We help the world growing since 2012

शिजियाझुआंग तुऊ कन्स्ट्रक्शन मटेरिअल्स ट्रेडिंग कं, लि.

लेझर कटिंगचा परिचय

लेझर कटिंग हे एक तंत्रज्ञान आहे जे लेसर वापरून सामग्रीची वाफ बनवते, परिणामी धार कापली जाते.सामान्यत: औद्योगिक उत्पादन अनुप्रयोगांसाठी वापरला जात असताना, तो आता शाळा, लहान व्यवसाय, आर्किटेक्चर आणि छंद यांच्याद्वारे वापरला जातो.लेझर कटिंग उच्च-शक्ती लेसरचे आउटपुट ऑप्टिक्सद्वारे निर्देशित करून कार्य करते.लेझर ऑप्टिक्स आणि सीएनसी (संगणक संख्यात्मक नियंत्रण) लेसर बीम सामग्रीकडे निर्देशित करण्यासाठी वापरले जातात.सामग्री कापण्यासाठी व्यावसायिक लेसर सामग्रीवर कापल्या जाणार्‍या पॅटर्नचा CNC किंवा G-कोड फॉलो करण्यासाठी मोशन कंट्रोल सिस्टम वापरतो.फोकस केलेला लेसर बीम सामग्रीकडे निर्देशित केला जातो, जो नंतर एकतर वितळतो, जळतो, वाफ होतो किंवा वायूच्या जेटने उडून जातो,[1] उच्च-गुणवत्तेच्या पृष्ठभागाच्या फिनिशसह एक किनार सोडून जातो.

इतिहास
1965 मध्ये, डायमंड डायमध्ये छिद्र पाडण्यासाठी पहिले उत्पादन लेझर कटिंग मशीन वापरले गेले.हे मशीन वेस्टर्न इलेक्ट्रिक इंजिनीअरिंग रिसर्च सेंटरने बनवले होते.[3]1967 मध्ये, ब्रिटीशांनी धातूसाठी लेसर-सहाय्यित ऑक्सिजन जेट कटिंगचा पुढाकार घेतला.[4]1970 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, हे तंत्रज्ञान एरोस्पेस अनुप्रयोगांसाठी टायटॅनियम कापण्यासाठी उत्पादनात ठेवले गेले.त्याच वेळी, कापड सारख्या नॉन-मेटल्स कापण्यासाठी CO2 लेझरचे रुपांतर करण्यात आले कारण, त्या वेळी, CO2 लेसर धातूंच्या थर्मल चालकतेवर मात करण्यासाठी पुरेसे शक्तिशाली नव्हते.[5]

प्रक्रिया

सीएनसी इंटरफेसद्वारे प्रोग्राम केलेल्या कटिंग निर्देशांसह स्टीलचे औद्योगिक लेसर कटिंग
लेझर बीम सामान्यत: वर्क झोनवर उच्च-गुणवत्तेची लेन्स वापरून केंद्रित केले जाते.बीमच्या गुणवत्तेचा थेट प्रभाव केंद्रित स्पॉट आकारावर होतो.फोकस केलेल्या बीमचा सर्वात अरुंद भाग साधारणपणे ०.०१२५ इंच (०.३२ मिमी) व्यासापेक्षा कमी असतो.सामग्रीच्या जाडीवर अवलंबून, कर्फची ​​रुंदी 0.004 इंच (0.10 मिमी) इतकी लहान असू शकते.[6]काठाव्यतिरिक्त कोठूनही कटिंग सुरू करण्यास सक्षम होण्यासाठी, प्रत्येक कट करण्यापूर्वी एक छेदन केले जाते.पिअरिंगमध्ये सामान्यत: उच्च-शक्तीच्या स्पंदित लेसर बीमचा समावेश असतो जो हळूहळू सामग्रीमध्ये छिद्र करतो, उदाहरणार्थ, 0.5-इंच-जाड (13 मिमी) स्टेनलेस स्टीलसाठी सुमारे 5-15 सेकंद लागतात.

