धातुहरूको लेजर काट्ने प्रक्रिया सामान्यतया चार चरणको प्रक्रिया पछ्याउँछ जुन हामीले यसलाई तोड्दा काफी रोचक हुन्छ। सम्पूर्ण कुरा लेजर रेसोनेटरबाट सुरु हुन्छ जसले शक्तिशाली बीमको सृष्टि गर्दछ जुन पछि CO2 ग्यास मिश्रण वा विशेष फाइबर अप्टिक केबलको माध्यमबाट बढाइएको हुन्छ। त्यसपछि भने केही नै अचम्मको कुरा हुन्छ। सुपर सटीक लेन्सहरूले यो बीमलाई मानव केशको मोटाइभन्दा पनि सानो, लगभग 0.1 मिमी सम्म केन्द्रित गर्दछ। यी तीव्रताहरूमा, शक्ति घनत्वले प्रति वर्ग सेन्टिमिटर 10 मिलियन वाट भन्दा पनि बढी पुग्छ, कार्बन स्टीललाई आधा मिलिसेकेन्डभित्रै पिघलाउन पर्याप्त अनुसन्धान अनुसार। म्यानुफ्याक्चरिङ प्रोसेसहरूको जर्नलबाट। काम अन्त्य गर्न, सहायक ग्यासहरू जस्तै अक्सिजन वा नाइट्रोजनले पिघलेको धातुलाई उडाएर अत्यन्तै साँकुरा काटहरूको अनुमति दिन्छ। हामी 3 मिमी मोटो स्टेनलेस स्टीलका चादरहरूमा पनि 0.15 मिमी सम्मका कर्फ चौडाइहरूको कुरा गरिरहेका छौं।
यथार्थता र कार्यक्षमता सुनिश्चित गर्नका लागि पाँच आधारभूत प्रणालीहरू समन्वयमा काम गर्दछन्:
यो एकीकरणले १ मिमी मधुर स्टीलमा प्रति मिनेट ६० मिटरको काट्ने गति सक्षम बनाउँछ जबकि ±०.०५ मिमी सहनशीलता बनाए राख्छ-उच्च-सटीकता वाला औद्योगिक र एयरोस्पेस घटकहरूका लागि आवश्यक छ।
आज धातु निर्माण उद्योगले मुख्यतः तीन वटा मुख्य लेजर प्रविधिहरूको प्रयोग गर्दछ: CO2, फाइबर र क्रिस्टल आधारित प्रणालीहरू। CO2 लेजरहरूले ग्यासको प्रयोग उत्तेजनाको लागि गर्ने भएकोले यसले धेरै मोटो गैर-लौह धातुहरूलाई ठीकसँग समात्छ। फाइनर देखि मध्यम टुक्रा धातुको कामको लागि बजारको ठूलो हिस्सा फाइबर लेजरहरूले लिएका छन् किनकि यी प्रणालीहरूले अप्टिकल फाइबरहरूको प्रयोग डायोडको प्रकाशलाई बढाउन प्रयोग गर्छन्। २०२४ को औद्योगिक लेजर रिपोर्टको नवीनतम संख्याहरू अनुसार, फाइबर लेजरहरूले परम्परागत CO2 सेटअपहरूको तुलनामा लगभग दुई देखि तीन गुणा छिटो ३ मिमी स्टेनलेस स्टील काट्न सक्छन्। Nd:YAG मोडेलहरू सहितका क्रिस्टल लेजरहरू टाइटेनियम काट्न जस्ता धेरै विशिष्ट निचहरूमा अडिएका छन्, यद्यपि यी प्रणालीहरूमा अब धेरै वृद्धि हुँदैन किनकि यिनीहरूको रखरखाव र मर्मतको धेरै आवश्यकता पर्छ।
फाइबर लेजरहरूले स्पष्ट फाइदाहरू प्रदान गर्छन्:
| प्रदर्शन मेट्रिक | फाइबर लेजर | CO2 लेजर |
|---|---|---|
| काट्ने गति (१ मिमी इस्पात) | २५ मीटर/मिन | 8 मिटर/मिनेट |
| ऊर्जा खर्च/महिना* | $1,200 | $3,500 |
| सहायक ग्यास खपत | 15% कम | मानक |
*500 किलोवाट सिस्टम, 24/5 संचालनमा आधारित
20 मिमी भन्दा कम धातु प्रसंस्करण गर्ने निर्माताहरूका लागि, फाइबर लेजरले खपत सामग्रीमा कमी र 94% अपटाइम मार्फत 18-24 महिनाको लागि निवेशमा रिटर्न (2024 मेटलवर्किङ अर्थशास्त्र अध्ययन) प्रदान गर्दछ। जबकि CO2 सिस्टम एक्रेलिक वा रूखहरू सँगै मिश्रित-सामग्री दोकानहरूलाई सम्हाल्नका लागि जारी रहन्छ, तिनीहरूले प्रति धातु काट्न 50-70% बढी ऊर्जा खपत गर्छन्।
