ലേസർ-ഓക്സിഫ്യൂവൽ ഹൈബ്രിഡ് കട്ടിംഗ് മെഷീനിന്റെ തത്വം

ലേസർ ഫ്ലേം കോമ്പോസിറ്റ് കട്ടിംഗ് സാധാരണയായി "ലേസർ ഓക്സിജൻ കട്ടിംഗ്", ഇത് പ്രധാന ലേസർ കട്ടിംഗ് പ്രക്രിയകളിൽ ഒന്നാണ് (മറ്റ് രണ്ടെണ്ണം ലേസർ മെൽറ്റിംഗ് കട്ടിംഗും ലേസർ വേപ്പറൈസേഷൻ കട്ടിംഗുമാണ്). ഇത് "ലേസർ-ജനറേറ്റഡ് ജ്വാല" എന്നല്ല അർത്ഥമാക്കുന്നത്, മറിച്ച് ഒരു ഹൈബ്രിഡ് പ്രക്രിയയാണ്, ഇത് ലേസറിനെ ഒരു താപ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ശുദ്ധമായ ഓക്സിജൻ ഒരു സഹായ വാതകമായി ചേർത്ത്, കട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ ലോഹങ്ങളിൽ (പ്രധാനമായും ഉരുക്ക് വസ്തുക്കൾ) ശക്തമായ ഒരു ഓക്സിഡേഷൻ ജ്വലന പ്രതികരണം (അതായത്, "ജ്വാല") ആരംഭിക്കുന്നു. കട്ടിംഗ് പ്രകടനം ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഈ പ്രക്രിയ രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ നിന്നുള്ള താപ ഊർജ്ജം ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു.

അടുത്തതായി, അതിന്റെ തത്വം പല വീക്ഷണകോണുകളിൽ നിന്ന് വിശദമായി വിശദീകരിക്കും:

പ്രധാന തത്വം: ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് നിയന്ത്രിത ലോഹ ജ്വലനം

1. ലേസറിന്റെ പങ്ക് (ജ്വലനവും പരിപാലനവും):

• ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു ലേസർ ബീം വർക്ക്പീസ് പ്രതലത്തിൽ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു, ഇത് വികിരണം ചെയ്ത ലോഹത്തിന്റെ താപനില വേഗത്തിൽ അതിന്റെ ജ്വലന പോയിന്റിലേക്ക് ഉയരാൻ കാരണമാകുന്നു (ഇരുമ്പിന് ഏകദേശം 1350°C).
• ലേസർ ബീം തുടർച്ചയായതും കൃത്യവും ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ളതുമായ ഒരു താപ സ്രോതസ്സ് നൽകുന്നു, ഇത് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ ജ്വലിപ്പിക്കുക മാത്രമല്ല, ഏറ്റവും പ്രധാനമായി പ്രതിപ്രവർത്തന മേഖലയെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

2. ഓക്സിജന്റെ പങ്ക് (ജ്വലന ഏജന്റും തോട്ടിപ്പണിക്കാരനും):

• ലേസർ ചൂടാക്കിയ ലോഹ സ്ഥലത്തേക്ക് ലേസർ ബീം ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന മർദ്ദമുള്ളതും ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ളതുമായ ഓക്സിജന്റെ ഒരു 1 സ്ട്രീം കോക്സിയൽ ആയി കുത്തിവയ്ക്കുന്നു.
• ജ്വലന സ്ഥാനത്തേക്ക് എത്തുന്ന ഇരുമ്പ് (Fe), ഓക്സിജൻ (O₂) എന്നിവ ഒരു അക്രമാസക്തമായ ഓക്സീകരണ എക്സോതെർമിക് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് (ജ്വലനം) വിധേയമാകുന്നു: 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, താപം
• ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം ധാരാളം താപം പുറത്തുവിടുന്നു (ലേസറിന്റെ ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഏകദേശം 3-5 മടങ്ങ്!), ഇതാണ് "സംയുക്ത" ഊർജ്ജത്തിന്റെ താക്കോൽ. ഈ അധിക താപം മൊത്തത്തിലുള്ള ഉരുകൽ/ഗ്യാസിഫിക്കേഷൻ ശേഷി വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

