पाइप लेजर कटिंग मशीनें किन पाइप सामग्रियों को सटीक रूप से प्रसंस्करित कर सकती हैं?

सामान्य पाइप सामग्री जो संगत हैं पाइप लेजर काटने वाली मशीनें

आधुनिक पाइप लेजर काटने वाली मशीनें निर्माण, ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस जैसे उद्योगों में आवश्यक सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को संसाधित करने के लिए अभिकल्पित की गई हैं। विविध धातुओं पर उच्च सटीकता प्रदान करने की उनकी क्षमता मांग वाले निर्माण वातावरण में विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करती है।

कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील: सटीक कटिंग के लिए औद्योगिक मानक

कार्बन स्टील संरचनात्मक कार्यों के लिए लोकप्रिय बनी हुई है क्योंकि यह उचित लागत के साथ अच्छी ताकत और लेजर से काटने पर भविष्यसूचक परिणाम प्रदान करती है। स्टेनलेस स्टील का चयन अक्सर उन स्थानों पर किया जाता है जहां जंग की समस्या होती है, विशेष रूप से खाद्य संयंत्रों, अस्पतालों और रसायन संसांधन करने वाले कारखानों में। नई फाइबर लेजर तकनीक इन धातुओं पर लगभग 0.1 मिमी की सटीकता तक पहुंच सकती है, जो पुरानी CO2 लेजर प्रणालियों की तुलना में उतने खराब प्रभावित क्षेत्रों को लगभग 30% तक कम कर देती है। इस सुधार के कारण निर्माता अब हजारों पुर्जों का उत्पादन कर रहे हैं, जिनमें मशीनरी के लिए जटिल हाइड्रोलिक सिस्टम और देश भर में आधुनिक इमारतों में देखी जाने वाली जटिल धातु की संरचनाएं शामिल हैं।

एल्यूमिनियम और उच्च-ताकत वाले मिश्र धातु: हल्के लेकिन चुनौतीपूर्ण सामग्री

एल्युमिनियम की हल्की प्रकृति ने इसे एयरोस्पेस और कार निर्माताओं के लिए एक प्रमुख सामग्री बना दिया है जो वजन प्रतिबंधों के साथ काम कर रहे हैं। लेकिन एल्युमिनियम के साथ काम करना चुनौतियों से भरा है क्योंकि यह कितना प्रतिबिंबित करता है और यह गर्मी को कितनी तेजी से संचालित करता है, इसका मतलब है कि मानक लेजर सेटिंग्स इसे काट नहीं पाएंगी। 6000 श्रृंखला के मिश्र धातुओं के लिए, कटिंग के दौरान पिघली धातु के तालाबों को प्रबंधित करने के लिए लगभग हर हाल में पल्स फाइबर लेज़र्स आवश्यक हैं। 7075-टी6 एल्युमिनियम जैसी कठिन सामग्री को संभालने के समय, ऑपरेटरों को लगभग 20% तक शक्ति घनत्व बढ़ाने की आवश्यकता होती है ताकि बिना जलाए साफ किनारों को प्राप्त किया जा सके। उन घटकों के निर्माण के समय ये मापदंड बहुत महत्वपूर्ण होते हैं जहां सटीकता महत्वपूर्ण है, ईंधन प्रणाली की ट्यूबिंग या विमान की ऊष्मा विनिमय प्रणाली के बारे में सोचें जहां भी थोड़ी सी भी खामियां भविष्य में प्रमुख समस्याएं पैदा कर सकती हैं।

प्रतिबिंबित धातुओं की प्रक्रिया: तांबा, पीतल, और विशेष अनुप्रयोगों में इनकोनेल

कॉपर और पीतल के साथ काम करना काफी मुश्किल हो सकता है क्योंकि इन सामग्रियों में अवरक्त परावर्तकता बहुत अधिक होती है, साथ ही उत्कृष्ट उष्मीय चालकता भी होती है। आधुनिक कटिंग उपकरण इन समस्याओं से निपटने के लिए विशेष प्रतिबिंबरोधी लेंसों के साथ-साथ नाइट्रोजन सहायक गैस का उपयोग करते हैं, जिससे विद्युत संचायक या प्लंबिंग पुर्जों जैसी चीजों पर काम करते समय साफ-सुथरे किनारे प्राप्त करना संभव हो जाता है। जब इंकोनेल की बारी आती है, जो कि कुछ कठिन परिस्थितियों में पाया जाने वाला एक मजबूत निकल आधारित मिश्र धातु है, तो ऑपरेटर्स को कम से कम 4 किलोवाट शक्ति वाले लेजर सिस्टम की आवश्यकता होती है। अच्छे परिणाम प्राप्त करने के लिए प्रक्रिया में फोकल लंबाई के समायोजन और गैस प्रवाह दर को ठीक से बनाए रखने जैसी बारीकियों पर ध्यान देना महत्वपूर्ण होता है। इस सावधानीपूर्ण दृष्टिकोण से उन छोटे-छोटे दरारों से बचा जा सकता है, जो विमान निकास प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटकों के लिए आपदा का कारण बन सकती हैं।

