लेजर कटिंग मशीन: प्रिसिजन कट्स के लिए मुख्य कारक

लेजर स्रोत गुणवत्ता: बीम, पावर और फोकस नियंत्रण

लेजर कटिंग में प्रिसिजन तीन परस्पर निर्भर लेजर स्रोत विशेषताओं पर निर्भर करता है: बीम गुणवत्ता, पावर आउटपुट और फोकस नियंत्रण। ये सामग्री के प्रकार और मोटाई के आधार पर कट की सटीकता, एज फिनिश और प्रसंस्करण दक्षता को नियंत्रित करते हैं।

फोकस करने में बीम पैरामीटर उत्पाद (BPP) और फाइबर कोर व्यास की भूमिका

मिलीमीटर गुणा मिलीरेडियन में मापा जाने वाला बीम पैरामीटर उत्पाद (BPP) हमें बताता है कि एक लेज़र को कितनी अच्छी तरह से केंद्रित किया जा सकता है। कम मान का अर्थ है कि हमें वास्तव में तंग, सघन फोकल बिंदु प्राप्त होते हैं जो छोटे क्षेत्रों में अधिक ऊर्जा समाहित करते हैं। शीर्ष गुणवत्ता वाले फाइबर लेज़र अपने छोटे कोर आकार के कारण लगभग 0.9 mm·mrad तक पहुँचते हैं। ये छोटे कोर फोटॉन को एक-दूसरे के निकट समाहित करते हैं, जिससे 3 मिमी से कम मोटाई की सामग्री में 0.1 मिमी जितने संकरे कट करने की अनुमति मिलती है। जटिल आकृतियों पर विस्तृत सूक्ष्म कटिंग कार्य करने वालों के लिए, ऐसी सटीकता सब कुछ निर्धारित करती है। दूसरी ओर, जब निर्माता बहुत बड़े कोर या नौकरी के लिए उपयुक्त नहीं ऐसे कोर का उपयोग करते हैं, तो लेज़र बीम केंद्रित रहने के बजाय फैल जाता है। इसका अर्थ है बड़े स्पॉट आकार और खराब स्थिति सटीकता, खासकर तब जब कटिंग ऑपरेशन के दौरान सामग्री की सतह पर तेजी से आगे बढ़ते समय यह स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

लेज़र आउटपुट शक्ति बनाम सामग्री की मोटाई: गति और किनारे की सटीकता के बीच संतुलन

लेजर पावर को सही तरीके से समायोजित करने का अर्थ है उसे उस सामग्री के अनुरूप ढालना जिसके साथ हम काम कर रहे हैं, केवल इसे अधिकतम पर नहीं घुमाना। दस मिलीमीटर से अधिक मोटाई वाली प्लेट्स के साथ काम करते समय छह किलोवाट की प्रणाली निश्चित रूप से चीजों को तेज कर देती है, लेकिन पतली चादरों पर बहुत अधिक पावर डालने से ऐसी समस्याओं का खतरा होता है जैसे विरूपण और पिघले हुए किनारे। उदाहरण के लिए स्टेनलेस स्टील लें। चार किलोवाट का लेजर लगभग एक बिंदु दो मीटर प्रति मिनट की गति से बारह मिमी की प्लेट को संभाल सकता है जबकि आयामों को प्लस या माइनस शून्य बिंदु शून्य पांच मिमी के भीतर बनाए रखता है। लेकिन उसी पावर स्तर का उपयोग एक मिमी की चादर पर करें और ड्रॉस निर्माण और खराब किनारे की गुणवत्ता सहित सभी प्रकार की समस्याओं की अपेक्षा करें। अधिकांश दुकानें सामग्री की मोटाई के आधार पर पावर सेटिंग्स के लिए उद्योग मानकों का पालन करती हैं। कार्बन स्टील को आमतौर पर गड़बड़ किनारों से बचने और कटौती की चौड़ाई को समग्र रूप से स्थिर रखने के लिए प्रति मिमी लगभग 500 वाट की आवश्यकता होती है। पिछले साल पोनमन संस्थान द्वारा प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, सभी औद्योगिक अपशिष्टों में से लगभग एक तिहाई इस पावर बनाम मोटाई चीज को गलत करने के कारण होता है। इसलिए उचित कैलिब्रेशन केवल स्क्रैप धातु के ढेर से बचने के बारे में नहीं है, यह उत्पादन लागत में भी वास्तविक अंतर बनाता है।