3. സംയോജിത സഹകരണ പ്രക്രിയ:

• പ്രീഹീറ്റിംഗും ഇഗ്നിഷനും: ലേസർ ആദ്യം ലോക്കൽ ലോഹത്തെ ഇഗ്നിഷൻ പോയിന്റിലേക്ക് ചൂടാക്കുന്നു.
• ജ്വലനം എക്സോതെർമിക്: ഓക്സിജൻ കുത്തിവയ്പ്പ്, ലോഹം ശക്തമായി കത്തുന്നു, ലേസർ തന്നെ നൽകാൻ കഴിയുന്നതിനേക്കാൾ വളരെ ഉയർന്ന താപം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ലോഹത്തെ വേഗത്തിൽ ഉരുകുകയോ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ സ്ലാഗ് (പ്രധാനമായും Feo, Fe3o4) രൂപപ്പെടുന്നു.
• ഊതലും രൂപീകരണവും: ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള ഓക്സിജൻ വാതക പ്രവാഹത്തിന്റെ മറ്റൊരു പ്രധാന പങ്ക്, കട്ടിംഗ് സീമിൽ നിന്നുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉരുകിയ ലോഹ ഓക്സൈഡ് (സ്ലാഗ്) ഒരു "എയർ കത്തി" പോലെ ശക്തമായി ഊതി വൃത്തിയുള്ളതും താരതമ്യേന മിനുസമാർന്നതുമായ ഒരു കട്ടിംഗ് പ്രതലം രൂപപ്പെടുത്തുക എന്നതാണ്.

തുടർച്ച: ലേസർ ബീം മുന്നിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു, പുതിയ പ്രദേശം തുടർച്ചയായി ചൂടാക്കുന്നു, ജ്വലന പ്രതികരണം ലേസർ ഫോക്കസിനെ മുന്നോട്ടും താഴോട്ടും പിന്തുടരുന്നു, ഒടുവിൽ വർക്ക്പീസിൽ തുളച്ചുകയറുകയും ഒരു കട്ട് രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഈ "സംയുക്ത" സമീപനം എങ്ങനെയാണ് ഇത്ര കാര്യക്ഷമമായിരിക്കുന്നത്? (നേട്ടം)

1. കട്ടിയുള്ള പ്ലേറ്റുകൾ മുറിക്കാനുള്ള ശക്തമായ കഴിവ്:കാർബൺ സ്റ്റീലിന് (കുറഞ്ഞ കാർബൺ സ്റ്റീൽ പോലുള്ളവ), ഇടത്തരം കട്ടിയുള്ള പ്ലേറ്റുകൾ (സാധാരണയായി 6 മില്ലീമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ, 30 മില്ലീമീറ്ററോ അതിൽ കൂടുതലോ കട്ടിയുള്ളത്) മുറിക്കുന്നതിന് ലേസർ ഓക്സിജൻ കട്ടിംഗ് ഏറ്റവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതും വേഗതയേറിയതുമായ രീതിയാണ്. ശുദ്ധമായ ലേസർ ഉരുകൽ കട്ടിംഗ് (നൈട്രജൻ പോലുള്ളവ) ലോഹം ഉരുകാൻ പൂർണ്ണമായും ലേസർ ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിക്കേണ്ടതുണ്ട്, കട്ടിയുള്ള പ്ലേറ്റിന്റെ മുഖം അപര്യാപ്തമാണെന്ന് തോന്നുന്നു.

2. വേഗത്തിലുള്ള കട്ടിംഗ് വേഗത:ലോഹ ജ്വലന പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ രാസ ഊർജ്ജം ചേർക്കുന്നതിനാൽ, മൊത്തം ഊർജ്ജ ഇൻപുട്ട് ഒരൊറ്റ ലേസർ ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, അതിനാൽ കട്ടിംഗ് വേഗത അതേ ശക്തിയിൽ ഉരുകൽ കട്ടിംഗിനെക്കാൾ വളരെ വേഗതയുള്ളതാണ്.

