को संसाधित करने के लिए, "टूल" को बदलने की आवश्यकता नहीं है, केवल लेजर के आउटपुट मापदंडों को बदलने की आवश्यकता है। लेजर कटिंग प्रक्रिया में कम शोर, कम कंपन और कोई प्रदूषण नहीं होता है।
⑸ कई प्रकार की कटिंग सामग्री
ऑक्सीएसिटिलीन कटिंग और प्लाज़्मा कटिंग की तुलना में, लेज़र कटिंग सामग्री कई प्रकार की होती है, जिसमें धातु, गैर-धातु, धातु-आधारित और गैर-धातु-आधारित मिश्रित सामग्री, चमड़ा, लकड़ी और फाइबर शामिल हैं। हालाँकि, विभिन्न सामग्रियों के लिए, उनके अपने थर्मोफिजिकल गुणों और लेज़रों की अलग-अलग अवशोषण दरों के कारण, वे अलग-अलग लेज़र कटिंग अनुकूलनशीलता दिखाते हैं। CO2 लेज़र का उपयोग करते हुए, विभिन्न सामग्रियों का लेज़र कटिंग प्रदर्शन तालिका 2 में दिखाया गया है।
(6) नुकसान: लेजर शक्ति और उपकरण के आकार की सीमाओं के कारण, लेजर कटिंग केवल मध्यम और छोटी मोटाई की प्लेटों और पाइपों को ही काट सकती है, और जैसे-जैसे वर्कपीस की मोटाई बढ़ती है, काटने की गति काफी कम हो जाती है।