लेजर काट्नु उत्तम परिणाम तब दिन्छ जब्बा धातुहरूले समान रूपमा ताप चालन गर्छन् र पूर्वानुमेय दरमा लेजर ऊर्जा अवशोषित गर्छन्। स्टेनलेस स्टील, एल्युमिनियम, माइल्ड स्टील, पीतल र तामा जस्ता सामग्री यसै श्रेणीमा पर्छन्। स्टेनलेस स्टील आफ्नो गुणका कारण ठूलो प्रयोगमा आउँछ किनकि यो सजिलै जंग नलाग्ने हुनाले चिकित्सा उपकरण र खाना प्रशोधन मेसिनरीमा यसको ठूलो उपयोग हुन्छ जहाँ सफाइको महत्व हुन्छ। एल्युमिनियमको हल्का तौलका कारण यसलाई हावाई जहाज र कारका लागि मुख्य सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ जहाँ औंसहरू बचतले वास्तविक प्रदर्शनमा सुधार ल्याउँछ। पीतल र तामा लेजरले काट्नु त्यति सामान्य नहुनुका साथै विद्युत प्रणालीमा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छन् भलै पनि यिनीहरूले समस्या पनि सिर्जना गर्छन्। यी धातुहरूले लेजरको किरण प्रतिबिम्बित गर्ने हुनाले सञ्चालकहरूलाई विशेष उपकरण र त्यस्ता तकनीकको आवश्यकता पर्दछ जसले आसपासका क्षेत्रहरूलाई क्षति नगरी सफा काट दिन्छ।
| धातु किसिम | सामान्य मोटाई सीमा | प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्रहरू |
|---|---|---|
| स्टेनलेस स्टील | 0.5–25 मिमी | चिकित्सा उपकरण, खाना प्रशोधन उपकरण |
| एल्युमिनियम | 0.5–20 मिमी | मोटर गाडीका प्यानल, ताप निकासी प्लेट |
| तामे | 0.5–8 मिमी | सर्किट बोर्ड, ताप विनिमयक |
कांस्य र पित्तल जस्ता सामग्रीको काम गर्दा, एउटा ठूलो समस्या आउँछ किनभने तिनीहरूले अवरक्त लेजर ऊर्जाको 90 प्रतिशत भन्दा बढी परावर्तित गर्छन्। यो परावर्तनले ठीक प्रकारको ह्यान्डलिङ नभएमा लेजरलाई नै क्षति पुर्याउन सक्छ। त्यहीँ फाइबर लेजरहरूको उपयोगीता देखिन्छ। यी लेजरहरूले सामान्यतया 1,060 न्यानोमिटरको छोटो तरंग लम्बाईमा काम गर्छन् र यसमा शक्ति मोडुलेशन समायोजन गर्ने क्षमता हुन्छ जसले नियन्त्रणमा सहयोग पुर्याउँछ। 2 मिमी मोटाइको कांस्य प्लेट काट्ने उदाहरण लिनुहोस्। यस प्रक्रियामा 500 हर्ट्ज भन्दा बढीको पल्स दरको आवश्यकता पर्छ र नाइट्रोजन ग्यासको सहायता पनि चाहिन्छ ताकि काट्ने क्रममा अक्सिडेशन नहोस्। यी सबै अतिरिक्त चरणहरूले स्टील काट्दा भन्दा 15 देखि 20 प्रतिशत बढी ऊर्जा प्रयोग गर्ने अर्थ हुन्छ तर धेरै निर्माताहरूले यो व्यापार ठीक छ भन्छन् किनभने यसले ठीक ठाउँमा सटीकता बनाए राख्छ र महँगो उपकरणमा लगानीको सुरक्षा गर्छ।
