পাইপ লেজার কাটিং মেশিনগুলি কোন পাইপ উপকরণ সঠিকভাবে প্রক্রিয়া করতে পারে?

সাধারণ পাইপ উপকরণ যেগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ পাইপ লেজার কাটিং মেশিন

আধুনিক পাইপ লেজার কাটিং মেশিন যে সমস্ত শিল্পে নির্মাণ, অটোমোটিভ এবং এয়ারোস্পেস অন্তর্ভুক্ত রয়েছে সেগুলোতে ব্যবহৃত বিভিন্ন ধরনের উপকরণ প্রক্রিয়া করার জন্য তৈরি করা হয়েছে। বিভিন্ন ধাতুতে উচ্চ নির্ভুলতা প্রদানের মাধ্যমে চাহিদাপূর্ণ নির্মাণ পরিবেশে নির্ভরযোগ্য কার্যক্ষমতা নিশ্চিত করে।

কার্বন স্টিল এবং স্টেইনলেস স্টিল: নির্ভুল কাটিংয়ের জন্য শিল্প মান

কার্বন স্টিল কাঠামোগত কাজের জন্য জনপ্রিয় থেকেছে কারণ এটি লেজারের সাহায্যে কাটার সময় যথেষ্ট শক্তির সংমিশ্রণ এবং যথোপযুক্ত খরচ ও প্রত্যাশিত ফলাফল দেয়। যেসব জায়গায় মরচে লাগার সমস্যা রয়েছে, বিশেষ করে খাদ্য উদ্যান, হাসপাতাল এবং রাসায়নিক পদার্থ নিয়ে কাজ করা কারখানাগুলোতে প্রায়শই স্টেইনলেস স্টিল ব্যবহার করা হয়। নতুনতর ফাইবার লেজার প্রযুক্তি এই ধাতুগুলোতে প্রায় 0.1 মিমি নির্ভুলতা প্রদর্শন করতে সক্ষম যা পুরানো CO2 লেজার ব্যবস্থার তুলনায় তাপপ্রবণ এলাকাগুলোকে প্রায় 30% কমিয়ে দেয়। এই উন্নতির ফলে নির্মাতারা এখন প্রতিদিন হাজার হাজার যন্ত্রাংশ উৎপাদন করছেন, যার মধ্যে রয়েছে যন্ত্রপাতির জটিল হাইড্রোলিক সিস্টেম এবং দেশজুড়ে আধুনিক ভবনগুলোতে দেখা যায় এমন জটিল ধাতব কাঠামো।

অ্যালুমিনিয়াম এবং উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন মিশ্রধাতু: হালকা ওজন তবে চ্যালেঞ্জিং উপকরণ

ওজনের দিক থেকে হালকা হওয়ার কারণে এয়ারোস্পেস এবং গাড়ি তৈরির শিল্পে ওজন নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে অ্যালুমিনিয়াম হয়ে উঠেছে একটি পছন্দের উপাদান। কিন্তু অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে কাজ করা বেশ চ্যালেঞ্জিং কারণ এটি খুব প্রতিফলিত হয় এবং তাপ খুব দ্রুত পরিবহন করে, যার ফলে সাধারণ লেজার সেটিংস কাজে আসে না। 6000 সিরিজের খাদ ধাতুর ক্ষেত্রে কাটিংয়ে গলিত ধাতব পুলগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে পালসড ফাইবার লেজার প্রায় অপরিহার্য হয়ে ওঠে। 7075-T6 অ্যালুমিনিয়ামের মতো কঠিন উপাদান নিয়ে কাজ করার সময় পরিষ্কার কাটিং পাওয়ার জন্য এবং গলিয়ে ফেলা ছাড়া কাজ করার জন্য অপারেটরদের ক্ষমতা ঘনত্ব প্রায় 20% বাড়াতে হয়। যেখানে নির্ভুলতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, সেখানে উপাদান তৈরির সময় এই প্যারামিটারগুলি সঠিকভাবে নেওয়া খুবই গুরুত্বপূর্ণ। জ্বালানি সিস্টেমের পাইপিং বা বিমানের তাপ বিনিময় ব্যবস্থার মতো ক্ষেত্রে এমনকি ক্ষুদ্রতম ত্রুটিও ভবিষ্যতে বড় সমস্যার কারণ হতে পারে।

