जल-निर्देशित लेजर क्या है?

चिकित्सा, विमानन, एयरोस्पेस, अर्धचालक और ऊर्जा क्षेत्रों के तेजी से विकास के साथ, प्रमुख घटकों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं में लगातार वृद्धि हो रही है, जिसने प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और उपकरणों की प्रगति को बढ़ावा दिया है। इन क्षेत्रों में, घटक काटने की तकनीक का चुनाव उत्पाद की गुणवत्ता और प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि पारंपरिक यांत्रिक कटिंग और उच्च दबाव वाले पानी की कटिंग तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन प्रसंस्करण दक्षता, परिशुद्धता और पर्यावरण मित्रता में इसके लाभों के कारण लेजर कटिंग धीरे-धीरे पहली पसंद बन रही है। लेजर कटिंग तकनीक उच्च परिशुद्धता और उच्च दक्षता वाली कटिंग को प्राप्त करने के लिए उच्च-ऊर्जा लेजर बीम के माध्यम से सामग्री को सीधे विकिरणित करती है। साथ ही, यह काटने की प्रक्रिया के दौरान स्पष्ट शारीरिक संपर्क उत्पन्न नहीं करता है, जिससे पर्यावरण के लिए प्रदूषण कम होता है और हरित विनिर्माण की अवधारणा के अनुरूप होता है।

लेजर कटिंग तकनीक ने कई अनुप्रयोग परिदृश्यों में अपनी श्रेष्ठता दिखाई है। उदाहरण के लिए, चिकित्सा क्षेत्र में, जैसे-जैसे मेरा देश एक वृद्ध समाज में प्रवेश कर रहा है, इंट्रावास्कुलर स्टेंट की बाजार मांग में उछाल आया है, और हाल के वर्षों में बाजार की वृद्धि दर 20% से अधिक हो गई है। लेजर कटिंग तकनीक में इसकी उच्च परिशुद्धता और अनुकूलन क्षमता के कारण इंट्रावास्कुलर स्टेंट प्रसंस्करण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने की क्षमता है। हालांकि, पारंपरिक लेजर कटिंग कुछ मामलों में सामग्री को थर्मल क्षति पहुंचा सकती है, जो सामग्री की सतह पर छोटे मैल और गर्मी से प्रभावित परत का निर्माण करेगी, जिससे सामग्री के प्रदर्शन और सेवा जीवन को प्रभावित किया जा सकेगा। इन सीमाओं को दूर करने के लिए, जल-निर्देशित लेजर कटिंग तकनीक एक अभिनव कटिंग विधि के रूप में उभरी है। लेजर कटिंग प्रक्रिया के दौरान जल प्रवाह को शुरू करके, यह प्रभावी रूप से थर्मल क्षति को कम कर सकता है और कटी हुई सामग्री की सतह की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।

जल-निर्देशित लेजर क्या है?

जल-निर्देशित लेजर कटिंग तकनीक एक अभिनव समग्र प्रसंस्करण विधि है जो वर्कपीस को सटीक रूप से काटने के लिए लेजर बीम को निर्देशित करने के लिए जल जेट का उपयोग करती है। इस तकनीक का मूल जल और वायु की विभिन्न अपवर्तक सूचकांक विशेषताओं का उपयोग करना है। जब लेजर बीम को एक निश्चित कोण पर जल-वायु इंटरफेस पर निर्देशित किया जाता है, यदि घटना कोण कुल प्रतिबिंब के महत्वपूर्ण कोण से कम है, तो लेजर बीम पूरी तरह से परावर्तित हो जाएगी और इंटरफ़ेस में प्रवेश नहीं करेगी, जिससे यह सुनिश्चित होगा कि लेजर ऊर्जा प्रभावी रूप से सीमित है और जल किरण में संचारित होती है।

लेजर बीम को पहले उत्तल लेंस द्वारा फोकस किया जाता है और फिर क्वार्ट्ज ग्लास विंडो से युग्मित जल गुहा में गुजरता है। फोकसिंग लेंस और पिनहोल नोजल के बीच की दूरी को बारीकी से समायोजित करके, यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि लेजर फोकस नोजल की ऊपरी सतह के केंद्र में ठीक से स्थित है। इसके बाद, लेजर बीम एक स्थिर जल जेट में प्रवेश करती है, जहां अपवर्तक सूचकांक में अंतर के कारण कुल प्रतिबिंब होता है, एक ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश के प्रसार के समान प्रक्रिया। प्रसंस्करण के दौरान, केंद्रित लेजर बीम को उच्च दबाव वाले पानी की किरण द्वारा निर्देशित किया जाता है और सीधे वर्कपीस की सतह पर प्रेषित किया जाता है, जिससे कुशल और सटीक कटिंग परिणाम प्राप्त होते हैं।