काम गरिएको सामग्रीको मोटाईले हामी कति छिटो काट्न सक्छौं र प्रक्रियामा कति शक्ति प्रयोग हुन्छ भन्ने कुरामा ठूलो प्रभाव पार्छ। उदाहरणका लागि, 5 मिमी माइल्ड स्टीलको कुरा गर्दा, 8 मिटर प्रति मिनेटको गति राम्रोसँग काम गर्दछ। तर जब धेरै मोटो 20 मिमी स्टीलको सामना गर्नुपर्छ भने, धारको विकृति हुनबाट रोक्नका लागि अपरेटरहरूले गति झन्डै 1.2 मिमी/मिनेटमा झार्नुपर्छ। तर जुन कुरामा मानिसहरूले ध्यान नदिन्छन् भन्दा सतहको तयारी हो। जंग लागेका ठाउँहरू वा अस्थिर कोटिङले लेजर बीमलाई लगभग आधा मिलिमिटरसम्म बेपत्ता गर्न सक्छ, जसले गर्दा पछि आउने विभिन्न समस्याहरू हुन्छन्। सुरुवात गर्नु अघि यी कोटेड सतहहरू सफा गर्नु ठूलो फरक पार्छ। उद्योगको डाटाले यो साधारण कदमले काट्ने स्थिरता लगभग 30 प्रतिशतले बढाउँछ भने पछि प्रक्रियालाई जटिल बनाउने अप्रिय अवशेषको निर्माणलाई पनि कम गर्छ।
फाइबर लेजरले पारम्परिक CO2 प्रणालीको तुलनामा लगभग तीन गुणा छिटो गतिमा सामग्री काट्न सक्छ, स्टेनलेस स्टील र एल्युमिनियमका चादरहरू जस्ता कठिन सामग्रीमा सहनशीलता लगभग 0.1 मिमी भित्र राख्दै। यी लेजरहरूको पछाडि रहेको स्थिर अवस्था निर्माणको कारण यी लेजरहरूले ऊर्जा खपतको मामलामा लगभग 30 प्रतिशत अधिक कुशलतापूर्वक सञ्चालन गर्छन्। यो कुशलताले सामग्री जलेर नष्ट हुने बजाय झन्डै पिघलेर नष्ट हुने सफा काटमा अनुवाद गरिन्छ, साथै चारैतिरका क्षेत्रहरूमा पर्ने तापको प्रभाव धेरै कम हुन्छ। देशभरका उत्पादन क्षेत्रहरूबाट आएका वास्तविक संख्याहरू हेर्दा, कम्पनीहरूले 25 मिमी भन्दा कम मोटाइका धातुबाट बनेका प्रत्येक भागमा 18 देखि 22 सेन्ट बचत गरेको बताएका छन्। यसैले धातुका चादरहरूका लागि ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्ने कार्यशालाहरू यी दिनहरूमा फाइबर लेजर प्रविधिमा सार्दैछन्।
ऑटोमोटिभ भागहरूको एउटा प्रसिद्ध कम्पनीले २ देखि ८ मिमी कार्बन स्टीलका चादरहरू काट्नका लागि ६ किलोवाटको फाइबर लेजर प्रयोग गर्न थालेपछि चेसिस घटक उत्पादन गर्न लाग्ने समय लगभग आधा घटायो। यी नयाँ प्रणालीहरूले अतिरिक्त डेबरिङको आवश्यकतै नपर्ने गरी सफा काट दिन्छन् जसले गर्दा ड्रसको निर्माण हुँदैन। सतहको फिनिस लगभग ३.२ माइक्रोन Ra हुन्छ जुन धेरै चिकनो हुन्छ। कडा समय सारणीका साथ उत्पादन गर्ने निर्माताहरूका लागि यस्तो सटीकता ठूलो फरक पार्छ, विशेषगरी त्यही बेला जब कार निर्माताहरूले प्रत्येक ग्रामको तौल र कम टोलरेन्सका साथ बनेका इलेक्ट्रिक वाहनहरूका लागि आवश्यकताहरू पूरा गर्न जोड दिन्छन्।
अधिकांश एयरोस्पेस कम्पनीहरूले 7075-टी6 मिश्र धातुबाट बनेका पंखका रिब्स र फ्यूजलेजका भागहरू जस्ता एल्युमिनियम संरचनात्मक भागहरूसँग काम गर्दा फाइबर लेजरको प्रयोग गर्न थालेका छन्। किन? किनकि यी लेजरहरूले लगभग 1,070 एनएम तरंग लम्बाईमा काम गर्दछन् जसले सामग्री परावर्तकताको समस्या कम गर्न मद्दत गर्दछ। यसको मतलब यो हो कि उनीहरूले 10 मिमी मोटा प्लेटहरूलाई लगभग 15 मिटर प्रति मिनेटको दरले काट्न सक्छन् जबकि मोटाईको परिवर्तन 0.5% भन्दा कम रहन्छ। हालका प्रवृत्तिहरू हेर्दा आजकलका लगभग 9 वटा नयाँ विमानहरूको डिजाइनमा वास्तवमा कुनै न कुनै रूपमा लेजर कट एल्युमिनियम घटकहरू समावेश हुन्छन्। नतिजाको रूपमा, एयरोस्पेस उद्योगमा सामान्य रूपमा मान्य AS9100 गुणस्तर आवश्यकताहरू पूरा गर्न निर्माताहरूलाई राम्रो फाइबर लेजर प्रणालीहरूको पहुँच हुनु आवश्यक छ।