প্রতিফলিত ধাতু প্রক্রিয়াকরণ: তামা, পিতল এবং ইনকনেল বিশেষায়িত অ্যাপ্লিকেশনে

কপার এবং পিতল দিয়ে কাজ করা বেশ কঠিন হতে পারে কারণ এই উপকরণগুলির খুব বেশি ইনফ্রারেড প্রতিফলন ক্ষমতা রয়েছে এবং দুর্দান্ত তাপীয় পরিবাহিতা রয়েছে। আধুনিক কাটিং সরঞ্জামগুলি এই সমস্যাগুলি পার হয় বিশেষ অ্যান্টি-রিফ্লেক্টিভ লেন্স এবং নাইট্রোজেন সহায়ক গ্যাস অন্তর্ভুক্ত করে, যা ইলেকট্রিক্যাল কন্ডুইট বা প্লাম্বিং পার্টসের মতো জিনিসগুলির উপর কাজ করার সময় পরিষ্কার ধার অর্জন করা সম্ভব করে তোলে। ইনকনেলের সাথে কাজ করার সময়, কঠিন নিকেল-ভিত্তিক মিশ্র ধাতুটি কিছু খুব কঠোর পরিস্থিতিতে পাওয়া যায়, অপারেটরদের 4 kW ক্ষমতা সহ লেজার সিস্টেম ব্যবহার করতে হয়। ভালো ফলাফল পেতে প্রক্রিয়ার সময় ফোকাল দৈর্ঘ্য সমন্বয় এবং গ্যাস প্রবাহের হার ঠিক রাখার মতো বিস্তারিত বিষয়গুলি লক্ষ্য করা দরকার। এই সতর্ক পদ্ধতি বিমানের নিঃসরণ ব্যবস্থার গুরুত্বপূর্ণ অংশগুলির জন্য বিপর্যয় ঘটাতে পারে এমন অসংখ্য ক্ষুদ্র ফাটলগুলি এড়াতে সাহায্য করে।

এয়ারোস্পেস এবং প্রতিরক্ষা ব্যবহারের ক্ষেত্র: টাইটানিয়াম এবং বিদেশী মিশ্র ধাতু কাটা

গ্রেড 5 টাইটানিয়াম এবং বিভিন্ন নিকেল খাদ জেট ইঞ্জিন, মিসাইল এবং উপগ্রহের অংশগুলি তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে যেখানে শক্তি সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। এই উপকরণগুলির সাথে কাজ করার সময়, প্রস্তুতকারকরা সাধারণত অক্সিজেনবিহীন পরিবেশে কাটা করেন যাতে আলফা কেস গঠন বাধা দেওয়া যায়। এই পৃষ্ঠের স্তরটি সময়ের সাথে ধাতুটিকে দুর্বল করে দিতে পারে, বিশেষ করে এয়ারোস্পেস অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত পাতলা প্রাচীরযুক্ত টাইটানিয়াম টিউবগুলির জন্য এটি সমস্যার সৃষ্টি করে। সামান্যতম কাটিং প্রযুক্তিগুলি এখন ইনকনেল 718 প্রক্রিয়াকরণের সময় প্রায় 0.8 মিমি পর্যন্ত অত্যন্ত সরু কার্ফ প্রস্থ অর্জন করে। এই ধরনের নির্ভুলতা রাডার সিস্টেম এবং ইঞ্জিনের অংশগুলির জন্য প্রতিরক্ষা ঠিকাদার এবং মহাকাশ সংস্থাগুলি দ্বারা নির্ধারিত কঠোর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