लेसर स्त्रोतापासून सुसंगत प्रकाशाचे समांतर किरण अनेकदा 0.06-0.08 इंच (1.5-2.0 मिमी) व्यासाच्या श्रेणीमध्ये येतात.हा बीम साधारणपणे एका लेन्स किंवा आरशाद्वारे एका अतिशय लहान जागेवर केंद्रित केला जातो आणि एक अतिशय प्रखर लेसर बीम तयार करण्यासाठी सुमारे 0.001 इंच (0.025 मिमी) वर जातो.कंटूर कटिंग दरम्यान शक्य तितक्या सहजतेने पूर्ण करण्यासाठी, बीम ध्रुवीकरणाची दिशा कंटूर केलेल्या वर्कपीसच्या परिघाभोवती फिरली पाहिजे.शीट मेटल कटिंगसाठी, फोकल लांबी सहसा 1.5-3 इंच (38-76 मिमी) असते.[7]

मेकॅनिकल कटिंगवर लेसर कटिंगच्या फायद्यांमध्ये वर्कपीसचे सोपे वर्कहोल्डिंग आणि कमी होणारी दूषितता यांचा समावेश होतो (मटेरियलमुळे दूषित किंवा सामग्री दूषित होऊ शकेल अशी कोणतीही कटिंग एज नसल्यामुळे).सुस्पष्टता अधिक चांगली असू शकते, कारण लेसर बीम प्रक्रियेदरम्यान परिधान करत नाही.कापले जाणारे साहित्य विस्कळीत होण्याची शक्यताही कमी असते, कारण लेसर प्रणालींमध्ये उष्णता-प्रभावित क्षेत्र लहान असते.[8]काही सामग्री अधिक पारंपारिक मार्गांनी कापणे खूप कठीण किंवा अशक्य आहे.

धातूसाठी लेसर कटिंगचे प्लाझ्मा कटिंगचे फायदे अधिक अचूक असणे आणि शीट मेटल कापताना कमी ऊर्जा वापरणे;तथापि, बहुतेक औद्योगिक लेसर प्लाझ्मा करू शकतील त्यापेक्षा जास्त धातूची जाडी कापू शकत नाहीत.उच्च शक्तीवर चालणारी नवीन लेसर मशीन (6000 वॅट्स, सुरुवातीच्या लेसर कटिंग मशीनच्या 1500 वॅट रेटिंगच्या विरूद्ध) प्लाझ्मा मशीन्सकडे जाड सामग्री कापण्याच्या क्षमतेमध्ये येत आहेत, परंतु अशा मशीनची भांडवली किंमत प्लाझ्माच्या तुलनेत खूप जास्त आहे. स्टील प्लेटसारखे जाड साहित्य कापण्यास सक्षम कटिंग मशीन.[10]

     

प्रकार

4000 वॅट CO2 लेसर कटर
लेसर कटिंगमध्ये तीन मुख्य प्रकारचे लेसर वापरले जातात.CO2 लेसर कटिंग, कंटाळवाणे आणि खोदकामासाठी उपयुक्त आहे.निओडीमियम (Nd) आणि निओडीमियम य्ट्रिअम-अॅल्युमिनियम-गार्नेट (Nd:YAG) लेसर शैलीमध्ये एकसारखे आहेत आणि केवळ वापरात भिन्न आहेत.Nd चा वापर कंटाळवाणा साठी केला जातो आणि जेथे उच्च ऊर्जा परंतु कमी पुनरावृत्ती आवश्यक असते.Nd:YAG लेसर वापरला जातो जेथे खूप उच्च शक्ती आवश्यक असते आणि कंटाळवाणे आणि खोदकामासाठी.CO2 आणि Nd/Nd:YAG लेसर दोन्ही वेल्डिंगसाठी वापरले जाऊ शकतात.[11]