3ഉപകരണങ്ങളുടെ വൈദ്യുതി ആവശ്യകതകൾ താരതമ്യേന കുറവാണ്:അതേ കാർബൺ സ്റ്റീൽ മുറിക്കുന്നതിന്, ലേസർ ഓക്സിജൻ കട്ടിംഗിന് ആവശ്യമായ ലേസർ പവർ ശുദ്ധമായ ലേസർ മെൽറ്റിംഗ് കട്ടിംഗിനേക്കാൾ വളരെ കുറവായിരിക്കും, ഇത് ഉപകരണങ്ങളുടെ വിലയും ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും കുറയ്ക്കുന്നു.

4. നല്ല കട്ടിംഗ് നിലവാരം:കാർബൺ സ്റ്റീൽ കട്ടിയുള്ള പ്ലേറ്റുകൾക്ക്, നല്ല ലംബതയും കുറഞ്ഞ സ്ലാഗും (ആദർശ അവസ്ഥ) ഉള്ള ഒരു കട്ടിംഗ് ഉപരിതലം ലഭിക്കും.

പ്രക്രിയയുടെ സവിശേഷതകളും പരിമിതികളും

1. മെറ്റീരിയൽ സെലക്ടിവിറ്റി:

• പ്രധാനമായും റിയാക്ടീവ് ലോഹങ്ങൾക്ക്: ഏറ്റവും സാധാരണവും അനുയോജ്യവുമായ പ്രയോഗ വസ്തു കാർബൺ സ്റ്റീൽ ആണ്.

• സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ, അലുമിനിയം, ചെമ്പ് മുതലായവയ്ക്ക് അനുയോജ്യമല്ല:
• സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ: ക്രോമിയം (Cr) ഉം മറ്റ് മൂലകങ്ങളും ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്ക ഓക്സൈഡുകൾ (Cr2O3 പോലുള്ളവ) ഉണ്ടാക്കും, ഇത് ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനം തുടരുന്നതിൽ നിന്ന് തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ സ്ലാഗ് എളുപ്പത്തിൽ ഊതിക്കെടുത്താൻ കഴിയില്ല, ഇത് പരുക്കൻ കട്ടിംഗ് പ്രതലത്തിനും ഗുരുതരമായ സ്ലാഗ് തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു.
• അലൂമിനിയവും ചെമ്പും: അതിന്റെ ഓക്സൈഡുകളുടെ (Al2O3,CuO) ദ്രവണാങ്കം അടിവസ്ത്രത്തേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, ഇത് ഉപരിതലത്തെ ഒരു കട്ടിയുള്ള ഷെൽ പോലെ മൂടുന്നു, പ്രതിപ്രവർത്തനം തുടരുന്നത് തടയുന്നു, കൂടാതെ ലേസറിനോട് ഉയർന്ന പ്രതിഫലനശേഷിയും ഉണ്ട്.

2. കട്ടിംഗ് ഉപരിതലത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ:

• ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനം കാരണം, മുറിച്ച ഭാഗത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഓക്‌സൈഡ് പാളി ഉണ്ടാകും (ബ്ലൂയിംഗ് ട്രീറ്റ്‌മെന്റിന് സമാനമായത്) കൂടാതെ (നൈട്രജൻ മുറിച്ച ഭാഗത്തിന്റെ തിളക്കമുള്ള വശവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ) ചെറുതായി പരുക്കനായേക്കാം.
• അടിയിൽ ഒരു ചെറിയ സ്ലാഗ് തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്നുണ്ടാകാം, അത് പ്രോസസ് പാരാമീറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് കുറയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്.

3. ചൂട് ബാധിച്ച മേഖല വലുതാണ്:അക്രമാസക്തമായ ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനം കൂടുതൽ താപം സൃഷ്ടിക്കും, അതിന്റെ ഫലമായി വർക്ക്പീസിന്റെ താപ ബാധിത മേഖല ലേസർ ഉരുകൽ, മുറിക്കൽ എന്നിവയേക്കാൾ വിശാലമാകും, കൂടാതെ വർക്ക്പീസിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള താപ രൂപഭേദം അല്പം വലുതായിരിക്കാം.