लेजर कटिंग मशीन के स्थिर प्रदर्शन के लिए प्रक्रिया पैरामीटर अनुकूलन

प्रक्रिया पैरामीटर को सूक्ष्मता से समायोजित करने से ऊष्मीय निवेश, सामग्री निष्कर्षण गतिशीलता और गति समन्वय को संतुलित करके दोहराई जा सकने वाली सटीकता सुनिश्चित होती है। प्रभावी अनुकूलन उत्पादन चक्रों में गति और किनारों की अखंडता को बनाए रखते हुए दोषों को कम करता है।

ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र और भूसी पर कटिंग गति, पल्स आवृत्ति और ड्यूटी चक्र का प्रभाव

कटिंग की गति प्रक्रिया के दौरान उष्णता के निर्माण को लेकर बहुत प्रभाव डालती है। जब यह बहुत धीमी होती है, तो स्टेनलेस स्टील में ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र (HAZ) लगभग 15% तक अधिक फैल सकता है, जिससे विकृति की समस्याएं और संरचनात्मक ताकत में कमी आ सकती है। इसके विपरीत, बहुत तेज गति से केवल प्रवेश गहराई में समस्याएं उत्पन्न होती हैं और ड्रॉस सामग्री पर चिपक जाता है। पल्स आवृत्ति और ड्यूटी साइकिल को समायोजित करने से ऊर्जा के वितरण पर बहुत अधिक सटीक नियंत्रण मिलता है। एल्युमीनियम जैसी अलौह धातुओं के लिए, 500 से 1,000 हर्ट्ज़ के बीच निम्न आवृत्तियाँ गलित पूल को स्थिर रखती हैं, जिससे ड्रॉस निर्माण में लगभग 30% की कमी आती है। अनुभव दिखाता है कि 5 मिमी मोटी एल्युमीनियम शीट के साथ काम करते समय, लगभग 0.8 मीटर प्रति मिनट की गति से चलते हुए मशीन को लगभग 70% ड्यूटी साइकिल पर सेट करने से गलन निष्कासन और साफ किनारों के लिए अच्छे परिणाम मिलते हैं, बिना अत्यधिक ऑक्सीकरण या उन परेशान करने वाली सतही रेखाओं के जो फिनिश की गुणवत्ता को खराब कर देती हैं।

कट के एकसमानता और किनारों की समता के लिए सहायक गैस का चयन तथा दाब समानुमापन

सहायक गैस कट की गुणवत्ता को ऑक्सीकरण, ऊष्मा संचरण और गलित धातु निष्कासन के प्रबंधन द्वारा आकार देती है। नाइट्रोजन (≥99.5% शुद्धता) स्टेनलेस स्टील में ऑक्साइड-मुक्त, कम खुरदरे किनारे उत्पन्न करती है (Ra < 1.5 µm); ऑक्सीजन उष्माक्षेपी अभिक्रिया द्वारा कटिंग को तीव्र करती है लेकिन टेपर कोण को 2–5° तक बढ़ा देती है। गैस दाब माप के साथ समानुपातिक होना चाहिए:

• पतली सामग्री (<3 mm): 8–12 बार संकीर्ण, एकसमान कर्फ को बनाए रखता है
• मोटी प्लेट (>10 mm): 15–20 बार पूर्ण गलन निष्कासन और ऊर्ध्वाधर किनार संरचना सुनिश्चित करता है

अत्यधिक या अत्यल्प दाब से धारियाँ, किनारों की गोलाई या अपूर्ण स्लैग निष्कासन उत्पन्न होता है। अत्यधिक परावर्तक तांबे के मिश्र धातु में, आर्गन गैस पश्च परावर्तन को दबाती है, जिससे स्थिति पुनरावृत्ति में 0.1 mm की वृद्धि होती है।

लेजर कटिंग मशीन की यांत्रिक स्थिरता और गति की शुद्धता

लेजर कटिंग मशीन की शुद्धता को प्रभावित करने वाली सामग्री-विशिष्ट चुनौतियाँ

सामग्री के गुण अंतर्निहित परिवर्तनशीलता को पेश करते हैं जो टाइट-टॉलरेंस प्रदर्शन के लिए चुनौती प्रस्तुत करती है। तीन कारक प्रभावशाली होते हैं: मोटाई स्थिरता, सतह परावर्तकता और ऑक्सीकरण अवस्था।

मोटाई, परावर्तकता और सतह ऑक्सीकरण करफ स्थिरता और स्थिति सटीकता को कैसे प्रभावित करते हैं

