
লেজার কাটিংয়ের কার্যকারিতা প্রকৃতপক্ষে নির্ভর করে বিভিন্ন উপকরণ কীভাবে শক্তি শোষণ ও ছড়িয়ে দেয়। ধাতুগুলোর কথাই ধরুন, যেমন স্টেইনলেস স্টিল এবং অ্যালুমিনিয়াম একেবারেই ভিন্নভাবে আচরণ করে কারণ তাদের তাপীয় বৈশিষ্ট্য একই নয়। স্টেইনলেস স্টিল তাপ পরিবহন করে না ভালো, প্রায় 15 W/mK, যার অর্থ হলো তাপ এক জায়গায় জমা হয়ে যায়। অ্যালুমিনিয়ামের ক্ষেত্রে অবশ্য অন্য কথা, এর পরিবাহিতা অনেক বেশি, প্রায় 205 W/mK, তাই তাপ দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে এবং গলানো স্থিতিশীল করে তোলা কঠিন হয়ে ওঠে। আর তামা হলো আরেক ধরনের প্রাণী পুরোপুরি। 1 মাইক্রন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে, তামা প্রায় সমস্ত আলো প্রতিফলিত করে দেয়, ঠিক 95%, এই প্রতিফলনের সমস্যা লেজার বীমে গুরুতর সমন্বয় চায় যদি স্থিতিশীল কাট পাওয়া যায়। আধুনিক ফাইবার লেজারের দিকে তাকালে, স্টিলের ক্ষেত্রে প্রায় সম্পূর্ণ শক্তি শোষিত হয়, প্রায় 99% শোষণ, কিন্তু তামার ক্ষেত্রে শোষণ কমে গিয়ে 60-70% এর কাছাকাছি হয়। এজন্যই তামা ব্যবহারকারী দোকানগুলো প্রায়শই বিশেষ পদ্ধতি এবং সরঞ্জামের প্রয়োজন হয় জিনিসগুলো ঠিকঠাক করতে।
স্টেইনলেস এবং মাইল্ড স্টিল কাটার বিষয়ে ফাইবার লেজার কো২ সিস্টেমকে সহজেই পরাজিত করে, বিশেষ করে যখন পাতলা দেয়ালযুক্ত পাইপগুলি কাজ করা হয় যেখানে তারা 30% দ্রুত কাটতে পারে। কারণ কী? ফাইবার লেজারগুলি 1.08 মাইক্রনের কাছাকাছি একটি অনেক ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে কাজ করে যা ধাতুগুলির দ্বারা ভালোভাবে শোষিত হয় যেমন লোহা, তাই সামগ্রিকভাবে কম শক্তি নষ্ট হয় এবং চক্রকাল কম হয়। অন্যদিকে, কো২ লেজারগুলি 10.6 মাইক্রনে দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্য রাখে যা আসলে কিছু নির্দিষ্ট কাজের জন্য ভালো কাজ করে। যখন তামা জাতীয় অ-লৌহ ধাতুগুলি কাটা হয় তখন এগুলি কম প্রতিফলিত হয়, তাই উত্পাদকরা এখনও স্থিতিশীলতা সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ হওয়ার ক্ষেত্রে তাদের উপর নির্ভর করেন। 2023 সালের বিমান মহাকাশ খণ্ডের সাম্প্রতিক সংখ্যা দেখলে দেখা যায় যে ফাইবার লেজার ব্যবহারকারী কোম্পানিগুলি প্রতি মিটার স্টেইনলেস স্টিল কাটার খরচে 18.50 ডলার কম খরচ করেছে আগের কো২ সেটআপের তুলনায়। এই সঞ্চয়ের বেশিরভাগটাই অপারেশনের সময় সহায়ক গ্যাসের প্রয়োজন কম হওয়ার কারণে এবং সামগ্রিকভাবে ভালো বৈদ্যুতিক দক্ষতার জন্য হয়েছে।