CO2 लेझर सामान्यतः गॅस मिक्स (DC-उत्तेजित) मधून विद्युतप्रवाह देऊन किंवा रेडिओ फ्रिक्वेन्सी ऊर्जा (RF-उत्तेजित) वापरून "पंप" केले जातात.RF पद्धत नवीन आहे आणि अधिक लोकप्रिय झाली आहे.DC डिझाईन्सना पोकळीच्या आत इलेक्ट्रोडची आवश्यकता असल्याने, त्यांना इलेक्ट्रोड इरोशन आणि काचेच्या वस्तू आणि ऑप्टिक्सवर इलेक्ट्रोड सामग्रीचे प्लेटिंग होऊ शकते.आरएफ रेझोनेटर्समध्ये बाह्य इलेक्ट्रोड असल्याने ते त्या समस्यांना बळी पडत नाहीत.CO2 लेसर टायटॅनियम, स्टेनलेस स्टील, सौम्य स्टील, अॅल्युमिनियम, प्लास्टिक, लाकूड, इंजिनियर केलेले लाकूड, मेण, फॅब्रिक्स आणि कागदासह अनेक सामग्रीच्या औद्योगिक कटिंगसाठी वापरले जातात.YAG लेसरचा वापर प्रामुख्याने धातू आणि सिरेमिक कापण्यासाठी आणि स्क्राइब करण्यासाठी केला जातो.[12]

उर्जा स्त्रोताव्यतिरिक्त, गॅस प्रवाहाचा प्रकार कार्यक्षमतेवर देखील परिणाम करू शकतो.CO2 लेसरच्या सामान्य प्रकारांमध्ये जलद अक्षीय प्रवाह, मंद अक्षीय प्रवाह, आडवा प्रवाह आणि स्लॅब यांचा समावेश होतो.वेगवान अक्षीय प्रवाह रेझोनेटरमध्ये, कार्बन डायऑक्साइड, हेलियम आणि नायट्रोजन यांचे मिश्रण टर्बाइन किंवा ब्लोअरद्वारे उच्च वेगाने प्रसारित केले जाते.ट्रान्सव्हर्स फ्लो लेसर गॅस मिक्सला कमी वेगाने फिरवतात, ज्यासाठी एक सोपा ब्लोअर आवश्यक असतो.स्लॅब किंवा डिफ्यूजन कूल्ड रेझोनेटर्समध्ये स्थिर वायू क्षेत्र असते ज्यासाठी दबाव किंवा काचेच्या वस्तूंची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे बदली टर्बाइन आणि काचेच्या वस्तूंवर बचत होते.

लेसर जनरेटर आणि बाह्य ऑप्टिक्स (फोकस लेन्ससह) शीतकरण आवश्यक आहे.सिस्टम आकार आणि कॉन्फिगरेशनवर अवलंबून, कचरा उष्णता कूलंटद्वारे किंवा थेट हवेत हस्तांतरित केली जाऊ शकते.पाणी हे सामान्यतः वापरले जाणारे शीतलक आहे, जे सहसा चिलर किंवा उष्णता हस्तांतरण प्रणालीद्वारे प्रसारित केले जाते.

१लेझर मायक्रोजेट हे वॉटर-जेट मार्गदर्शित लेसर आहे ज्यामध्ये स्पंदित लेसर बीम कमी दाबाच्या पाण्याच्या जेटमध्ये जोडला जातो.हे लेसर कटिंग फंक्शन्स करण्यासाठी वापरले जाते जेव्हा पाण्याच्या जेटचा वापर करून लेसर बीमला मार्गदर्शन करण्यासाठी, अगदी ऑप्टिकल फायबरप्रमाणे, संपूर्ण अंतर्गत परावर्तनाद्वारे.याचे फायदे असे आहेत की पाणी देखील मलबा काढून टाकते आणि सामग्री थंड करते.पारंपारिक "कोरड्या" लेसर कटिंगवरील अतिरिक्त फायदे म्हणजे उच्च डाईसिंग गती, समांतर कर्फ आणि सर्वदिशात्मक कटिंग.[13]

फायबर लेसर हे सॉलिड स्टेट लेसरचे एक प्रकार आहेत जे मेटल कटिंग उद्योगात वेगाने वाढत आहेत.CO2 च्या विपरीत, फायबर तंत्रज्ञान गॅस किंवा द्रवच्या विरूद्ध, एक घन लाभ माध्यम वापरते."सीड लेसर" लेसर बीम तयार करते आणि नंतर एका काचेच्या फायबरमध्ये वाढवले ​​जाते.केवळ 1064 नॅनोमीटरच्या तरंगलांबीसह फायबर लेझर अत्यंत लहान आकाराचे स्पॉट (CO2 च्या तुलनेत 100 पट लहान) तयार करतात आणि ते परावर्तित धातू सामग्री कापण्यासाठी आदर्श बनवतात.CO2 च्या तुलनेत हा फायबरचा एक मुख्य फायदा आहे.[14]