जल निर्देशित लेजर के लाभ
वाटर-जेट लेजर कटिंग तकनीक एक अभिनव प्रसंस्करण विधि है जो जल जेट और लेजर बीम को जोड़ती है। इसका व्यापक रूप से सटीक विनिर्माण और माइक्रो-मशीनिंग के क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। पारंपरिक लेजर कटिंग की तुलना में, वाटर-गाइडेड लेजर कटिंग में कई अनूठे फायदे हैं जो इसे कुछ अनुप्रयोग परिदृश्यों में विशेष रूप से अच्छा बनाते हैं।

सबसे पहले, जल-संचालित लेजर कटिंग की खासियत यह है कि यह थर्मल क्षति से बचाती है। उच्च तापमान के कारण, पारंपरिक लेजर कटिंग आसानी से सामग्री के थर्मल विरूपण और माइक्रोस्ट्रक्चर को नुकसान पहुंचा सकती है। जल-निर्देशित लेजर कटिंग में, उत्सर्जित जल प्रवाह लेजर पल्स गैप के दौरान सामग्री को प्रभावी ढंग से ठंडा करता है, जो सामग्री के थर्मल तनाव को बहुत कम करता है और इसे अपने मूल भौतिक और रासायनिक गुणों को बनाए रखने की अनुमति देता है।

दूसरे, जल फाइबर में ऑपरेशन के दौरान एक बड़ी कार्य दूरी होती है और पारंपरिक लेजर कटिंग की तरह लेजर बीम के सटीक फोकस की आवश्यकता नहीं होती है, जो जटिल ज्यामिति वाली सामग्री के प्रसंस्करण के लिए अधिक लचीलापन प्रदान करता है। इसके अलावा, पानी का प्रवाह न केवल काटने की प्रक्रिया के दौरान एक शीतलक के रूप में कार्य करता है, बल्कि काटने की प्रक्रिया के दौरान उत्पादित पिघली हुई सामग्री को भी दूर ले जाता है, जिससे प्रसंस्करण क्षेत्र में प्रदूषकों के जमाव में काफी कमी आती है, जो उच्च स्वच्छता आवश्यकताओं वाले प्रसंस्करण वातावरण के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

इसके अलावा, क्योंकि जल-निर्देशित लेजर कटिंग उच्च परिशुद्धता सामग्री हटाने को प्राप्त कर सकती है, यह तकनीक विशेष रूप से पतली दीवार वाले भागों के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है, और परिशुद्धता और सतह की गुणवत्ता के मामले में पारंपरिक लेजर प्रसंस्करण विधियों से बेहतर है। प्रौद्योगिकी की निरंतर उन्नति के साथ, जल-निर्देशित लेजर कटिंग से अधिक क्षेत्रों में पारंपरिक लेजर कटिंग को बदलने और अधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल प्रसंस्करण विधि बनने की उम्मीद है।

जल-निर्देशित लेजर कटिंग की तकनीकी कठिनाइयाँ और विकास के रुझान

1. जल किरण में लेजर का क्षीणन: जल जेट और लेजर के संयोजन वाली एक उन्नत प्रसंस्करण विधि के रूप में, जल-निर्देशित लेजर कटिंग तकनीक ने सटीक विनिर्माण में अद्वितीय क्षमता दिखाई है। हालाँकि, पानी में लेजर के बड़े ऊर्जा क्षीणन के कारण, यह उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में इसकी दक्षता को सीमित करता है। विशेष रूप से, जल किरण में उच्च-शक्ति घनत्व वाले लेजर में कई बिखराव और अवशोषण के कारण एक बड़ा ऊर्जा क्षीणन होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रसंस्करण की गति में कमी आती है। उदाहरण के लिए, 18 मिमी मोटी कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्री को काटते समय, गति केवल 5 मिमी प्रति मिनट होती है, जो मोटी सामग्रियों के प्रसंस्करण में इस तकनीक के अनुप्रयोग को बहुत सीमित करती है। हालाँकि वर्तमान शोध ने पानी में लेजर संचरण के मूल सिद्धांतों को उजागर किया है, लेकिन इस क्षीणन को प्रभावी ढंग से कैसे कम किया जाए, यह अभी भी एक तकनीकी समस्या है जिसे हल किया जाना है। भविष्य में, पानी की किरणों को बदलने के लिए बेहतर प्रकाश-मार्गदर्शक गुणों वाली ढांकता हुआ सामग्री विकसित की जा सकती है, जिससे काटने की दक्षता और प्रक्रिया प्रयोज्यता में सुधार होगा।