কাটিংয়ের মানকে তিনটি ভেরিয়েবল গুরুত্বপূর্ণভাবে প্রভাবিত করে:
কার্বন স্টিলের ক্ষেত্রে গ্যাসের চাপ নিম্নলিখিত পরিসরে রাখা 1.2–1.5 বার অতিরিক্ত চাপের কারণে গলিত ধাতুর অবশেষ তৈরি এড়ানোর জন্য এবং কাটিংয়ের মান নিশ্চিত করার জন্য অপরিহার্য
স্টেইনলেস স্টিল এবং মাইল্ড স্টিল IMTS 2023 অনুসারে শিল্প টিউব লেজার কাটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির 65% এর বেশি প্রতিনিধিত্ব করে, যা শক্তি, ওয়েলডেবিলিটি এবং লেজার শক্তির প্রতি সাড়া দেওয়ার ভারসাম্যের জন্য মূল্যবান। 0.5 মিমি থেকে 25 মিমি পুরুত্ব পর্যন্ত এই উপকরণগুলি প্রক্রিয়া করা যেতে পারে ন্যূনতম তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল সহ, যা উচ্চ-নির্ভুলতা প্রস্তুতির জন্য আদর্শ।
অস্টেনিটিক পরিবারের 304 এবং 316 এর মতো স্টেইনলেস স্টিলগুলি প্রায় 18 থেকে 20 শতাংশ ক্রোমিয়াম ধারণ করার কারণে ব্যাপক ব্যবহৃত হয়। এটাই তাদের মরিচা এবং রাসায়নিক ক্ষতির বিরুদ্ধে খুব ভাল সুরক্ষা প্রদান করে। এই ধরনের উপকরণ কাটার বেলায়, আজকের ফাইবার লেজার প্রযুক্তি খুব নিখুঁত কাট করার অনুমতি দেয়। আমরা কেবল 0.1 মিলিমিটার পর্যন্ত কার্ফ প্রস্থের কথা বলছি, এমনকি 15 মিলিমিটার পুরু পাইপের ক্ষেত্রেও প্লাস বা মাইনাস 0.05 মিলিমিটারের মধ্যে মাত্রিক নির্ভুলতা অর্জন করতে পারে। চিকিৎসা সরঞ্জাম তৈরির প্রস্তুতকারকদের এবং খাদ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য টিউব তৈরি করা প্রতিষ্ঠানগুলির এমন নির্ভুলতার প্রয়োজন। তাদের পণ্যগুলির সম্পূর্ণ মসৃণ পৃষ্ঠতলের প্রয়োজন যেখানে কোনও অমসৃণ ধার বা বার থাকবে না, যা কেবল উন্নত লেজার সিস্টেমগুলিই উৎপাদন প্রক্রিয়ায় স্থিতিশীলভাবে সরবরাহ করতে পারে।
অক্সিডেশনবিহীন কাটিং অর্জনের জন্য 3–8 মিমি স্টেইনলেস স্টিল পাইপের ক্ষেত্রে 12–16 বার নাইট্রোজেন সহায়ক গ্যাস ব্যবহার করা হয়। মোটা অংশগুলির (10–15 মিমি) জন্য, 0.8–1.2 মিটার/মিনিট গতিতে 4 কিলোওয়াট ফাইবার লেজার ব্যবহার করলে থার্মাল ডিসটরশন কমিয়ে আনা যায় এবং ড্রস-মুক্ত ফলাফল পাওয়া যায়। এই প্যারামিটারগুলি স্বয়ংক্রিয় উত্পাদন পরিবেশে উচ্চ পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা নিশ্চিত করে।