কিভাবে উপকরণের বৈশিষ্ট্যগুলি কাটিংয়ের নির্ভুলতা এবং মানকে প্রভাবিত করে

উপকরণের পুরুতা, প্রতিফলন এবং তাপ পরিবাহিতা বিবেচনা

পাইপের দেয়ালের পুরুতা লেজারের উপাদানে ভেদ করার ওপর প্রকৃত প্রভাব ফেলে, যার মানে হল অপারেটরদের প্রায়শই কাটিং প্রক্রিয়াটি স্থিতিশীল গতিতে চালিয়ে যেতে এবং ভালো মানের কাট বজায় রাখতে শক্তি স্তরগুলি প্লাস বা মাইনাস 15% এর কাছাকাছি সামান্য পরিবর্তন করতে হয়। তামা এবং পিতল কাটা আরও একটি চ্যালেঞ্জিং বিষয় কারণ এগুলো লেজার শক্তির কিছু অংশ প্রতিফলিত করে, যার ফলে এগুলো কাটতে স্টিলের তুলনায় প্রায় 20 থেকে 35 শতাংশ কম দক্ষতা প্রয়োজন হয়। অ্যালুমিনিয়ামের ক্ষেত্রে, এটির দ্রুত তাপ পরিবহনের ক্ষমতার কারণে পৃষ্ঠের উপর দিয়ে অনেক দ্রুত গতিতে চলাফেরার প্রয়োজন হয়। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে দেখা যায় যে স্টিলের ক্ষেত্রে যে গতি কার্যকর, তার ডেরা গুণ থেকে দুই গুণ বেশি গতির প্রয়োজন, নতুবা অতিরিক্ত তাপ ক্ষয় হয়ে যায় এবং স্পষ্ট ধারগুলো ক্ষতিগ্রস্ত হতে থাকে। 2023 সালে ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং থেকে প্রকাশিত একটি সদ্য গবেষণা পত্রে এই বিষয়গুলো নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে এবং কিছু আকর্ষক তথ্যও পাওয়া গিয়েছে। তারা পৃষ্ঠের অমসৃণতা মান (যা Ra মাপকে বলা হয়) পরিমাপ করে এবং অন্যান্য সমস্ত শর্ত সমান রেখে চকচকে ধাতু এবং তাদের নিষ্প্রভ প্রতিপক্ষের মধ্যে প্রায় 40% পার্থক্য লক্ষ্য করেছে।

বিভিন্ন ধাতুতে কঠোর সহনশীলতা অর্জন করা

প্লাস বা মাইনাস 0.1 মিলিমিটারের মধ্যে কঠোর সহনশীলতা বজায় রাখা মানে হল সেই উপকরণের ধরন অনুযায়ী লেজার সেটিংস পরিবর্তন করা। কার্বন স্টিলের ক্ষেত্রে প্রতি মিনিটে ছয় থেকে আট মিটার বেগে কাটা যেতে পারে যেখানে নির্ভুলতার মাত্রা বজায় থাকে। কিন্তু টাইটানিয়াম সংকর ধাতুর ক্ষেত্রে বিষয়টি জটিল হয়ে ওঠে। এই ধরনের উপকরণের ক্ষেত্রে তাপ প্রভাবিত অঞ্চলগুলি নিয়ন্ত্রণে রাখতে প্রায় 30 থেকে 40 শতাংশ ধীর গতির প্রয়োজন হয়। 45 রকওয়েল সি কঠোরতা অতিক্রম করা শক্ত ইস্পাতের ক্ষেত্রে, অনেক ক্ষেত্রেই প্রাক-উত্তাপন চক্র চালানো দরকার হয়। এটি করার ফলে সূক্ষ্ম কাট করার সময় ক্ষুদ্র ফাটলগুলি তৈরি হওয়া থেকে বাঁচা যায়, যা পরবর্তীতে কোনও সমস্যা হতে দেয় না।