മറ്റ് കട്ടിംഗ് പ്രക്രിയകളുമായുള്ള താരതമ്യം

വി.എസ്. പ്യുവർ ലേസർ നൈട്രജൻ കട്ടിംഗ് (മെൽറ്റിംഗ് കട്ടിംഗ്):

• നൈട്രജൻ കട്ടിംഗ്: ലേസർ മെൽറ്റിംഗ് ലോഹം ഉപയോഗിച്ച്, ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള നൈട്രജൻ ഉപയോഗിച്ച് ഉരുകുന്നത് ഊതിവീർപ്പിക്കൽ. ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതികരണമില്ല, ഭാഗം തെളിച്ചമുള്ളതാണ്, ഓക്സൈഡ് പാളിയില്ല, പക്ഷേ വേഗത മന്ദഗതിയിലാണ്, വാതക ഉപഭോഗം കൂടുതലാണ്, ചെലവ് കൂടുതലാണ്. ഇത് സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ, അലുമിനിയം മുതലായവയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാണ്, കൂടാതെ കട്ടിയുള്ള കാർബൺ സ്റ്റീലിന് ഇത് ലാഭകരമല്ല.
• ഓക്സിജൻ കട്ടിംഗ്: ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തന കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ, വേഗതയേറിയ വേഗത, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, കാർബൺ സ്റ്റീലിന് അനുയോജ്യം, പക്ഷേ വിഭാഗത്തിൽ ഒരു ഓക്സൈഡ് പാളി ഉണ്ട്.

വി.എസ്. പരമ്പരാഗത ജ്വാല കട്ടിംഗ് (ഓക്സിഅസെറ്റിലീൻ കട്ടിംഗ്):

• പരമ്പരാഗത ജ്വാല: ജ്വാല പ്രീഹീറ്റിംഗ്, ശുദ്ധമായ ഓക്സിജൻ ജ്വലന കട്ടിംഗ് വഴി. സാവധാനത്തിൽ പ്രീഹീറ്റിംഗ്, വൈഡ് സ്ലിറ്റ്, കുറഞ്ഞ കൃത്യത, വലിയ താപ രൂപഭേദം.
• ലേസർ ഓക്സിജൻ കട്ടിംഗ്: ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ലേസർ കൃത്യത, വേഗത്തിലുള്ള പ്രീഹീറ്റിംഗ്, കട്ടിംഗ് സീം വളരെ ഇടുങ്ങിയതാണ് (കൂടാതെ ലേസർ സ്പോട്ട് വ്യാസം), ഉയർന്ന കൃത്യത, എസ്എംഎ
• ചെറിയ ചരിവ്, ചെറിയ താപ ആഘാതം, പരമ്പരാഗത ജ്വാല കട്ടിംഗ് ആധുനികവൽക്കരണം, ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള അപ്‌ഗ്രേഡ് പതിപ്പ്.

സംഗ്രഹം

ലേസർ ഫ്ലേം കോമ്പോസിറ്റ് (ലേസർ ഓക്സിജൻ) കട്ടിംഗ് മെഷീനിന്റെ കാതലായ തത്വം, ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള ലേസർ ബീം ഉപയോഗിച്ച് ശുദ്ധമായ ഓക്സിജൻ പരിതസ്ഥിതിയിൽ ലോഹത്തിന്റെ (ഇരുമ്പ്) അക്രമാസക്തമായ ജ്വലന പ്രതിപ്രവർത്തനം കൃത്യമായി ജ്വലിപ്പിക്കുകയും നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ലേസറിന്റെ താപ ഊർജ്ജത്തെ ലോഹ ഓക്സിഡേഷന്റെ രാസ ഊർജ്ജവുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് “1 1>2” കട്ടിംഗ് പ്രഭാവം കൈവരിക്കുക എന്നതാണ്. ഉയർന്ന കൃത്യതയുടെയും ഉയർന്ന ഫോക്കസിന്റെയും ഗുണങ്ങളെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുടെയും ഓക്സിജൻ ജ്വലനത്തിന്റെ കുറഞ്ഞ ചെലവിന്റെയും ഗുണങ്ങളുമായി ഇത് തികച്ചും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഇടത്തരം, കട്ടിയുള്ള കാർബൺ സ്റ്റീൽ ഷീറ്റ് കട്ടിംഗിൽ ഒരു മാറ്റാനാകാത്ത മുഖ്യധാരാ പ്രക്രിയയാക്കുന്നു.