মাইল্ড স্টিলে তুলনামূলকভাবে কম কার্বন সামগ্রী (0.3% এর কম) রয়েছে যা প্রায় 1,500 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলে দ্রুত বাষ্পীভূত হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি মাইল্ড স্টিলকে বিশেষভাবে ফাইবার লেজার কাটিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। একটি স্ট্যান্ডার্ড 6 কিলোওয়াট লেজার সিস্টেম দিয়ে 20 মিমি পুরু মাইল্ড স্টিল পাইপগুলি প্রতি মিনিটে প্রায় 2.5 মিটার গতিতে কাটা যায়। কাটার ফলে প্রায় উল্লম্ব ধার তৈরি হয় যার কোণগত বিচ্যুতি ন্যূনতম (প্রায় প্লাস বা মাইনাস অর্ধেক ডিগ্রি), যা মাইনে যে ওয়েল্ডারদের জন্য খুব ভালো যাদের পোস্ট-কাট ফিনিশিং কাজে অতিরিক্ত সময় দেওয়ার দরকার হয় না। খরচের দিক থেকে দেখলে, এই লেজার সিস্টেমগুলি ব্যয় সংক্রান্ত অনেক সাশ্রয়ও দেয়। FMA 2023 এর শিল্প তথ্য অনুযায়ী পারম্পারিক প্লাজমা কাটিং পদ্ধতি থেকে স্যুইচ করলে পরিচালন খরচ প্রায় 23% কমে যায়।
25 মিমি পুরুত্বের বেশি কার্বন ইস্পাত পাইপের ক্ষেত্রে, পালসড লেজার মোড (1–2 kHz) তাপ ইনপুট নিয়ন্ত্রণ এবং বক্রতা প্রতিরোধে সহায়তা করে। অক্সিজেন-ভিত্তিক সহায়ক গ্যাস মিশ্রণ ব্যবহার করে গলিত ধাতু নির্গমন উন্নত হয়, 30 মিমি অংশে অবশিষ্ট পদার্থ হ্রাস করে 40%। এটি নির্মাণ এবং ভারী যন্ত্রপাতির কাঠামোগত উপাদানগুলির জন্য মাত্রিক নির্ভুলতা নিশ্চিত করে।
একটি টিয়ার 1 স্বয়ংচালিত সরবরাহকারী 3ডি পাইপ লেজার কাটিং ব্যবহার করে দৈনিক 5,000টি জ্বালানি-ইনজেকশন টিউব উত্পাদন করেছেন যার মাত্রিক নির্ভুলতা 99.7%। একই সিস্টেমটি SS304 বিমান হাইড্রোলিক ব্র্যাকেটে 0.12 মিমি পুনরাবৃত্তি নির্ভুলতা অর্জন করেছে, পারম্পরিক যন্ত্র কাজের তুলনায় পোস্ট-প্রসেসিং সময় 62% কমিয়েছে।

আলুমিনিয়াম আসলে আলো ভালো প্রতিফলিত করে, আমাদের সাথে কাজে লাগা লেজারের সাধারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রায় 90% এবং এটি তাপ দ্রুত হারায়। এই বৈশিষ্ট্যগুলি প্রক্রিয়াকরণের সময় লেজারের শক্তি স্থিতিশীলভাবে শোষণ করা কঠিন করে তোলে। তারপর কী হয়? গলিত পুল সব জায়গায় ছড়িয়ে পড়ে এবং কাটার ফাঁক অসমান দেখায়, বিশেষ করে যে পাতলা দেয়ালযুক্ত নলগুলি উত্পাদনে সাধারণত ব্যবহৃত হয় তাদের ক্ষেত্রে। তাপ পরিবাহিতা এখানে আরেকটি চ্যালেঞ্জ, কারণ আলুমিনিয়াম স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় পাঁচ গুণ ভালো তাপ পরিবহন করে। এর কারণে অপারেটরদের কাটিংয়ের পরামিতিগুলি খুব সতর্কতার সাথে সামঞ্জস্য করতে হয় যাতে পরিষ্কার কাট পাওয়া যায় এবং অপ্রীতিকর ড্রস তৈরি না হয়।
