લેસર કટીંગ શું છે?

લેસર કટીંગ એ થર્મલ કટીંગ પદ્ધતિ છે જે વર્કપીસને ઇરેડિયેટ કરવા માટે ફોકસ્ડ હાઇ-પાવર-ડેન્સિટી લેસર બીમનો ઉપયોગ કરે છે. આનાથી ઇરેડિયેટેડ સામગ્રી ઝડપથી ઓગળે છે, બાષ્પીભવન થાય છે, ઓગળે છે અથવા તેના ઇગ્નીશન પોઇન્ટ સુધી પહોંચે છે. દરમિયાન, લેસર બીમ સાથે હાઇ-સ્પીડ એરફ્લો કોએક્ષિયલ પીગળેલા સામગ્રીને ઉડાડી દે છે, જેનાથી વર્કપીસ કાપી નાખવામાં આવે છે.

લેસર કટીંગનું વર્ગીકરણ અને લાક્ષણિકતાઓ

લેસર કટીંગને ચાર પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: લેસર વેપોરાઇઝેશન કટીંગ, લેસર ફ્યુઝન કટીંગ, લેસર ઓક્સિજન કટીંગ, અને લેસર સ્ક્રિબિંગ અને નિયંત્રિત ફ્રેક્ચર.

લેસર બાષ્પીભવન કટીંગ

તે વર્કપીસને ગરમ કરવા માટે ઉચ્ચ-ઊર્જા-ઘનતાવાળા લેસર બીમનો ઉપયોગ કરે છે, જે ખૂબ જ ટૂંકા સમયમાં તેનું તાપમાન ઝડપથી સામગ્રીના ઉત્કલન બિંદુ સુધી વધારી દે છે, જેના કારણે સામગ્રી બાષ્પીભવન થાય છે અને વરાળ બને છે. વરાળ ઉચ્ચ વેગથી બહાર નીકળે છે, જે બહાર નીકળતી વખતે સામગ્રીમાં કટ બનાવે છે. મોટાભાગની સામગ્રીમાં ઉચ્ચ બાષ્પીભવન ગરમી હોવાથી, લેસર બાષ્પીભવન કટીંગ માટે નોંધપાત્ર શક્તિ અને શક્તિ ઘનતાની જરૂર પડે છે.

લેસર ફ્યુઝન કટીંગ

લેસર ફ્યુઝન કટીંગમાં, લેસર ધાતુના પદાર્થને ગરમ કરે છે અને પીગળે છે. ત્યારબાદ એક નોન-ઓક્સિડાઇઝિંગ ગેસ (જેમ કે Ar, He, N, વગેરે) લેસર બીમ સાથે કોએક્ષિયલ નોઝલ દ્વારા ફૂંકવામાં આવે છે. ગેસનું ઉચ્ચ દબાણ પીગળેલી ધાતુને બહાર કાઢે છે, જેનાથી કટ બને છે. બાષ્પીભવન કટીંગથી વિપરીત, આ પદ્ધતિમાં સંપૂર્ણ સામગ્રીના બાષ્પીભવનની જરૂર નથી અને બાષ્પીભવન કટીંગ માટે જરૂરી ઊર્જાના માત્ર 1/10 ભાગનો ઉપયોગ થાય છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ, એલ્યુમિનિયમ અને તેમના એલોય સહિત બિન-ઓક્સિડાઇઝેબલ અથવા પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુઓને કાપવા માટે થાય છે.