চূড়ান্ত অংশগুলিতে পৃষ্ঠের গুণমান এবং প্রান্তের স্থিতিশীলতা

স্টেইনলেস স্টিলের প্রান্তের লম্বতা প্রকৃতপক্ষে এর পুরুতা কতটা হয় তার উপর নির্ভর করে, বিশেষ করে যখন উপাদানটি 0.2 মিমি পুরুতা অতিক্রম করে। ফাইবার লেজার ব্যবহার করার সময়, 1 থেকে 3 মিমি পুরু পাতলা প্রাচীর বিশিষ্ট অ্যালুমিনিয়াম অংশগুলির জন্য সাধারণত 0.5 ডিগ্রির নিচে কৌণিক নির্ভুলতা দেখা যায়। তবে তামার ক্ষেত্রে পরিস্থিতি পাল্টে যায় যা কিছুটা পুরু হয়ে থাকে কারণ তাপীয় প্রসারণের কারণে কোণগুলি বেশ খানিকটা নষ্ট হয়ে যায়, কখনও কখনও সেগুলি 1.2 থেকে 2.0 ডিগ্রি পর্যন্ত লক্ষ্যভেদ থেকে সরে যায়। তবে নিকেল ধাতুগুলির ক্ষেত্রে কাটিংগুলি ড্রস থেকে মুক্ত রাখা একেবারে ভিন্ন ধরনের চ্যালেঞ্জ হয়ে দাঁড়ায়। গ্যাসের চাপ খুব সতর্কতার সাথে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন, প্রায় প্লাস মাইনাস 0.15 বার পরিসরের মধ্যে থাকা আবশ্যিক। এই ধরনের বিস্তারিত নজর দেওয়াটা সেই সমস্ত গুরুত্বপূর্ণ উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পৃষ্ঠতলের ভালো সমাপ্তির মান বজায় রাখতে সম্পূর্ণ পার্থক্য তৈরি করে যেখানে নিখুঁততার চেয়ে কম কিছু গ্রহণযোগ্য হয় না।

লেজারের ধরন এবং প্যারামিটার: পাইপের উপাদানের সাথে প্রযুক্তি মেলানো

ফাইবার লেজার বনাম CO2 লেজার: ধাতুর প্রকারভেদে কার্যকারিতা

ধাতব পাইপ কাটার বিষয়টি নিয়ে এলে ফাইবার লেজারগুলি পরিবাহী উপকরণগুলির সাথে দুর্দান্ত কাজ করার কারণে এখন এগুলিই প্রথম পছন্দে পরিণত হয়েছে। শিল্প প্রতিবেদন অনুযায়ী গত বছর এই লেজারগুলি স্টেইনলেস স্টিলে 20 মাইক্রোমিটারের কম প্রশস্ত কাট তৈরি করতে পারে এবং প্রতি মিনিটে প্রায় 15 থেকে 25 মিটার গতিতে 2 মিমি পুরু উপকরণ কাটতে পারে। অন্যদিকে, পিভিসি পাইপের মতো জিনিসগুলির ক্ষেত্রে সিও2 লেজার ভালো কাজ করলেও অ্যালুমিনিয়াম এবং তামা সহ উজ্জ্বল ধাতুগুলি নিয়ে সমস্যায় পড়ে। বীমগুলি সঠিকভাবে শোষিত না হয়ে এই ধরনের পৃষ্ঠের থেকে প্রতিফলিত হয়ে যায়, যার ফলে এই ধরনের কাজের ক্ষেত্রে এগুলি অনেক কম কার্যকর হয়ে ওঠে।

*2 মিমি পুরুত্ব অনুযায়ী

প্রতিফলিত বা ঘন উপকরণের জন্য ক্ষমতা, গতি এবং ফোকাস অপটিমাইজ করা

প্রতিফলিতকারী ধাতুর সাথে কাজ করার সময়, প্রস্তুতকারকরা সাধারণত 500 ন্যানোসেকেন্ডের নিচে ডুয়েল টাইম নিয়ে কাজ করে এমন পালসড ফাইবার লেজারের দিকে ঝুঁকে থাকেন। এটি ধাতব পৃষ্ঠের অবাঞ্ছিত প্রতিফলন কমাতে এবং কাটার প্রক্রিয়াটি স্থিতিশীল রাখতে সাহায্য করে। ইনকনেল 718 এর মতো ঘন খাদ সহ কঠিন উপকরণের ক্ষেত্রে সম্পূর্ণ ভেদ করার জন্য 4 থেকে 6 কিলোওয়াট শিখর ক্ষমতা সরবরাহ করতে সক্ষম লেজার সিস্টেমের প্রয়োজন হয়। অনেক কোম্পানিই বুঝতে পেরেছে যে বিশেষ করে বিমান প্রস্তুতকরণ শিল্পে সূক্ষ্ম কাটার কাজে অ্যাডাপটিভ ফোকাস নিয়ন্ত্রণ অসাধারণ কাজ করে। এই প্রযুক্তি প্রয়োগের পর একটি কোম্পানি তাদের টাইটানিয়াম টিউবের বর্জ্য হার 37% কমিয়েছে। তারা শত শত বিভিন্ন অংশের আকৃতি এবং জটিল জ্যামিতি নিয়ে কাজ করার সময় প্লাস বা মাইনাস 0.1 মিলিমিটার সহনশীলতা বজায় রেখেছে।

