லேசர்-ஆக்ஸி எரிபொருள் கலப்பின வெட்டும் இயந்திரத்தின் கொள்கை

லேசர் சுடர் கலவை வெட்டுதல் என்பது பொதுவாக “லேசர் ஆக்ஸிஜன் வெட்டுதல்இது முக்கிய லேசர் வெட்டும் செயல்முறைகளில் ஒன்றாகும் (மற்ற இரண்டு லேசர் உருகுதல் வெட்டு மற்றும் லேசர் ஆவியாக்கல் வெட்டு ஆகும்). இதன் பொருள் "லேசரால் உருவாக்கப்பட்ட சுடர்" என்பதல்ல, மாறாக இது ஒரு கலப்பின செயல்முறையாகும். இதில், வெட்டும் செயல்முறையின் போது உலோகங்களில் (முக்கியமாக எஃகுப் பொருட்களில்) ஒரு தீவிரமான ஆக்சிஜனேற்ற எரிதல் வினையை (அதாவது, "சுடர்") தொடங்குவதற்காக, லேசரை வெப்ப மூலமாகவும், தூய ஆக்சிஜனை ஒரு துணை வாயுவாகவும் பயன்படுத்துகிறது. இந்த செயல்முறை, வேதி வினையிலிருந்து கிடைக்கும் வெப்ப ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி, வெட்டும் செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது.

அடுத்து, அதன் கோட்பாட்டைப் பல்வேறு கோணங்களில் இருந்து விரிவாக விளக்குவோம்:

முக்கிய கொள்கை: லேசர் தூண்டப்பட்ட கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உலோக எரிப்பு

1. லேசரின் பங்கு (பற்றவைத்தல் மற்றும் பராமரித்தல்):

• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட லேசர் கற்றை ஒன்று வேலைப் பொருளின் மேற்பரப்பில் குவிக்கப்படுவதால், கதிர்வீச்சுக்குட்பட்ட உலோகத்தின் வெப்பநிலை அதன் பற்றவைப்புப் புள்ளிக்கு (இரும்பிற்கு ஏறக்குறைய 1350°C) வேகமாக உயர்கிறது.
• லேசர் கற்றையானது, வினையைத் தூண்டுவது மட்டுமல்லாமல், மிக முக்கியமாக வினை நிகழும் பகுதியை உயர் வெப்பநிலையில் பராமரிக்கும் ஒரு தொடர்ச்சியான, துல்லியமான, உயர் ஆற்றல் வெப்ப மூலத்தை வழங்குகிறது.

2. ஆக்ஸிஜனின் பங்கு (எரிபொருள் மற்றும் கழிவுநீக்கி):

• லேசரால் வெப்பப்படுத்தப்பட்ட உலோகப் புள்ளியின் மீது, உயர் அழுத்தம் மற்றும் உயர் தூய்மை கொண்ட ஆக்ஸிஜனின் ஒரு நீரோட்டம், லேசர் கற்றையுடன் ஒரே அச்சில் செலுத்தப்படுகிறது.
• எரியும் புள்ளியை அடையும் இரும்பு (Fe) மற்றும் ஆக்ஸிஜன் (O₂) ஒரு தீவிரமான ஆக்ஸிஜனேற்ற வெப்ப உமிழ் வினைக்கு (எரிதல்) உட்படுகின்றன: 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, வெப்பம்
• இந்த வினை அதிக அளவு வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது (லேசரின் ஆற்றலை விட சுமார் 3-5 மடங்கு!), இதுவே “கூட்டு” ஆற்றலின் திறவுகோலாகும். இந்தக் கூடுதல் வெப்பம், ஒட்டுமொத்த உருகுதல்/வாயுவாக்கல் திறனைப் பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது.

3. ஒருங்கிணைந்த கூட்டுச் செயல்முறை:

• முன்சூடாக்குதல் மற்றும் பற்றவைப்பு: லேசர் முதலில் அப்பகுதியில் உள்ள உலோகத்தை பற்றவைப்புப் புள்ளிக்குச் சூடாக்குகிறது.
• வெப்ப உமிழ்வு எரிதல்: ஆக்சிஜன் செலுத்தப்படும்போது, ​​உலோகம் கடுமையாக எரிந்து, லேசரால் வழங்கக்கூடிய வெப்பத்தை விட மிக அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. இது உலோகத்தை வேகமாக உருக்குகிறது அல்லது ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது, மேலும் கசடை (முக்கியமாக Feo மற்றும் Fe3O4) உருவாக்குகிறது.
• ஊதுதல் மற்றும் வடிவமைத்தல்: உயர் அழுத்த ஆக்ஸிஜன் வாயு ஓட்டத்தின் மற்றொரு முக்கியப் பங்கு, வினையினால் உருவாகும் உருகிய உலோக ஆக்சைடை (கசடு) வெட்டுப் பகுதியிலிருந்து ஒரு “காற்றுக் கத்தி” போல வன்மையாக ஊதி, சுத்தமான, ஒப்பீட்டளவில் மென்மையான வெட்டுப் பரப்பை உருவாக்குவதாகும்.