લેસર ઓક્સિજન કટીંગ

લેસર ઓક્સિજન કટીંગનો સિદ્ધાંત ઓક્સિએસિટિલીન કટીંગ જેવો જ છે. લેસર પ્રીહિટીંગ ગરમીના સ્ત્રોત તરીકે કાર્ય કરે છે, જ્યારે સક્રિય વાયુઓ (જેમ કે ઓક્સિજન) કટીંગ ગેસ તરીકે સેવા આપે છે. એક તરફ, ફૂંકાયેલો ગેસ ધાતુ કાપવા સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાને ઉત્તેજિત કરે છે જે મોટી માત્રામાં ઓક્સિડેશન ગરમી મુક્ત કરે છે. બીજી તરફ, તે પીગળેલા ઓક્સાઇડને ઉડાવી દે છે અને પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્રમાંથી પીગળી જાય છે, જેનાથી ધાતુમાં કટ બને છે. કટીંગ દરમિયાન ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા નોંધપાત્ર ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, તેથી લેસર ઓક્સિજન કટીંગ માટે ફ્યુઝન કટીંગની માત્ર અડધી ઉર્જાની જરૂર પડે છે, જ્યારે તેની કટીંગ ગતિ બાષ્પીભવન અને ફ્યુઝન કટીંગ કરતા ઘણી ઝડપી હોય છે. તે મુખ્યત્વે કાર્બન સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ સ્ટીલ અને ગરમી-સારવાર કરાયેલ સ્ટીલ જેવી ઓક્સિડાઇઝેબલ ધાતુ સામગ્રી પર લાગુ પડે છે.

લેસર સ્ક્રીબિંગ અને નિયંત્રિત ફ્રેક્ચર

લેસર સ્ક્રિબિંગ બરડ પદાર્થોની સપાટીને સ્કેન કરવા માટે ઉચ્ચ-ઊર્જા-ઘનતાવાળા લેસરનો ઉપયોગ કરે છે, જે નાના ખાંચને બાષ્પીભવન કરે છે. ચોક્કસ માત્રામાં દબાણ લાગુ કરવાથી બરડ પદાર્થો ખાંચ સાથે ફ્રેક્ચર થાય છે. Q-સ્વિચ્ડ લેસરો અને CO₂ લેસરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે લેસર સ્ક્રિબિંગ માટે થાય છે. નિયંત્રિત ફ્રેક્ચર લેસર ગ્રુવિંગ દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા સીધા તાપમાન વિતરણનો ઉપયોગ કરીને બરડ પદાર્થોમાં સ્થાનિક થર્મલ તણાવ બનાવે છે, જેના કારણે તેઓ સ્ક્રિબ્ડ ખાંચ સાથે તૂટી જાય છે.

લેસર કટીંગના ઉપયોગો

મોટાભાગના લેસર કટીંગ મશીનો ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ (NC) પ્રોગ્રામ દ્વારા સંચાલિત થાય છે અથવા કટીંગ રોબોટ્સ તરીકે ગોઠવાયેલા હોય છે. ચોકસાઇ પ્રક્રિયા પદ્ધતિ તરીકે, લેસર કટીંગ લગભગ તમામ સામગ્રીને કાપી શકે છે, જેમાં પાતળા ધાતુના શીટ્સના 2D અથવા 3D કટીંગનો સમાવેશ થાય છે. એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં, લેસર કટીંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ટાઇટેનિયમ એલોય, એલ્યુમિનિયમ એલોય, નિકલ એલોય, ક્રોમિયમ એલોય, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ, સંયુક્ત સામગ્રી, પ્લાસ્ટિક, સિરામિક્સ અને ક્વાર્ટઝ જેવી ખાસ એરોસ્પેસ સામગ્રીને કાપવા માટે થાય છે. લેસર કટીંગ દ્વારા પ્રક્રિયા કરાયેલા એરોસ્પેસ ઘટકોમાં એન્જિન ફ્લેમ ટ્યુબ, પાતળા-દિવાલોવાળા ટાઇટેનિયમ એલોય કેસીંગ, એરક્રાફ્ટ ફ્રેમ, ટાઇટેનિયમ એલોય સ્કિન, વિંગ સ્ટ્રિંગર્સ, ટેઇલ વિંગ પેનલ્સ, હેલિકોપ્ટર મુખ્ય રોટર્સ અને સ્પેસ શટલ સિરામિક હીટ-ઇન્સ્યુલેટીંગ ટાઇલ્સનો સમાવેશ થાય છે.