 

फायबर लेसर कटरच्या फायद्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

जलद प्रक्रिया वेळा.
कमी ऊर्जा वापर आणि बिले - अधिक कार्यक्षमतेमुळे.
अधिक विश्वासार्हता आणि कार्यप्रदर्शन – समायोजित करण्यासाठी किंवा संरेखित करण्यासाठी कोणतेही ऑप्टिक्स नाहीत आणि बदलण्यासाठी कोणतेही दिवे नाहीत.
किमान देखभाल.
तांबे आणि पितळ यासारख्या अत्यंत परावर्तित सामग्रीवर प्रक्रिया करण्याची क्षमता
उच्च उत्पादकता - कमी परिचालन खर्च तुमच्या गुंतवणुकीवर जास्त परतावा देतात.[15]

पद्धती
लेसर वापरून कट करण्याच्या अनेक पद्धती आहेत, ज्यामध्ये भिन्न सामग्री कापण्यासाठी वेगवेगळ्या प्रकारांचा वापर केला जातो.बाष्पीकरण, मेल्ट अँड ब्लो, मेल्ट ब्लो अँड बर्न, थर्मल स्ट्रेस क्रॅकिंग, स्क्राइबिंग, कोल्ड कटिंग आणि बर्निंग स्टॅबिलाइज्ड लेसर कटिंग या काही पद्धती आहेत.

बाष्पीभवन कटिंग
बाष्पीभवन कटिंग करताना फोकस केलेला बीम सामग्रीच्या पृष्ठभागाला फ्लॅशपॉइंटपर्यंत गरम करतो आणि कीहोल तयार करतो.कीहोलमुळे शोषकतेमध्ये अचानक वाढ होते ज्यामुळे छिद्र लवकर खोल होते.जसजसे भोक खोल होते आणि सामग्री उकळते, तसतसे तयार होणारी बाष्प वितळलेल्या भिंतींना क्षीण करते आणि बाहेर पडते आणि छिद्र आणखी मोठे करते.लाकूड, कार्बन आणि थर्मोसेट प्लॅस्टिक यांसारखे न वितळणारे साहित्य सहसा या पद्धतीने कापले जाते.
वितळणे आणि फुंकणे
मेल्ट अँड ब्लो किंवा फ्यूजन कटिंग कटिंग क्षेत्रातून वितळलेली सामग्री उडवण्यासाठी उच्च-दाब वायूचा वापर करते, ज्यामुळे विजेची गरज मोठ्या प्रमाणात कमी होते.प्रथम सामग्री वितळण्याच्या बिंदूपर्यंत गरम केली जाते त्यानंतर गॅस जेट वितळलेल्या पदार्थाला कर्फमधून बाहेर काढते आणि सामग्रीचे तापमान आणखी वाढवण्याची गरज टाळते.या प्रक्रियेसह कापलेले साहित्य सहसा धातू असतात.

 

थर्मल ताण क्रॅकिंग
ठिसूळ पदार्थ थर्मल फ्रॅक्चरसाठी विशेषतः संवेदनशील असतात, थर्मल स्ट्रेस क्रॅकिंगमध्ये शोषण केलेले वैशिष्ट्य.एक बीम पृष्ठभागावर केंद्रित आहे ज्यामुळे स्थानिक गरम आणि थर्मल विस्तार होतो.याचा परिणाम क्रॅकमध्ये होतो ज्याला नंतर बीम हलवून मार्गदर्शन केले जाऊ शकते.क्रॅक m/s च्या क्रमाने हलविला जाऊ शकतो.हे सहसा काच कापण्यासाठी वापरले जाते.

