सिंटर्ड धातु उद्योग में, अंतिम उत्पाद के प्रदर्शन के लिए गुणवत्ता में कटौती महत्वपूर्ण है। विभिन्न काटने के तरीकों में से, लेजर कटिंग अपनी उच्च परिशुद्धता, गैर-संपर्क प्रकृति और लचीलेपन के लिए विशिष्ट है।
हालाँकि, जब टाइटेनियम या निकेल फेल्ट जैसे झरझरा धातु सामग्री को काटते हैं, तो पारंपरिक निरंतर तरंग लेज़रों में अत्यधिक गर्मी इनपुट होने का खतरा होता है, जिससे किनारों का पिघलना, परत का फिर से निर्माण और यहां तक कि छिद्र भी बंद हो जाते हैं। यह सामग्री की पारगम्यता, उत्प्रेरक गतिविधि, या निस्पंदन दक्षता से गंभीर रूप से समझौता करता है।
यह लेख उन्नत लेजर प्रक्रियाओं और प्रौद्योगिकियों पर चर्चा करता है जो मूल रूप से इस चुनौती का समाधान करते हैं।
1. मूल कारण: किनारों का पिघलना क्यों होता है?
कारण को समझना समाधान खोजने की कुंजी है। किनारे के पिघलने का सार "अति ताप" है।
ऊष्मा संचय प्रभाव: धातु फेल्ट में परस्पर जुड़े हुए फाइबर होते हैं। यद्यपि इसकी तापीय चालकता पॉलिमर फेल्ट से बेहतर है, इसकी त्रि-आयामी छिद्रपूर्ण संरचना के परिणामस्वरूप ठोस धातु शीट की तुलना में असंतुलित ताप चालन पथ और कम ताप क्षमता होती है। सीडब्ल्यू लेजर से निरंतर ऊर्जा इनपुट के कारण काटने वाले क्षेत्र में सामग्री के पिघलने बिंदु से अधिक गर्मी तेजी से जमा हो जाती है, इससे पहले कि यह थोक सामग्री में फैल सके।
सामग्री विशेषताएँ: टाइटेनियम और निकल दोनों प्रतिक्रियाशील धातुएँ हैं, टाइटेनियम में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के लिए उच्च आकर्षण है। उच्च तापमान पर, कटे हुए किनारे ऑक्सीकरण और नाइट्रिडेशन से गुजरते हैं, जिससे कठोर और भंगुर यौगिक परतें बनती हैं। इसके साथ पिघले हुए पदार्थ का पुनः जमना होता है, जो मूल फाइबर संरचना और सरंध्रता को नष्ट कर देता है।
2. समाधान: "निरंतर" से "स्पंदित" तक तकनीकी छलांग
मुख्य सिद्धांत कुल ताप इनपुट को कम करना और सामग्री के लिए पर्याप्त "ठंडा समय" प्रदान करना है। यह मुख्य रूप से दो प्रमुख प्रौद्योगिकियों के माध्यम से हासिल किया गया है:
►1. स्पंदित फाइबर लेजर को अपनाना - मुख्य समाधान
सतत तरंग लेजर के विपरीत, स्पंदित लेजर बहुत उच्च आवृत्तियों और बेहद कम अवधि (नैनोसेकंड, पिकोसेकंड, या यहां तक कि फेमटोसेकंड स्तर) पर "लेजर पल्स" उत्सर्जित करते हैं। प्रत्येक स्पंदन उच्छेदन या वाष्पीकरण का एक छोटा बिंदु बनाता है, जबकि स्पंदनों के बीच के अंतराल के दौरान, सामग्री पर्याप्त रूप से ठंडी हो जाती है।
►2. सहायक गैस का अनुकूलन - एक अपरिहार्य सहक्रियात्मक तत्व
लेजर कटिंग में असिस्ट गैस दोहरी भूमिका निभाती है: पिघली हुई सामग्री को बाहर निकालना और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेना। टाइटेनियम और निकल फेल्ट जैसी ऑक्सीकरण-प्रवण सामग्री के लिए गैस का चुनाव विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
पसंदीदा विकल्प: उच्च शुद्धता वाली अक्रिय गैसें (उदाहरण के लिए, आर्गन, एआर)
कार्य: एक सुरक्षात्मक वातावरण बनाता है, उच्च तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए कटे हुए किनारे को ऑक्सीजन और नाइट्रोजन से प्रभावी ढंग से अलग करता है। इसके साथ ही, उच्च गति गैस प्रवाह तुरंत वाष्पीकृत या न्यूनतम पिघली हुई सामग्री को केर्फ़ से हटा देता है, जिससे फाइबर किनारों पर इसके पुनः जमाव और जमने को रोका जा सकता है।
सावधानी के साथ प्रयोग करें: ऑक्सीजन/संपीड़ित वायु
जबकि कार्बन स्टील की ऑक्सीजन काटने से एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया के माध्यम से गति बढ़ जाती है, टाइटेनियम और निकल के लिए, यह कटे हुए किनारे के गंभीर ऑक्सीकरण का कारण बनता है, जिससे महत्वपूर्ण पिघलने के साथ एक मोटी, भंगुर ऑक्साइड परत बनती है, और इससे सख्ती से बचा जाना चाहिए।
3. मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर नियंत्रण: सटीकता "माइक्रोसर्जरी" प्राप्त करना
यहां तक कि स्पंदित लेजर और अक्रिय गैस के साथ भी, पैरामीटर सेटिंग्स सफलता निर्धारित करने वाला अंतिम चरण है।
►पीक पावर और पल्स फ्रीक्वेंसी: उच्च पीक पावर प्रभावी सामग्री वाष्पीकरण सुनिश्चित करती है, जबकि एक उपयुक्त पल्स आवृत्ति (जरूरी नहीं कि उच्चतर बेहतर हो) को प्रत्येक पल्स के लिए पर्याप्त शीतलन समय सुनिश्चित करने के लिए काटने की गति से मेल खाना चाहिए।
►काटने की गति: बहुत धीमी गति से अत्यधिक ताप इनपुट होता है; बहुत तेजी से अपूर्ण कट या खुरदरे किनारे हो सकते हैं। लक्ष्य पूर्ण प्रवेश सुनिश्चित करते हुए उच्चतम संभव गति का उपयोग करना है।
►फोकल स्थिति: बारीक कटिंग के लिए सबसे छोटे स्पॉट व्यास और उच्चतम ऊर्जा घनत्व को प्राप्त करने के लिए सामग्री की सतह पर या थोड़ा अंदर फोकस को सटीक रूप से संरेखित करें।
►नोजल और गैस प्रवाह दर: एक उपयुक्त नोजल व्यास का चयन करें और एक प्रभावी सुरक्षात्मक पर्दा और कुशल इजेक्शन क्षमता बनाने के लिए उच्च शुद्धता वाली अक्रिय गैस का पर्याप्त, स्थिर प्रवाह सुनिश्चित करें।