অক্সিজেনের তুলনায় সহায়ক গ্যাস হিসাবে নাইট্রোজেন ব্যবহার করলে জারণ 70% পর্যন্ত কমে যায়। এটির সাথে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পালসড লেজার মোড (≥2,000 Hz) এবং অপটিমাইজড নজল স্ট্যান্ডঅফ দূরত্ব (0.8–1.2 mm) এর সংমিশ্রণ প্রান্তের মসৃণতা 25% বৃদ্ধি করে। উচ্চ-মূল্যবান অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পরিষ্কার, ওয়েল্ড-প্রস্তুত পৃষ্ঠের জন্য এই সমন্বয়গুলি অপরিহার্য।
2023 সালে একটি প্রস্তুতকারক কয়েকটি পরীক্ষা চালায় যেখানে 6 কিলোওয়াট ফাইবার লেজার সেটআপ ব্যবহার করে তারা ইলেকট্রিক ভেহিকল ব্যাটারি ট্রে তৈরির সময় প্রায় প্লাস/মাইনাস 0.05 মিলিমিটার নির্ভুলতা অর্জন করে। 6xxx সিরিজের অ্যালুমিনিয়াম পাইপ কাটার সময় তারা একটি আকর্ষক বিষয় লক্ষ্য করে- তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সাথে তা ট্র্যাক করে রাখার ফলে তারা বর্জ্য উপকরণ উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে দেয়, যা আগে প্রায় 12 শতাংশ ছিল এবং এখন তা 3 শতাংশের কিছু উপরে এসে দাঁড়িয়েছে। সম্প্রতি প্রকাশিত গবেষণার প্রতিবেদন থেকে জানা গেছে যে গাড়িকে হালকা করার জন্য অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহারের দিকে স্পষ্ট পরিবর্তন ঘটেছে। বর্তমানে ইলেকট্রিক গাড়ি তৈরি করা কোম্পানিগুলো প্রায় চল্লিশ শতাংশ স্টিলের অংশগুলোকে এই বিশেষভাবে কাটা অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে প্রতিস্থাপন করছে।
ফাইবার লেজারগুলি এখন অ্যালুমিনিয়াম টিউব কাটিংয়ের ক্ষেত্রে প্রাধান্য বিস্তার করেছে, বিশ্বব্যাপী 68% ইনস্টলেশনের দায়িত্ব পালন করছে। তাদের 1.08 μm তরঙ্গদৈর্ঘ্য CO₂ লেজারের তুলনায় ভালো শোষণ প্রদান করে, 8 mm অ্যালুমিনিয়ামে 1.2–1.8 m/min কাটিং গতি অর্জনের সাথে সাথে ড্রস-মুক্ত ফলাফল প্রদান করে। এই কর্মক্ষমতা হিটিং, পরিবহন এবং নবায়নযোগ্য শক্তি খাতগুলিতে গ্রহণযোগ্যতা বাড়িয়ে তোলে।
কপার এবং পিতলের সাথে কাজ করার সময়, কিছু সাম্প্রতিক 2023 সালের লেজার প্রসেসিং ইনস্টিটিউটের গবেষণা অনুযায়ী ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্যে লেজার শক্তির প্রায় 95% পিছনে ফিরে আসে। এই প্রতিফলন অপটিক্যাল অংশগুলির জন্য সত্যিকারের সমস্যা তৈরি করে এবং স্থিতিশীল প্রক্রিয়াকরণের শর্তগুলি বজায় রাখা বেশ চ্যালেঞ্জিং করে তোলে। পিতল আরও একটি সমস্যা যোগ করে কারণ কাটার সময়, যখন যিন্ক উপাদানটি বাষ্পীভূত হতে থাকে, তখন অসম কাট হয় এবং কখনও কখনও উপাদানে ছোট ছোট ছিদ্র তৈরি হয়। এই সমস্যাগুলি পার হওয়ার জন্য, বেশিরভাগ পেশাদাররাই নাইট্রোজেন গ্যাসের সাহায্যে পালসড লেজার সেটিংস ব্যবহার করেন। পালসগুলি গলন নিয়ন্ত্রণ করতে সাহায্য করে এবং নাইট্রোজেন জারণ রোধ করে, যা কাটার প্রক্রিয়াটিকে উত্পাদনকারীদের জন্য আরও বেশি পূর্বানুমেয় এবং নির্ভরযোগ্য করে তোলে।