सिलिकॉन वेफर्सचे स्टेल्थ डायसिंग
पुढील माहिती: वेफर डायसिंग
सिलिकॉन वेफर्सपासून सेमीकंडक्टर डिव्हाइस फॅब्रिकेशनमध्ये तयार केल्याप्रमाणे मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक चिप्सचे विभाजन तथाकथित स्टेल्थ डायसिंग प्रक्रियेद्वारे केले जाऊ शकते, जे स्पंदित Nd:YAG लेसरसह चालते, ज्याची तरंगलांबी (1064 nm) इलेक्ट्रॉनिकशी जुळवून घेतली जाते. सिलिकॉनचे बँड गॅप (1.11 eV किंवा 1117 nm).

प्रतिक्रियात्मक कटिंग
"बर्निंग स्टॅबिलाइज्ड लेसर गॅस कटिंग", "फ्लेम कटिंग" असेही म्हणतात.प्रतिक्रियात्मक कटिंग हे ऑक्सिजन टॉर्च कटिंगसारखे आहे परंतु इग्निशन स्त्रोत म्हणून लेसर बीमसह आहे.1 मिमी पेक्षा जास्त जाडीमध्ये कार्बन स्टील कापण्यासाठी वापरला जातो.या प्रक्रियेचा वापर तुलनेने कमी लेसर पॉवरसह खूप जाड स्टील प्लेट्स कापण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

सहनशीलता आणि पृष्ठभाग समाप्त
लेझर कटरमध्ये 10 मायक्रोमीटरची स्थिती अचूकता आणि 5 मायक्रोमीटरची पुनरावृत्तीक्षमता असते.[उद्धरण आवश्यक]

मानक उग्रपणा Rz शीटच्या जाडीसह वाढते, परंतु लेसर पॉवर आणि कटिंग गतीसह कमी होते.800 W च्या लेसर पॉवरसह लो कार्बन स्टील कापताना, 1 मिमीच्या शीटच्या जाडीसाठी मानक उग्रपणा Rz 10 μm, 3 मिमीसाठी 20 μm आणि 6 मिमीसाठी 25 μm आहे.

{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542}}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}{\displaystyle Rz={\frac {12.528\cdot S^{0.542 }}{P^{0.528}\cdot V^{0.322}}}}
कुठे: {\displaystyle S=}S= स्टील शीटची जाडी मिमी मध्ये;{\displaystyle P=}P= kW मध्ये लेसर पॉवर (काही नवीन लेसर कटरची लेसर पॉवर 4 kW आहे);{\displaystyle V=}V= कटिंग वेग मीटर प्रति मिनिट.[16]

ही प्रक्रिया बर्‍याचदा 0.001 इंच (0.025 मिमी) च्या आत अगदी जवळची सहनशीलता ठेवण्यास सक्षम आहे.भाग भूमिती आणि यंत्राच्या यांत्रिक सुदृढतेचा सहिष्णुतेच्या क्षमतेशी बराच संबंध आहे.लेसर बीम कटिंगच्या परिणामी सामान्य पृष्ठभागाची समाप्ती 125 ते 250 मायक्रो-इंच (0.003 मिमी ते 0.006 मिमी) पर्यंत असू शकते.[11]

मशीन कॉन्फिगरेशन

ड्युअल-पॅलेट फ्लाइंग ऑप्टिक्स लेसर

फ्लाइंग ऑप्टिक्स लेसर हेड
औद्योगिक लेसर कटिंग मशीनची साधारणपणे तीन भिन्न कॉन्फिगरेशन आहेत: हलणारी सामग्री, संकरित आणि फ्लाइंग ऑप्टिक्स सिस्टम.हे लेसर बीम कापून किंवा प्रक्रिया करण्यासाठी सामग्रीवर हलविण्याच्या मार्गाचा संदर्भ देते.या सर्वांसाठी, गतीचे अक्ष सामान्यत: X आणि Y अक्ष म्हणून नियुक्त केले जातात.जर कटिंग हेड नियंत्रित केले जाऊ शकते, तर ते Z-अक्ष म्हणून नियुक्त केले जाते.

मूव्हिंग मटेरियल लेसरमध्ये स्थिर कटिंग हेड असते आणि त्याखाली मटेरियल हलवा.ही पद्धत लेसर जनरेटरपासून वर्कपीसपर्यंतचे एक स्थिर अंतर आणि एक एकल बिंदू प्रदान करते ज्यातून कटिंग वाहून नेणारा सांडपाणी काढता येतो.यासाठी कमी ऑप्टिक्स आवश्यक आहेत, परंतु वर्कपीस हलविणे आवश्यक आहे.या स्टाईल मशीनमध्ये कमीत कमी बीम डिलिव्हरी ऑप्टिक्स असतात, परंतु ते सर्वात हळू देखील असते.