কেস স্টাডি: এয়ারোস্পেস-গ্রেড টাইটানিয়াম টিউবের উচ্চ-সূক্ষ্ম কাটিং

2024 এর গবেষণা থেকে দেখা গেছে যে যখন 1 মাইক্রোমিটার ফাইবার লেজার ব্যবহার করা হয়, তখন তারা স্যাটেলাইট জ্বালানি সিস্টেমের জন্য Ti-6Al-4V টিউবিংয়ে প্রায় নিখুঁত কাট পাওয়ায় যা প্রায় 99.2% নির্ভুলতা ছুঁয়েছে। আসল ভাঙন তখনই হয়েছিল যখন প্রকৌশলীরা পালস ফ্রিকোয়েন্সি প্রায় 2.5 কিলোহার্টজে সামঞ্জস্য করেছিলেন এবং নাইট্রোজেন সহায়তা চাপ 12 বারে সেট করেছিলেন। এই সেটিংসের সাথে, তারা সম্পূর্ণরূপে সেই বিরক্তিকর মাইক্রো ফ্র্যাকচারগুলি মুছে ফেলতে পেরেছিল এবং প্রতি মিনিটে 18 মিটার বেগে 0.8 মিমি প্রাচীর সহ টিউবগুলি কাটতে সক্ষম হয়েছিল। এটি আসলে ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতির তুলনায় 63 শতাংশ দ্রুততর, প্রান্তগুলি ভালো এবং অক্ষত রেখেই।

পাইপ লেজার কাটিং অ্যাপ্লিকেশনে উপকরণ নির্বাচনের সেরা পদ্ধতি

উপকরণ পছন্দে খরচ, স্থায়িত্ব এবং প্রক্রিয়াকরণের ভারসাম্য বজায় রেখে

উৎপাদনের জন্য উপকরণ নির্বাচন করার সময় কোম্পানিগুলোকে অংশটি আসলে কী করতে হবে তা এবং এটি তৈরি করতে কত খরচ করা হবে তার মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখতে হয়। ASTM A36 এর মতো কার্বন স্টিল এখনও জনপ্রিয় কারণ এটি গুরুতর চাপ সহ্য করতে পারে (450 MPa এর বেশি টেনসাইল স্ট্রেংথ) এবং লেজারের সাথে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে এবং প্রতি ফুটের খরচ কম রাখে। অ্যালুমিনিয়ামে স্যুইচ করলে ওজন অনেক কমে যায় প্রায় 60% হালকা হয় কিন্তু লেজার অপারেটরদের জন্য ঝামেলা হয় যাদের নাইট্রোজেন সহায়তা দরকার হয় এবং ধাতু লেজার বীম খুব শক্তিশালীভাবে প্রতিফলিত করে বলে সেটিংস নিয়মিত পরিবর্তন করতে হয়। এয়ারোস্পেস গ্রেড টাইটানিয়াম অবশ্যই বেশি খরচ পড়ে প্রতি লিনিয়ার ফুটে প্রায় 12 থেকে 18 ডলার বেশি কিন্তু প্রস্তুতকারকরা তবুও এই পথ বেছে নেন যখন তারা প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা, মেডিকেল ইমপ্লান্ট বা মহাকাশযানের উপাদানের জন্য প্রকল্পে কাজ করেন। এই বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনগুলো এমন উপকরণের দাবি করে যা সহজে ক্ষয় হয় না, হালকা হওয়া সত্ত্বেও তাদের শক্তি বজায় রাখে এবং চিকিৎসা ক্ষেত্রে ব্যবহার করলে মানুষের শরীরের ভিতরে সমস্যা সৃষ্টি করে না।

