લેસર કટીંગ અને તેની પ્રક્રિયા સિસ્ટમ

લેસર કટીંગઅરજી

ઝડપી અક્ષીય પ્રવાહ CO2 લેસરોનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ધાતુના પદાર્થોના લેસર કટીંગ માટે થાય છે, મુખ્યત્વે તેમની સારી બીમ ગુણવત્તાને કારણે. મોટાભાગની ધાતુઓની CO2 લેસર બીમ પ્રત્યેની પરાવર્તકતા ઘણી ઊંચી હોવા છતાં, ઓરડાના તાપમાને ધાતુની સપાટીની પરાવર્તકતા તાપમાન અને ઓક્સિડેશન ડિગ્રીમાં વધારા સાથે વધે છે. એકવાર ધાતુની સપાટીને નુકસાન થાય છે, પછી ધાતુની પરાવર્તકતા 1 ની નજીક હોય છે. ધાતુના લેસર કટીંગ માટે, ઉચ્ચ સરેરાશ શક્તિ જરૂરી છે, અને ફક્ત ઉચ્ચ-શક્તિવાળા CO2 લેસરોમાં જ આ સ્થિતિ હોય છે.

1. સ્ટીલ સામગ્રીનું લેસર કટીંગ

૧.૧ CO2 સતત લેસર કટીંગ CO2 સતત લેસર કટીંગના મુખ્ય પ્રક્રિયા પરિમાણોમાં લેસર પાવર, સહાયક ગેસનો પ્રકાર અને દબાણ, કટીંગ ઝડપ, ફોકલ પોઝિશન, ફોકલ ઊંડાઈ અને નોઝલની ઊંચાઈનો સમાવેશ થાય છે.

(૧) લેસર પાવર લેસર પાવર કટીંગ જાડાઈ, કટીંગ સ્પીડ અને ચીરાની પહોળાઈ પર મોટો પ્રભાવ પાડે છે. જ્યારે અન્ય પરિમાણો સ્થિર હોય છે, ત્યારે કટીંગ પ્લેટની જાડાઈ વધવા સાથે કટીંગ સ્પીડ ઘટે છે અને લેસર પાવર વધવા સાથે વધે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, લેસર પાવર જેટલો વધારે હશે, પ્લેટ જેટલી જાડી હશે તેટલી કાપણી કરી શકાય છે, કાપવાની ઝડપ ઝડપી હશે અને ચીરાની પહોળાઈ થોડી મોટી હશે.

(2) સહાયક ગેસનો પ્રકાર અને દબાણ ઓછા કાર્બન સ્ટીલને કાપતી વખતે, કાપવાની પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપવા માટે આયર્ન-ઓક્સિજન દહન પ્રતિક્રિયાની ગરમીનો ઉપયોગ કરવા માટે CO2 નો ઉપયોગ સહાયક ગેસ તરીકે થાય છે. કાપવાની ગતિ ઊંચી હોય છે અને કાપવાની ગુણવત્તા સારી હોય છે, ખાસ કરીને સ્ટીકી સ્લેગ વગર કાપ મેળવી શકાય છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કાપતી વખતે, CO2 નો ઉપયોગ થાય છે. કાપવાના નીચેના ભાગમાં સ્લેગ ચોંટી જવાનું સરળ છે. CO2 + N2 મિશ્ર ગેસ અથવા ડબલ-લેયર ગેસ ફ્લોનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. સહાયક ગેસનું દબાણ કટીંગ અસર પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. ગેસ ફ્લો વેગમાં વધારો અને સ્લેગ દૂર કરવાની ક્ષમતામાં સુધારો થવાને કારણે ગેસ પ્રેશરને યોગ્ય રીતે વધારવાથી સ્ટીકી સ્લેગ વિના કાપવાની ગતિ વધી શકે છે. જો કે, જો દબાણ ખૂબ વધારે હોય, તો કાપવાની સપાટી ખરબચડી બની જાય છે. કાપવાની સપાટીની સરેરાશ ખરબચડી પર ઓક્સિજન દબાણની અસર નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે.

શરીરનું દબાણ પ્લેટની જાડાઈ પર પણ આધાર રાખે છે. 1kW CO2 લેસર વડે ઓછા કાર્બન સ્ટીલને કાપતી વખતે, ઓક્સિજન દબાણ અને પ્લેટની જાડાઈ વચ્ચેનો સંબંધ નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે.