जब कटिंग के दौरान सामग्री की मोटाई में परिवर्तन होता है, तो ऑपरेटरों को मशीन पैरामीटर्स को लगातार बदलने की आवश्यकता होती है। मोटे भागों के लिए स्वाभाविक रूप से यात्रा की गति कम करने और लेज़र शक्ति बढ़ाने की आवश्यकता होती है, जिससे अपेक्षित विनिर्देशों की तुलना में अधिक ऊष्मा निर्माण और चौड़े कट उत्पन्न होते हैं। कुछ मामलों में यह अंतर लगभग 15% तक पहुँच सकता है। एल्यूमीनियम जैसी परावर्तक सामग्री के साथ काम करना एक अन्य चुनौती प्रस्तुत करता है क्योंकि इन धातुओं का प्रवृत्ति लेज़र ऊर्जा को यादृच्छिक दिशाओं में वापस लौटाने की होती है। इससे कट की चौड़ाई असंगत हो जाती है और लगभग आधे मिलीमीटर की सटीकता बनाए रखने के लिए विशेष पल्स सेटिंग्स लागू करना आवश्यक हो जाता है। सतह की स्थितियाँ चीजों को और अधिक जटिल बना देती हैं। माइल्ड स्टील की सतह पर जंग लगने से अप्रत्याशित गर्म स्थल उत्पन्न होते हैं जो निर्धारित कटिंग पथ को विकृत कर देते हैं। एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम कोटिंग्स भी अपनी समस्याएँ प्रस्तुत करती हैं, क्योंकि वे लेज़र बीम को उस स्थान से दूर धकेलने की प्रवृत्ति रखती हैं जहाँ उसे केंद्रित किया जाना चाहिए, जिससे इंजीनियर फोकल शिफ्ट त्रुटियाँ कहते हैं। इन सभी कारकों के संयोजन के कारण निर्माण दुकानों में मिश्रित उत्पाद रन और छोटे बैच आकार के साथ काम करते समय 0.5 मिमी से कम सहिष्णुता बनाए रखना अत्यंत कठिन हो जाता है।

लेजर कटिंग मशीन के आउटपुट में सटीकता को मापना और सत्यापित करना

उद्देश्य सत्यापन तीन मात्रात्मक मापदंडों पर निर्भर करता है—कर्फ चौड़ाई, किनारे का झुकाव, और सतह की खुरदरापन—जो सीधे कार्यात्मक प्रदर्शन और असेंबली फिट से संबंधित होते हैं।

मात्रात्मक सटीकता मापदंडों के रूप में कर्फ चौड़ाई, किनारे का झुकाव और सतह की खुरदरापन

कट चौड़ाई, जो मूल रूप से इतनी सामग्री को काट देती है, को लगभग 0.05 मिमी के करीब रहना चाहिए, यदि हमें ऐसे भाग चाहिए जिन्हें वास्तव में एक-दूसरे के लिए बदला जा सके। जब यह सीमा से बाहर निकल जाता है, तो संभवतः फोकस, संरेखण में कोई समस्या होती है, या शायद कहीं गर्मी की वजह से समस्या हो रही होती है। किनारे का ढलान (एज टेपर) इस बात को संदर्भित करता है कि कटिंग के बाद किनारे कितने सीधे हैं। उन संरचनाओं के लिए जहाँ मजबूती मायने रखती है, अधिकांश विनिर्देशों में जोड़ों पर दबाव के तहत टिके रहने के लिए 1 डिग्री से अधिक का ढलान नहीं होना चाहिए। सतह की खुरदरापन, जिसे अक्सर Ra मान कहा जाता है, घर्षण से लेकर भागों के टूटने से पहले कितने समय तक चलते हैं और जंग लगने के प्रति उनकी प्रतिरोधक क्षमता तक सब कुछ प्रभावित करता है। अधिकांश कारखाने महत्वपूर्ण घटकों पर 3.2 माइक्रॉन से कम के लिए लक्ष्य रखते हैं। यहां तक कि एक अंतरराष्ट्रीय मानक, ISO 9013 भी है, जो अच्छे माप कैसे दिखने चाहिए, इसका वर्णन करता है। ऑपरेटर सूक्ष्मदर्शी और हाथ से निरीक्षण का उपयोग करके लगातार इन संख्याओं के खिलाफ जांच करते हैं ताकि यह पता लगाया जा सके कि क्या समस्याएं पुराने लेंस, अस्थिर गैस प्रवाह, या मशीन की गति प्रणाली में समस्या के कारण हैं।