धातु प्रसंस्करण में, लेजर कटिंग मशीनें सामग्री को पिघलाने, वाष्पीकरण और अलग करने के लिए उच्च-ऊर्जा-घनत्व वाली लेजर बीम का उपयोग करती हैं। फोकस स्थिति लेजर कटिंग में प्रमुख प्रक्रिया मापदंडों में से एक है। यह सीधे ऊर्जा वितरण, पिघले हुए पूल आकारिकी, केरफ गुणवत्ता और कटिंग स्थिरता को प्रभावित करता है। उच्च गुणवत्ता वाले कटिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए फोकस स्थिति का उचित नियंत्रण एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है।
I. लेजर कटिंग फोकस स्थिति की बुनियादी परिभाषा
लेजर कटिंग में फोकस स्थिति उस बिंदु को संदर्भित करती है जहां लेजर बीम को सबसे छोटे स्पॉट व्यास और उच्चतम ऊर्जा घनत्व प्राप्त करने के लिए कटिंग हेड द्वारा केंद्रित किया जाता है। वर्कपीस सतह को संदर्भ शून्य बिंदु के रूप में लेते हुए, फोकस स्थिति को तीन स्थितियों में विभाजित किया जा सकता है:
पॉजिटिव फोकस (फोकस वर्कपीस सतह के ऊपर स्थित है)
शून्य फोकस (फोकस वर्कपीस सतह पर स्थित है)
नेगेटिव फोकस (फोकस वर्कपीस सामग्री के अंदर स्थित है)
विभिन्न फोकस स्थितियां लेजर ऊर्जा के सामग्री के साथ जुड़ने के तरीके को बदलती हैं, जिससे कटिंग प्रक्रिया और कटिंग गुणवत्ता प्रभावित होती है।
II. लेजर ऊर्जा वितरण पर फोकस स्थिति का प्रभाव
लेजर बीम फोकस बिंदु पर अपनी अधिकतम ऊर्जा घनत्व तक पहुँचता है। जैसे ही बीम फोकस से दूर जाता है, स्पॉट व्यास बढ़ जाता है और प्रति इकाई क्षेत्र में ऊर्जा कम हो जाती है। फोकस स्थिति में परिवर्तन निम्नलिखित प्रभाव डालते हैं:
ऊर्जा सांद्रता में भिन्नता
फोकस सामग्री की सतह के जितना करीब होता है, लेजर ऊर्जा उतनी ही अधिक केंद्रित होती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रारंभिक पिघलने की दक्षता अधिक होती है।
सामग्री की मोटाई के साथ ऊर्जा वितरण में भिन्नता
नेगेटिव फोकस स्थितियों में, लेजर ऊर्जा सामग्री के अंदर एक लंबा प्रभावी इंटरेक्शन ज़ोन बनाती है, जो मोटी प्लेट कटिंग के लिए फायदेमंद है।
पिघले हुए पूल आकारिकी में परिवर्तन
विभिन्न फोकस स्थितियां पिघले हुए पूल की गहराई, चौड़ाई और स्थिरता को प्रभावित करती हैं, जिससे केरफ ज्यामिति और कट सतह की गुणवत्ता प्रभावित होती है।
III. विभिन्न फोकस स्थितियों का कटिंग गुणवत्ता पर प्रभाव
1. कटिंग गुणवत्ता पर पॉजिटिव फोकस का प्रभाव
जब फोकस वर्कपीस सतह के ऊपर स्थित होता है, तो सामग्री की सतह पर लेजर स्पॉट अपेक्षाकृत बड़ा होता है:
कटिंग प्रवेश सतह पर अधिक समान ऊर्जा वितरण
ऊपरी सतह पर व्यापक केरफ
पिघले हुए धातु का अपेक्षाकृत कमजोर नीचे की ओर निष्कासन
यह स्थिति पतली सामग्रियों और सतह की उपस्थिति गुणवत्ता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
2. कटिंग गुणवत्ता पर शून्य फोकस का प्रभाव
जब फोकस वर्कपीस सतह पर स्थित होता है:
लेजर ऊर्जा घनत्व अपने अधिकतम तक पहुँच जाता है
कटिंग गति अपेक्षाकृत अधिक होती है
केरफ की चौड़ाई छोटी होती है
केरफ लंबवतता में सुधार होता है
शून्य फोकस का उपयोग आमतौर पर पतली और मध्यम-मोटाई वाली प्लेटों की उच्च गति कटिंग के लिए किया जाता है, जो समग्र कटिंग गुणवत्ता का एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।