नाइट्रोजनले 12 देखि 20 बारको दबावमा निष्क्रिय सहायक ग्यासको रूपमा काम गर्दछ जसले खाद्य प्रशोधन उद्योगहरूमा प्रयोग हुने चिकित्सा उपकरणहरू वा घटकहरूका लागि आदर्श बनाउने धातुको जंग विरोधी प्रतिरोध कायम राख्दछ। यस्तो अवस्थामा अक्सिडेशन रोकिन्छ र सफा किनारहरू बन्छन्। उदाहरणका लागि 6 मिमी मोटो 304 ग्रेड स्टेनलेस स्टील लिनुहोस्। 10 देखि 12 मिटर प्रति मिनेटको दरमा 2 किलोवाट फाइबर लेजर प्रयोग गर्दा सामान्यतया 0.1 मिमी भन्दा बढी नहुने ताप प्रभावित क्षेत्र देखिन्छ। 2024 मेटल फ्याब्रिकेशन रिपोर्टमा प्रकाशित नवीनतम अनुसन्धानका अनुसार, अक्सिजन आधारित विधिहरूबाट नाइट्रोजन सहायता प्रणालीमा स्विच गर्नाले अतिरिक्त फिनिसिङ लागतलाई लगभग एक तिहाइ कटौती गर्न सकिन्छ। केही महत्वपूर्ण प्यारामिटरहरू यहाँ उल्लेखनीय छन्:
एल्युमिनियमको उच्च परावर्तकता (1µm तरंग लम्बाईमा 85–92%) ले बीम विक्षेपण रोक्न पल्स लेजर मोडको आवश्यकता पर्दछ। 4kW फाइबर लेजरले 6–8 बारको संकुचित हावाको प्रयोग गरी 15 मिनेट प्रति मिनेटको दरमा 8 मिमी 6061-टी6 एल्युमिनियम काट्छ। तापीय सञ्चालकता सँग सामना गर्न:
यो दृष्टिकोणले ±0.05 मिमी सटीकता सुनिश्चित गर्दछ, जुन कार ब्याट्री ट्रे जस्ता सटीक भागहरूका लागि आदर्श हो।
3 मिमी भन्दा माथिको कार्बन स्टीलका लागि अक्सिजन-सहायता कटिङ मानक हो, जहाँ एक्जोथर्मिक प्रतिक्रियाले कटिङ स्पीडलाई 40% सम्म बढाउँछ। 10 मिमी S355JR स्टीलका लागि 3kW मा, स्पीड 8–10 मिनेट प्रति मिनेटसम्म पुग्छ। तर, अत्यधिक अक्सिडेशनले तल्लो भागमा स्ल्याग बनाउन सक्छ। प्रभावकारी न्यूनीकरणमा समावेश छ:
जस्तै आइ-बीमहरू जस्ता संरचनात्मक घटकहरूका लागि, आक्सीजन काट्ने र नाइट्रोजन फिनिसिङ पासहरूको संयोजन गरी संयोजित विधिहरूले आयामी सटीकता र किनारा गुणस्तरका लागि ISO 9013 मानकहरूलाई पूरा गर्न मद्दत गर्दछ।
लेजर काट्ने एक सटीक प्रक्रिया हो जहाँ शक्तिशाली लेजर बीमको प्रयोग पदार्थलाई पिघाल्न, जलाउन वा वाष्पीकरण गर्न प्रयोग गरिन्छ।
फाइबर लेजरहरूले CO2 लेजरहरूको तुलनामा उच्च सटीकता, राम्रो ऊर्जा दक्षता र न्यून मर्मत खर्च प्रदान गर्दछन्।
स्टेनलेस स्टील, एल्युमिनियम, माइल्ड स्टील, पीतल र तामा जस्ता धातुहरू लेजर ऊर्जा अवशोषित गर्ने र ताप चालकताको क्षमताको कारण लेजर काट्नका लागि उपयुक्त छन्।
सामग्रीको मोटाई काट्ने गति र बिजुली खपतलाई प्रभावित गर्छ। धेरै मोटा सामग्रीलाई काट्दा किनारको विकृति रोक्न धेरै ढिलो गतिमा काट्नुपर्छ।
Hot News
EN