ফাইবার লেজারগুলি আজকাল 1 কিলোওয়াট বা তার বেশি শক্তিতে চলমান হয়ে 3 মিমি পুরু পিওর কপার শীটগুলি কাটতে সক্ষম হয় এবং ভালো বীম নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তির কারণে প্রায় 0.1 মিমি সঠিকতা দেয়। কিন্তু এখানে একটি বিষয় রয়েছে যা উল্লেখযোগ্য: কপার তাপ খুব দক্ষতার সাথে পরিবহন করে বলে এই কাটগুলি ইস্পাত উপকরণগুলির তুলনায় প্রায় 30 থেকে 40 শতাংশ বেশি সময় নেয়। এটি সম্ভব করে তুলেছে লেজারের 1.08 মাইক্রোমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্য যা কপার দ্বারা প্রায় 22% শোষিত হয়, যা পারম্পরিক CO2 লেজারগুলির তুলনায় প্রায় তিনগুণ ভালো। এই উন্নতির ফলে ক্ষুদ্র পাতলা দেয়ালযুক্ত বৈদ্যুতিক কন্ডুইট এবং বিশেষ তাপ বিনিময় ব্যবস্থা যেমন জটিল উপাদানগুলি তৈরির দরজা খুলে গেছে যেখানে সঠিকতা সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ।
তিনটি প্রমাণিত পদ্ধতি কপার এবং পিতলের প্রক্রিয়াকরণ উন্নত করে:
এই পদ্ধতিগুলি 2 মিমি তামার নলে 62% ড্রস গঠন কমায় এবং মিনিট প্রতি 20 মিটার কাটিং গতি বজায় রাখে
2023 এর সর্বশেষ গ্লোবাল ইন্ডাস্ট্রিয়াল কাটিং সমীক্ষা অনুসারে নির্ভুল তামার অংশগুলির চাহিদা প্রায় অর্ধেক বেড়েছে, কিন্তু এখনও কিছু বড় প্রযুক্তিগত প্রতিবন্ধকতা রয়েছে। সাজানো ট্রিম, নৌ-সংযোগকারী সরঞ্জাম এবং চিকিৎসা সরঞ্জামের জন্য প্রয়োজনীয় 0.2 মিমি-এর নিচে টলারেন্সগুলি সাধারণ কাটিং সিস্টেমগুলির পক্ষে সহজে অর্জন করা সম্ভব হয় না। অবশ্যই, 6 kW ফাইবার লেজারগুলি 0.25 ডিগ্রি নির্ভুলতার সাথে 8 মিমি তামা পর্যন্ত পরিচালনা করতে পারে, কিন্তু এমন একটি মেশিন চালানোর জন্য প্রতি ঘন্টায় প্রায় 180 ডলার খরচ হয়। এই ধরনের মূল্য চিহ্ন অধিকাংশ কোম্পানির কাছে এটি কেবল প্রয়োজনের সময় ব্যবহার করা হয়, সাধারণত বিমান চালনা সংক্রান্ত অ্যাপ্লিকেশন বা বিশেষ যন্ত্রপাতির জন্য সংরক্ষিত থাকে যেখানে এমন চরম নির্ভুলতা প্রয়োজন হয়
আধুনিক পাইপ লেজার কাটিং মেশিন প্রধান উপাদানগুলির মধ্যে বিভিন্ন কার্যকারিতা প্রদর্শন করে:
| উপাদান | সর্বোচ্চ পুরুতা (ফাইবার লেজার) | কাট কোয়ালিটি | প্রধান বিবেচনা |
|---|---|---|---|
| স্টেইনলেস স্টীল | ২৫ মিমি | চমৎকার | নাইট্রোজেন সহায়ক গ্যাস প্রয়োজন |