தொடர்ச்சியானது: லேசர் கற்றை முன்புறமாக நகர்ந்து, புதிய பகுதியைத் தொடர்ந்து முன்சூடாக்குகிறது. மேலும், எரிதல் வினையானது லேசரின் குவியத்தைப் பின்பற்றி முன்னோக்கியும் கீழேயும் சென்று, இறுதியாக வேலைப் பொருளை ஊடுருவி ஒரு வெட்டை உருவாக்குகிறது.

இந்த “கூட்டு” அணுகுமுறை எவ்வாறு இவ்வளவு செயல்திறன் மிக்கதாக உள்ளது? (நன்மை)

1. தடிமனான தகடுகளை வெட்டும் வலுவான திறன்:கார்பன் ஸ்டீலுக்கு (குறைந்த கார்பன் ஸ்டீல் போன்றவை), நடுத்தர மற்றும் தடிமனான தகடுகளை (பொதுவாக 6 மிமீ-க்கு மேல், 30 மிமீ அல்லது அதற்கும் தடிமனானவை) வெட்டுவதற்கு லேசர் ஆக்ஸிஜன் வெட்டுதல் மிகவும் செலவு குறைந்த மற்றும் வேகமான முறையாகும். தூய லேசர் உருக்கி வெட்டும் முறையில் (நைட்ரஜன் போன்றது), உலோகத்தை உருக்குவதற்கு முழுமையாக லேசர் ஆற்றலையே சார்ந்திருக்க வேண்டியிருப்பதால், தடிமனான தகட்டின் மேற்பரப்பு போதுமானதாகத் தோன்றுவதில்லை.

2. வேகமான வெட்டும் வேகம்:உலோக எரிதல் வினையின் வேதியியல் ஆற்றல் சேர்க்கப்படுவதால், மொத்த ஆற்றல் உள்ளீடு ஒற்றை லேசர் ஆற்றலை விட மிக அதிகமாக உள்ளது. எனவே, ஒரே ஆற்றலில் உருகி வெட்டுவதை விட இதன் வெட்டும் வேகம் கணிசமாக அதிகமாக இருக்கிறது.

3உபகரணங்களின் மின்சாரத் தேவைகள் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளன:ஒரே கார்பன் எஃகை வெட்டுவதற்கு, லேசர் ஆக்ஸிஜன் வெட்டுதலுக்குத் தேவைப்படும் லேசர் ஆற்றலானது, தூய லேசர் உருக்கி வெட்டுதலுக்குத் தேவைப்படுவதை விட மிகவும் குறைவாக இருப்பதால், உபகரணச் செலவுகளும் ஆற்றல் நுகர்வும் குறைகின்றன.

4. நல்ல வெட்டும் தரம்:கார்பன் எஃகு தடிமனான தகடுகளில், நல்ல செங்குத்தன்மை மற்றும் குறைந்த கசடு கொண்ட ஒரு வெட்டு மேற்பரப்பை (சிறந்த நிலை) பெற முடியும்.

செயல்முறை பண்புகள் மற்றும் வரம்புகள்

1. பொருள் தேர்வுத்திறன்:

• முக்கியமாக வினைபுரியும் உலோகங்களுக்கு: மிகவும் பொதுவான மற்றும் உகந்த பயன்பாட்டுப் பொருள் கார்பன் ஸ்டீல் ஆகும்.

• துருப்பிடிக்காத எஃகு, அலுமினியம், தாமிரம் போன்றவற்றுக்குப் பொருந்தாது:
• துருப்பிடிக்காத எஃகு: குரோமியம் (Cr) மற்றும் பிற தனிமங்கள் அதிக உருகுநிலை கொண்ட ஆக்சைடுகளை (Cr2O3 போன்றவை) உருவாக்குகின்றன. இவை ஆக்சிஜனேற்ற வினை தொடர்வதைத் தடுக்கின்றன, மேலும் கசடை ஊதி அகற்றுவது எளிதல்ல. இதன் விளைவாக, வெட்டும் மேற்பரப்பு சொரசொரப்பாகவும், கசடு அதிகமாகத் தொங்குவதாகவும் அமைகிறது.
• அலுமினியம் மற்றும் தாமிரம்: இவற்றின் ஆக்சைடுகளின் (Al2O3, CuO) உருகுநிலை, மூலப்பொருளின் உருகுநிலையை விட மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால், அவை மேற்பரப்பை ஒரு கடினமான ஓடு போல மூடி, வினை தொடர்வதைத் தடுப்பதுடன், லேசருக்கு அதிக எதிரொளிப்புத் தன்மையையும் கொண்டுள்ளன.