हायब्रीड लेसर एक सारणी देतात जी एका अक्षात (सामान्यतः X-अक्ष) हलते आणि डोके लहान (Y) अक्षावर हलवते.याचा परिणाम फ्लाइंग ऑप्टिक मशीनपेक्षा अधिक स्थिर बीम वितरण मार्ग लांबीमध्ये होतो आणि एक सोपी बीम वितरण प्रणालीला परवानगी देऊ शकते.यामुळे डिलिव्हरी सिस्टीममध्ये कमी होणारी पॉवर लॉस होऊ शकते आणि फ्लाइंग ऑप्टिक्स मशिन्सपेक्षा प्रति वॅट अधिक क्षमता.

फ्लाइंग ऑप्टिक्स लेझरमध्ये स्थिर टेबल आणि कटिंग हेड (लेसर बीमसह) असते जे दोन्ही क्षैतिज परिमाणांमध्ये वर्कपीसवर फिरते.फ्लाइंग ऑप्टिक्स कटर प्रक्रियेदरम्यान वर्कपीस स्थिर ठेवतात आणि अनेकदा मटेरियल क्लॅम्पिंगची आवश्यकता नसते.हलणारे वस्तुमान स्थिर असते, म्हणून वर्कपीसच्या वेगवेगळ्या आकारामुळे गतिशीलता प्रभावित होत नाही.फ्लाइंग ऑप्टिक्स मशीन्स हा सर्वात वेगवान प्रकार आहे, जो पातळ वर्कपीस कापताना फायदेशीर आहे.[17]

激光-3

फ्लाइंग ऑप्टिक मशिनने जवळच्या फील्डपासून (रेझोनेटरच्या जवळ) कटिंग ते फार फील्ड (रेझोनेटरपासून दूर) कटिंगपर्यंत बदलणारी बीम लांबी लक्षात घेण्यासाठी काही पद्धती वापरणे आवश्यक आहे.हे नियंत्रित करण्यासाठी सामान्य पद्धतींमध्ये कोलिमेशन, अनुकूली ऑप्टिक्स किंवा स्थिर बीम लांबीच्या अक्षाचा वापर समाविष्ट आहे.

पाच आणि सहा-अक्ष मशीन देखील तयार केलेल्या वर्कपीस कापण्याची परवानगी देतात.याव्यतिरिक्त, लेसर बीमला आकाराच्या वर्कपीसकडे निर्देशित करण्याच्या, योग्य फोकस अंतर राखणे आणि नोझल स्टँडऑफ इत्यादी विविध पद्धती आहेत.

स्पंदन
स्पंदित लेसर जे अल्प कालावधीसाठी उच्च-शक्तीचा स्फोट प्रदान करतात ते काही लेसर कटिंग प्रक्रियेमध्ये खूप प्रभावी असतात, विशेषतः छेदन करण्यासाठी, किंवा जेव्हा खूप लहान छिद्रे किंवा खूप कमी कटिंग गती आवश्यक असते, कारण जर सतत लेसर बीम वापरला गेला असेल, उष्णता संपूर्ण तुकडा वितळण्यापर्यंत पोहोचू शकते.

बहुतेक औद्योगिक लेसरमध्ये NC (संख्यात्मक नियंत्रण) प्रोग्राम नियंत्रण अंतर्गत CW (सतत लहर) पल्स किंवा कट करण्याची क्षमता असते.

दुहेरी पल्स लेसर मटेरियल काढण्याचा दर आणि छिद्र गुणवत्ता सुधारण्यासाठी पल्स जोड्यांची मालिका वापरतात.मूलत:, पहिली नाडी पृष्ठभागावरील सामग्री काढून टाकते आणि दुसरी नाडी छिद्र किंवा कटच्या बाजूस चिकटून बाहेर पडण्यापासून प्रतिबंधित करते.[18]


पोस्ट वेळ: जून-16-2022