3. कटिंग गुणवत्ता पर नेगेटिव फोकस का प्रभाव
जब फोकस वर्कपीस के अंदर स्थित होता है:
लेजर ऊर्जा सामग्री में गहराई तक फैली हुई है
पिघले हुए पूल की गहराई बढ़ जाती है
सहायक गैस केरफ के तल से पिघली हुई सामग्री को अधिक प्रभावी ढंग से निकाल सकती है
नेगेटिव फोकस का व्यापक रूप से मोटी प्लेट कटिंग में उपयोग किया जाता है और यह ड्रोस के निर्माण को कम करने में मदद करता है जबकि पूर्ण प्रवेश क्षमता में सुधार होता है।
IV. केरफ आकार और कट क्रॉस-सेक्शन पर फोकस स्थिति का प्रभाव
अनुचित फोकस स्थिति निम्नलिखित मुद्दों को जन्म दे सकती है:
चौड़े शीर्ष और संकीर्ण तल के साथ केरफ टेपर, या इसके विपरीत
कट सतह पर असमान धारीदार पैटर्न
तल किनारे पर ड्रोस में वृद्धि
अधूरा कटिंग या कट में रुकावट
उचित फोकस समायोजन केरफ लंबवतता, क्रॉस-सेक्शन चिकनाई और समग्र कटिंग स्थिरता को बेहतर बनाने में मदद करता है।
V. फोकस स्थिति और सहायक गैस का सहक्रियात्मक प्रभाव
लेजर कटिंग के दौरान, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हवा जैसी सहायक गैसें फोकस स्थिति के साथ निकटता से संपर्क करती हैं:
जब फोकस उच्च स्थिति में होता है, तो गैस मुख्य रूप से सतह पिघले हुए क्षेत्र पर कार्य करती है
जब फोकस निचली स्थिति में होता है, तो गैस अधिक प्रभावी ढंग से पिघले हुए पूल निष्कासन में सहायता करती है
फोकस स्थिति और नोजल की ऊंचाई संयुक्त रूप से गैस प्रवाह स्थिरता को प्रभावित करती है
फोकस समायोजन को गैस के दबाव और नोजल व्यास के साथ समन्वयित किया जाना चाहिए।
VI. अनुचित फोकस स्थिति सेटिंग्स के सामान्य प्रभाव
गलत फोकस स्थिति के परिणामस्वरूप हो सकता है:
कटिंग गति में कमी
कम लेजर पावर उपयोग दक्षता
अस्थिर कटिंग गुणवत्ता
ऑप्टिकल घटकों पर थर्मल लोड में वृद्धि
इसलिए, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, सामग्री की मोटाई, लेजर पावर और कटिंग प्रक्रिया मापदंडों के आधार पर फोकस स्थिति को गतिशील रूप से अनुकूलित किया जाना चाहिए।
VII. व्यावहारिक अनुप्रयोगों में फोकस स्थिति समायोजन के लिए सामान्य सिद्धांत
निम्नलिखित दिशानिर्देशों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है:
पतली शीट कटिंग के लिए शून्य फोकस या थोड़ा पॉजिटिव फोकस
मोटी प्लेट कटिंग के लिए नेगेटिव फोकस
उच्च-शक्ति लेजर कटिंग के लिए बढ़ा हुआ नेगेटिव फोकस
उच्च-परावर्तनशीलता वाली सामग्रियों के लिए ऊर्जा युग्मन दक्षता में सुधार के लिए बारीक फोकस समायोजन
लेजर कटिंग फोकस स्थिति कटिंग गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों में से एक है। फोकस स्थिति को उचित रूप से नियंत्रित करके, लेजर ऊर्जा वितरण को अनुकूलित किया जा सकता है, पिघलने की दक्षता में सुधार किया जा सकता है, और केरफ ज्यामिति और कटिंग स्थिरता को बढ़ाया जा सकता है। वास्तविक उत्पादन में, स्थिर और विश्वसनीय कटिंग प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए सामग्री गुणों, उपकरण मापदंडों और प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार सटीक फोकस समायोजन किया जाना चाहिए।