(૩) કટીંગ સ્પીડ કટીંગ સ્પીડ કટીંગ ગુણવત્તા પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. લેસર પાવરની ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, ઓછી કાર્બન સ્ટીલ કાપતી વખતે સારી કટીંગ સ્પીડ માટે અનુરૂપ ઉપલા અને નીચલા ક્રિટિકલ મૂલ્યો હોય છે. જો કટીંગ સ્પીડ ક્રિટિકલ વેલ્યુ કરતા વધારે અથવા ઓછી હોય, તો સ્લેગ ચોંટશે. જ્યારે કટીંગ સ્પીડ ધીમી હોય છે, ત્યારે કટીંગ એજ પર ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા ગરમીનો ક્રિયા સમય લંબાય છે, કટીંગની પહોળાઈ વધે છે, અને કટીંગ સપાટી ખરબચડી બને છે. જેમ જેમ કટીંગ સ્પીડ વધે છે, તેમ તેમ ચીરો ધીમે ધીમે સાંકડો થતો જાય છે જ્યાં સુધી ઉપલા ચીરોની પહોળાઈ સ્થળના વ્યાસ જેટલી ન થાય. આ સમયે, ચીરો થોડો ફાચર આકારનો, ઉપર પહોળો અને નીચે સાંકડો હોય છે. જેમ જેમ કટીંગ સ્પીડ વધતી જાય છે, તેમ તેમ ઉપલા ચીરોની પહોળાઈ નાની થતી જાય છે, પરંતુ ચીરોનો નીચેનો ભાગ પ્રમાણમાં પહોળો થતો જાય છે અને ઊંધો ફાચર આકાર બની જાય છે.

(5) ફોકસ ઊંડાઈ

ફોકસની ઊંડાઈ કટીંગ સપાટીની ગુણવત્તા અને કટીંગ ઝડપ પર ચોક્કસ અસર કરે છે. પ્રમાણમાં મોટી સ્ટીલ પ્લેટ કાપતી વખતે, મોટી ફોકલ ડેપ્થવાળા બીમનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ; પાતળી પ્લેટ કાપતી વખતે, નાની ફોકલ ડેપ્થવાળા બીમનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

(6) નોઝલ ઊંચાઈ

નોઝલની ઊંચાઈ એ સહાયક ગેસ નોઝલની અંતિમ સપાટીથી વર્કપીસની ઉપરની સપાટી સુધીના અંતરનો ઉલ્લેખ કરે છે. નોઝલની ઊંચાઈ મોટી હોય છે, અને બહાર નીકળેલા સહાયક હવાના પ્રવાહની ગતિમાં વધઘટ થવી સરળ હોય છે, જે કટીંગ ગુણવત્તા અને ગતિને અસર કરે છે. તેથી, લેસર કટીંગ કરતી વખતે, નોઝલની ઊંચાઈ સામાન્ય રીતે ઓછી કરવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે 0.5~2.0mm.

① લેસર પાસાઓ

a. લેસર પાવર વધારો. વધુ શક્તિશાળી લેસર વિકસાવવા એ કટીંગ જાડાઈ વધારવાનો સીધો અને અસરકારક રસ્તો છે.

b. પલ્સ પ્રોસેસિંગ. પલ્સ્ડ લેસરોમાં ખૂબ જ ઊંચી પીક પાવર હોય છે અને તે જાડા સ્ટીલ પ્લેટોમાં પ્રવેશ કરી શકે છે. ઉચ્ચ-આવર્તન, સાંકડી-પલ્સ-પહોળાઈ પલ્સ લેસર કટીંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને લેસર પાવર વધાર્યા વિના જાડા સ્ટીલ પ્લેટો કાપી શકાય છે, અને ચીરાનું કદ સતત લેસર કટીંગ કરતા નાનું હોય છે.