| মিল্ড স্টিল | 30 মিমি | উচ্চ নির্ভুলতা | অক্সিজেন সহায়ক দিয়ে অপটিমাল |
| অ্যালুমিনিয়াম | 15 মিমি | ভাল | প্রতিফলিত-বিরোধী কোটিং প্রস্তাবিত |
| কপার | 6 mm | মাঝারি | উচ্চ-শক্তি লেজার (>6 কিলোওয়াট) পছন্দনীয় |
| ব্রাস | 12 মিমি | সমতুল্য | পালস ফ্রিকোয়েন্সি সমন্বয় অপরিহার্য |
স্টেইনলেস এবং মাইল্ড স্টিল সবচেয়ে বেশি লেজার-অনুকূল, স্থিতিশীলভাবে ±0.1 মিমি এর নিচে সহনশীলতা অর্জন করে। অ্যালুমিনিয়ামের জন্য ড্রস প্রতিরোধের জন্য ইস্পাতের তুলনায় 30% দ্রুত কাটিং গতি প্রয়োজন, যেখানে তামার প্রতিফলন সাফল্যকে সীমিত করে - শুদ্ধ তামা দিয়ে কেবল 42% প্রস্তুতকারকের নির্ভরযোগ্য ফলাফলের প্রতিবেদন করে, 2023 সালের ফ্যাব্রিকেশন জরিপ অনুযায়ী।
বিমান ও চিকিৎসা খাতে 10 মিমি পর্যন্ত পুরু টাইটানিয়াম পাইপ কাটার জন্য ফাইবার লেজার ব্যবহার করা হচ্ছে। কার্যকর প্রক্রিয়াকরণের জন্য প্রয়োজন:
ইনকনেলের মতো নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়গুলি লেজার কাটিংয়ের ব্যবহারে 19% বার্ষিক বৃদ্ধি দেখা যাচ্ছে, বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রা নির্গমন উপাদানগুলির জন্য যেখানে 1,200°C পর্যন্ত স্থায়িত্ব প্রয়োজন।
চারটি কারক অপটিমাল লেজার সেটিংস নির্ধারণ করে:
নতুন খাদ দিয়ে কাজ করার সময় অপারেটরদের পরীক্ষামূলক কাটিং করা উচিত, কারণ কাঠামোর 0.5% পরিবর্তন এমনকি কাটিংয়ের গতি 12-15% পর্যন্ত পরিবর্তন করতে পারে।
লেজার কাটিং উপকরণগুলি শক্তি শোষণ এবং ছড়িয়ে দেওয়ার উপর নির্ভর করে। স্টেইনলেস স্টিল এবং অ্যালুমিনিয়ামের মতো ধাতুগুলির তাপীয় বৈশিষ্ট্য লেজার কাটিংয়ের প্রতিক্রিয়াকে প্রভাবিত করে।
ফাইবার লেজারগুলি CO2 লেজারের তুলনায় দ্রুত এবং কার্যকরী, বিশেষ করে তাদের কম তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ভালো শক্তি শোষণের কারণে পাতলা পাইপগুলির ক্ষেত্রে।
ফাইবার লেজার পালস লেজার সেটিংসের মতো কিছু সামঞ্জস্যের সাহায্যে তামা এবং পিতল কাটতে পারে, তবে নরম ধাতুগুলির তুলনায় বেশি শক্তি এবং সময় প্রয়োজন।
নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেনের মতো সহায়ক গ্যাসগুলি উপাদানের উপর নির্ভর করে কাটের মান উন্নত করতে, জারণ প্রতিরোধ করতে এবং দক্ষতা বাড়াতে ব্যবহৃত হয়।
হ্যাঁ, ফাইবার লেজারগুলি তাদের দক্ষতার কারণে অ্যালুমিনিয়াম কাটিংয়ের জন্য ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হয়, যদিও অ্যালুমিনিয়ামের প্রতিফলন ক্ষমতা এবং তাপ পরিবাহিতা অনুযায়ী সমন্বয় প্রয়োজন।
গরম খবর