2. वाटर जेट मिनिएट्यूराइजेशन की चुनौती: वाटर-गाइडेड लेजर कटिंग तकनीक में, वाटर जेट का व्यास सीधे कटिंग की सटीकता और चौड़ाई को प्रभावित करता है। माइक्रो-मशीनिंग तकनीक के विकास के साथ, नोजल का व्यास 30 माइक्रोन तक कम किया जा सकता है, जिससे उच्च परिशुद्धता कटिंग प्राप्त होती है। हालांकि, वाटर जेट के आगे के मिनिएट्यूराइजेशन में तकनीकी चुनौतियों की एक श्रृंखला का सामना करना पड़ता है, जिसमें वाटर बीम की स्थिरता, प्रभावी लंबाई और लेजर स्पॉट का व्यास नियंत्रण शामिल है। ये मुद्दे न केवल कटिंग प्रभाव को प्रभावित करते हैं, बल्कि उपकरण के डिजाइन और निर्माण के लिए उच्च आवश्यकताओं को भी सामने रखते हैं। भविष्य के शोध वाटर जेट की स्थिरता को बनाए रखते हुए कटिंग सटीकता को और बेहतर बनाने के लिए नोजल डिज़ाइन और द्रव गतिशीलता को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं।

3. नोजल होल प्रोसेसिंग के लिए तकनीकी आवश्यकताएँ: जल-निर्देशित लेजर कटिंग की उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, नोजल होल की डिज़ाइन और विनिर्माण सटीकता महत्वपूर्ण है। नोजल होल में अत्यधिक पतली दीवार की मोटाई होनी चाहिए, जबकि उच्च परिशुद्धता वाली गोलाई बनाए रखना चाहिए और पानी के प्रवाह के प्रभाव का विरोध करने के लिए कोई टेपर नहीं होना चाहिए। इसके अलावा, पानी की किरण की स्थिरता और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए छेद की आंतरिक सतह की खुरदरापन को बेहद कम स्तर पर नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। ये उच्च-मांग वाले डिज़ाइन मानक नोजल होल के प्रसंस्करण को बेहद मुश्किल बनाते हैं, खासकर बड़े पैमाने पर उत्पादन में। स्थिरता और सटीकता कैसे बनाए रखें, यह विनिर्माण उद्योग के सामने एक महत्वपूर्ण चुनौती है।

4. युग्मन संरेखण नियंत्रण प्रणाली की जटिलता: जल-निर्देशित लेजर कटिंग सिस्टम में, लेजर बीम और जल बीम की युग्मन और संरेखण सटीकता सीधे काटने की गुणवत्ता को प्रभावित करती है। वर्तमान में, हालांकि उच्च परिशुद्धता सर्वो ड्राइव नियंत्रण तंत्र को अपनाया गया है, लेजर और जल बीम के तेज और सटीक युग्मन की समस्या पूरी तरह से हल नहीं हुई है। युग्मन सटीकता में सुधार करने के लिए, अधिक उन्नत पहचान और अंशांकन प्रणाली, जैसे कि जल बीम फाइबर और लेजर फ़ोकसिंग युग्मन पहचान प्रणाली, वर्कपीस पोजिशनिंग सिस्टम, आदि को पेश करना आवश्यक है। इन प्रणालियों का एकीकरण और अनुकूलन उच्च परिशुद्धता जल-निर्देशित लेजर कटिंग को प्राप्त करने की कुंजी है।

5. अपर्याप्त व्यवस्थित प्रक्रिया अनुसंधान: हालांकि जल-निर्देशित लेजर तकनीक ने सिद्धांत रूप में कई फायदे दिखाए हैं, लेकिन व्यावहारिक अनुप्रयोगों में प्रक्रिया नियंत्रण अभी भी कई चुनौतियों का सामना करता है। वर्तमान में, उद्योग में एक पूर्ण प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और मूल्यांकन प्रणाली का अभाव है, जिससे प्रसंस्करण दक्षता, सटीकता और सामग्री सतह अखंडता जैसे प्रमुख संकेतकों को बनाए रखना मुश्किल हो जाता है। इस प्रक्रिया अनुसंधान की कमी से विभिन्न सामग्रियों और मोटाई की स्थितियों के तहत जल-निर्देशित लेजर कटिंग तकनीक की अनुकूलन क्षमता खराब हो जाती है। इसलिए, भविष्य में एक व्यापक प्रक्रिया पैरामीटर लाइब्रेरी और मूल्यांकन मानकों को स्थापित करने के लिए अधिक व्यवस्थित प्रक्रिया अनुसंधान की आवश्यकता है, ताकि जल-निर्देशित लेजर तकनीक की औद्योगिक अनुप्रयोग क्षमता को बढ़ाया जा सके।