c. નવા લેસરનો ઉપયોગ કરો

②ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ

a. અનુકૂલનશીલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ. પરંપરાગત લેસર કટીંગથી તફાવત એ છે કે તેને કટીંગ સપાટી નીચે ફોકસ રાખવાની જરૂર નથી. જ્યારે ફોકસ પોઝિશન સ્ટીલ પ્લેટની જાડાઈ દિશામાં થોડા મિલીમીટર ઉપર અને નીચે વધઘટ થાય છે, ત્યારે અનુકૂલનશીલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં ફોકલ લંબાઈ ફોકસ પોઝિશનના શિફ્ટ સાથે બદલાશે. ફોકલ લંબાઈમાં ઉપર અને નીચે ફેરફાર લેસર અને વર્કપીસ વચ્ચેની સંબંધિત ગતિ સાથે સુસંગત છે, જેના કારણે વર્કપીસની ઊંડાઈ સાથે ફોકસ પોઝિશન ઉપર અને નીચે બદલાય છે. આ કટીંગ પ્રક્રિયા જેમાં બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ સાથે ફોકસ પોઝિશન બદલાય છે તે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કટ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આ પદ્ધતિનો ગેરલાભ એ છે કે કટીંગ ઊંડાઈ મર્યાદિત છે, સામાન્ય રીતે 30 મીમીથી વધુ નહીં.

b. બાયફોકલ કટીંગ ટેકનોલોજી. બીમને બે વાર જુદા જુદા ભાગો પર ફોકસ કરવા માટે એક ખાસ લેન્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આકૃતિ 4.58 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, D એ લેન્સના મધ્ય ભાગનો વ્યાસ છે અને લેન્સના ધાર ભાગનો વ્યાસ છે. લેન્સના કેન્દ્રમાં વક્રતાનો ત્રિજ્યા આસપાસના વિસ્તાર કરતા મોટો છે, જે ડબલ ફોકસ બનાવે છે. કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઉપલા ફોકસ વર્કપીસની ઉપરની સપાટી પર સ્થિત છે, અને નીચલું ફોકસ વર્કપીસની નીચેની સપાટીની નજીક સ્થિત છે. આ ખાસ ડ્યુઅલ-ફોકસ લેસર કટીંગ ટેકનોલોજીના ઘણા ફાયદા છે. હળવા સ્ટીલને કાપવા માટે, તે ધાતુની ઉપરની સપાટી પર માત્ર ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા લેસર બીમ જાળવી શકતું નથી જેથી સામગ્રીને સળગાવવા માટે જરૂરી શરતો પૂરી કરી શકાય, પરંતુ ઇગ્નીશન માટેની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે ધાતુની નીચેની સપાટીની નજીક ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા લેસર બીમ પણ જાળવી શકે છે. સામગ્રીની જાડાઈની સમગ્ર શ્રેણીમાં સ્વચ્છ કટ ઉત્પન્ન કરવાની જરૂરિયાત. આ ટેકનોલોજી ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કટ મેળવવા માટે પરિમાણોની શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 3kW CO2 નો ઉપયોગ કરીને. લેસર, પરંપરાગત કટીંગ જાડાઈ ફક્ત 15~20mm સુધી પહોંચી શકે છે, જ્યારે ડ્યુઅલ ફોકસ કટીંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને કટીંગ જાડાઈ 30~40mm સુધી પહોંચી શકે છે.

③નોઝલ અને સહાયક હવા પ્રવાહ

હવા પ્રવાહ ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતાઓને સુધારવા માટે નોઝલને વાજબી રીતે ડિઝાઇન કરો. સુપરસોનિક નોઝલની આંતરિક દિવાલનો વ્યાસ પહેલા સંકોચાય છે અને પછી વિસ્તરે છે, જે આઉટલેટ પર સુપરસોનિક એરફ્લો ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આંચકાના તરંગો ઉત્પન્ન કર્યા વિના હવા પુરવઠાનું દબાણ ખૂબ ઊંચું હોઈ શકે છે. લેસર કટીંગ માટે સુપરસોનિક નોઝલનો ઉપયોગ કરતી વખતે, કટીંગ ગુણવત્તા પણ આદર્શ હોય છે. વર્કપીસ સપાટી પર સુપરસોનિક નોઝલનું કટીંગ દબાણ પ્રમાણમાં સ્થિર હોવાથી, તે ખાસ કરીને જાડા સ્ટીલ પ્લેટોના લેસર કટીંગ માટે યોગ્ય છે.