2. வெட்டும் மேற்பரப்பின் பண்புகள்:

• ஆக்சிஜனேற்ற வினையின் காரணமாக, வெட்டப்பட்ட பகுதியின் மேற்பரப்பில் (நீலப்பூச்சு சிகிச்சையைப் போலவே) ஒரு ஆக்சைடு படலம் உருவாகும், மேலும் (நைட்ரஜன் வெட்டின் பளபளப்பான பக்கத்துடன் ஒப்பிடும்போது) அது சற்றே சொரசொரப்பாகவும் இருக்கலாம்.
• அடிப்பகுதியில் சிறிதளவு கசடு தொங்கிக்கொண்டிருக்கலாம், அதைச் செயல்முறை அளவுருக்களை மேம்படுத்துவதன் மூலம் குறைக்க வேண்டும்.

3. வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதி பெரியதாக உள்ளது:தீவிரமான ஆக்சிஜனேற்ற வினையானது அதிக வெப்பத்தை உருவாக்கும், இதன் விளைவாக, லேசர் உருக்குதல் மற்றும் வெட்டுதலுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பணிப்பொருளின் வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதி அகலமாக இருக்கும், மேலும் பணிப்பொருளின் ஒட்டுமொத்த வெப்ப உருக்குலைவும் சற்றே அதிகமாக இருக்கலாம்.

மற்ற வெட்டும் செயல்முறைகளுடன் ஒப்பீடு

தூய லேசர் நைட்ரஜன் வெட்டுதல் (உருகுதல் வெட்டுதல்) உடன் ஒப்பிடுகையில்:

• நைட்ரஜன் வெட்டுதல்: லேசர் மூலம் உலோகத்தை உருக்கி, பின்னர் உருகிய உலோகத்தை உயர் அழுத்த நைட்ரஜன் வாயுவைக் கொண்டு ஊதி அகற்றுதல். இதில் ஆக்சிஜனேற்ற வினை நிகழ்வதில்லை, வெட்டப்படும் பகுதி பளபளப்பாகவும் ஆக்சைடு படலம் இல்லாமலும் இருக்கும். ஆனால், இதன் வேகம் மெதுவாகவும், வாயு நுகர்வு அதிகமாகவும், செலவு அதிகமாகவும் இருக்கும். இது துருப்பிடிக்காத எஃகு, அலுமினியம் போன்றவற்றுக்கு ஏற்றது, ஆனால் தடிமனான கார்பன் எஃகுக்கு இது சிக்கனமானதல்ல.
• ஆக்சிஜன் வெட்டுதல்: ஆக்சிஜனேற்ற வினை சேர்ப்பு, அதிவேகம், குறைந்த செலவு, கார்பன் எஃகுக்கு ஏற்றது, ஆனால் அதன் வெட்டுப்பகுதியில் ஆக்சைடு படலம் இருக்கும்.

பாரம்பரிய சுடர் வெட்டுதல் (ஆக்ஸிஅசிட்டிலீன் வெட்டுதல்) உடன் ஒப்பிடுகையில்:

• பாரம்பரிய சுடர்: சுடரை முன்கூட்டியே சூடாக்குதல், தூய ஆக்சிஜன் எரிப்பு மூலம் வெட்டுதல். மெதுவான முன்கூட்டியே சூடாக்குதல், அகன்ற பிளவு, குறைந்த துல்லியம் மற்றும் பெரிய வெப்ப உருமாற்றம்.
• லேசர் ஆக்ஸிஜன் வெட்டுதல்: உயர் ஆற்றல் லேசரின் துல்லியம், விரைவான முன்சூடாக்குதல், மிகவும் குறுகிய வெட்டுப் பகுதி (மற்றும் லேசர் புள்ளியின் விட்டம்), உயர் துல்லியம், சிறிய
• குறைந்த சரிவு, குறைந்த வெப்பத் தாக்கம் கொண்ட இது, பாரம்பரிய சுடர் வெட்டும் முறையின் நவீனமயமாக்கப்பட்ட, உயர் துல்லிய மேம்படுத்தப்பட்ட பதிப்பாகும்.

சுருக்கம்

லேசர் சுடர் கூட்டு (லேசர் ஆக்ஸிஜன்) வெட்டும் இயந்திரத்தின் முக்கிய கொள்கை என்னவென்றால், அதிக ஆற்றல் கொண்ட லேசர் கற்றையைப் பயன்படுத்தி, தூய ஆக்ஸிஜன் சூழலில் உலோகத்தின் (இரும்பு) தீவிரமான எரிதல் வினையைத் துல்லியமாகத் தூண்டி நிலைநிறுத்துவதும், லேசரின் வெப்ப ஆற்றலை உலோக ஆக்ஸிஜனேற்றத்தின் வேதியியல் ஆற்றலுடன் இணைத்து “1 1>2” வெட்டும் விளைவை அடைவதுமாகும். இது லேசரின் உயர் துல்லியம் மற்றும் உயர் குவியம் ஆகிய நன்மைகளையும், ஆக்ஸிஜன் எரிதலின் உயர் செயல்திறன் மற்றும் குறைந்த செலவு ஆகிய நன்மைகளையும் கச்சிதமாக இணைத்து, நடுத்தர மற்றும் தடிமனான கார்பன் எஃகுத் தகடுகளை வெட்டும் துறையில் இதை ஒரு மாற்றீடு செய்ய முடியாத முக்கிய செயல்முறையாக ஆக்குகிறது.