লেজার সিস্টেমের সামর্থ্যের সঙ্গে পাইপ উপকরণের বৈশিষ্ট্য মেলানো

উপকরণগুলির পুরুত্ব এবং তাপের প্রতি তাদের প্রতিক্রিয়া নির্ধারণ করে যে ধরনের নির্ভুলতা আমরা বাস্তবে অর্জন করতে পারি। উদাহরণ হিসাবে স্টেইনলেস স্টিল নিন, 3 kW এর ফাইবার লেজার 6 মিমি উপকরণ বেশ ভালোভাবে সম্পন্ন করবে, ±0.1 মিমি নির্ভুলতা দিয়ে। কিন্তু একই পুরুত্ব বিশিষ্ট তামা নিয়ে কাজ করার সময়, বিষয়গুলি জটিল হয়ে ওঠে। এখানে কাজের জন্য কমপক্ষে 6 kW সিস্টেম প্রয়োজন হবে, সঠিক পশ্চাৎ প্রতিফলন রক্ষা করার জন্য যাতে প্রান্তের গুণমান বজায় রাখা যায়। সাম্প্রতিক পালসড ফাইবার প্রযুক্তিতে বাস্তবিক অগ্রগতি হয়েছে। এখন আমরা 20 psi নাইট্রোজেন সহায়তার সাথে 12 মিটার প্রতি মিনিট গতিতে 8 মিমি অ্যালুমিনিয়াম পাইপ কাটতে পারি, এবং তবুও সাবলীল কাট পাব যেখানে কোনও ড্রস সমস্যা হবে না। ইনকোনেল 625 এর মতো কঠিন খাদ সহ কাজ করার সময়, অপারেটরদের সাধারণ কার্বন স্টিলের তুলনায় প্রায় 40% কম খাওয়ানোর হার কমাতে হয়। এই সংশোধনটি অসুবিধাজনক ক্ষুদ্র ফাটলগুলি রোধ করতে সাহায্য করে এবং পৃষ্ঠের সমাপ্তি Ra 3.2 মাইক্রনের কাছাকাছি রাখে, যা বিবেচনা করে দেখলে বেশ ভালো যে কঠিন উপকরণগুলির সাথে কাজ করার সময় এগুলি হয়ে থাকে।

সাধারণ জিজ্ঞাসা

পাইপ লেজার কাটার মেশিনে কোন উপাদানগুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়?

কার্বন ইস্পাত এবং স্টেইনলেস স্টিল সাধারণত তাদের শক্তি এবং পূর্বাভাস লেজার কাটিং আচরণ কারণে ব্যবহৃত হয়। অ্যালুমিনিয়াম, তামা, ব্রোঞ্জ, ইনকোনেল এবং উচ্চ-শক্তিযুক্ত খাদগুলিও প্রায়শই লেজার প্রযুক্তি ব্যবহার করে কাটা হয়।

ধাতু কাটাতে কেন ফাইবার লেজারকে সিও২ লেজারের চেয়ে বেশি পছন্দ করা হয়?

ফাইবার লেজারগুলি উচ্চ নির্ভুলতার সাথে পরিবাহী উপকরণ কাটাতে সক্ষম হওয়ার কারণে পছন্দ করা হয়, যখন CO2 লেজারগুলি চকচকে ধাতুগুলির সাথে লড়াই করতে পারে।

লেজার দিয়ে অ্যালুমিনিয়াম কাটাতে কী কী চ্যালেঞ্জ থাকে?

অ্যালুমিনিয়াম অত্যন্ত প্রতিফলক এবং তাপ দ্রুত পরিচালনা করে, কার্যকর কাটার জন্য নির্দিষ্ট লেজার সেটিং এবং অতিরিক্ত সহায়তা প্রয়োজন।