एयरोस्पेस और रक्षा उपयोग के मामले: टाइटेनियम और दुर्लभ मिश्र धातुओं की कटिंग

ग्रेड 5 टाइटेनियम के साथ-साथ विभिन्न निकल मिश्र धातुएं जेट इंजन, मिसाइल और उपग्रहों के भागों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जहां शक्ति सबसे महत्वपूर्ण होती है। इन सामग्रियों के साथ काम करते समय, निर्माता आमतौर पर ऑक्सीजन के बिना की वातावरण में उन्हें काटते हैं ताकि अल्फा केस गठन से बचा जा सके। यह सतह परत समय के साथ धातु को काफी कमजोर कर सकती है, खासकर एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले पतली दीवार वाले टाइटेनियम ट्यूब के लिए यह समस्याप्रद होता है। नवीनतम कटिंग प्रौद्योगिकियां अब इनकॉनेल 718 की प्रसंस्करण के दौरान लगभग 0.8 मिमी के बहुत संकरे कर्फ चौड़ाई को प्राप्त कर रही हैं। ऐसी सटीकता रक्षा ठेकेदारों और अंतरिक्ष एजेंसियों द्वारा रडार प्रणालियों और इंजन भागों के लिए निर्धारित कठिन आवश्यकताओं को पूरा करती है।

कैसे सामग्री गुण कटिंग सटीकता और गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं

मोटाई, परावर्तकता और ऊष्मीय चालकता पर विचार

पाइप की दीवारों की मोटाई लेजर के सामग्री में प्रवेश करने पर वास्तविक प्रभाव डालती है, जिसका अर्थ है कि ऑपरेटरों को अक्सर कटिंग प्रक्रिया को स्थिर गति से चलाने और अच्छी गुणवत्ता वाले कट बनाए रखने के लिए लगभग प्लस या माइनस 15% के आसपास शक्ति स्तरों में बदलाव करने की आवश्यकता होती है। तांबा और पीतल एक और चुनौती प्रस्तुत करते हैं क्योंकि वे लेजर ऊर्जा को वापस छोड़ देते हैं, जिससे उन्हें काटना सामान्य इस्पात की तुलना में लगभग 20 से 35 प्रतिशत कम कुशल हो जाता है। एल्यूमीनियम के मामले में, इसकी गर्मी को तेजी से संचालित करने की क्षमता के कारण सतह पर बहुत तेजी से चलने की आवश्यकता होती है। अधिकांश दुकानों को इस्पात के लिए जो गति काम करती है, उसकी तुलना में लगभग डेढ़ से दोगुनी तेज गति की आवश्यकता होती है, अन्यथा बहुत अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है और साफ किनारों को नुकसान पहुंचने लगता है। 2023 में मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग के एक हालिया पेपर ने भी इस विषय पर कुछ दिलचस्प बातें देखी हैं। उन्होंने सतह की खुरदरापन के मान (जिन्हें Ra मापन कहा जाता है) को मापा और चमकीली धातुओं और उनके कुंद समकक्षों की तुलना में लगभग 40% के अंतर को देखा, सभी अन्य स्थितियां समान रहीं।

विभिन्न धातुओं में सटीक सहनशीलता प्राप्त करना

लगभग प्लस या माइनस 0.1 मिलीमीटर की संकीर्ण सहनशीलता के भीतर रहने का अर्थ है कि हमें उपयोग की जा रही सामग्री के अनुसार लेज़र सेटिंग्स को वास्तविक समय में समायोजित करना पड़ता है। कार्बन स्टील पर छह से आठ मीटर प्रति मिनट की तेज़ कटिंग दर को संभाला जा सकता है, जबकि अच्छे सटीकता स्तर को बनाए रखा जाता है। हालांकि, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के साथ काम करते समय स्थितियां थोड़ी जटिल हो जाती हैं। इन सामग्रियों के लिए ऊष्मा प्रभावित क्षेत्रों को नियंत्रित रखने के लिए लगभग तीस से चालीस प्रतिशत धीमी गति से काम करना आवश्यक होता है। 45 रॉकवेल सी कठोरता से अधिक कठोर स्टील के लिए, कई विनिर्माण इकाइयों को पहले कुछ प्रकार के प्रीहीट चक्र को चलाना उपयोगी लगता है। यह उन सुडौल कटौती में छोटे-छोटे दरारों के निर्माण को रोकने में मदद करता है, जिससे बाद में किसी को भी निपटना नहीं चाहेगा।

अंतिम भागों में सतह की गुणवत्ता और किनारे की एकरूपता

स्टेनलेस स्टील की किनारे की लंबवतता वास्तव में इस बात पर निर्भर करती है कि यह कितनी मोटी हो जाती है, विशेष रूप से जब सामग्री मोटाई में 0.2 मिमी से अधिक हो जाती है। फाइबर लेजर का उपयोग करते समय, हम आमतौर पर पतली दीवार वाले एल्यूमीनियम भागों के लिए 1 से 3 मिमी मोटाई के बीच कोणीय परिशुद्धता 0.5 डिग्री से कम देखते हैं। हालांकि, थोड़ा मोटा पीतल होने पर चीजें बदल जाती हैं क्योंकि तापीय प्रसार कोणों को काफी हद तक बाहर खसका देता है, कभी-कभी उन्हें लक्ष्य से 1.2 से 2.0 डिग्री तक धकेल देता है। निकल मिश्र धातुओं के साथ हालांकि, ड्रॉस से मुक्त कट्स को बनाए रखना एक पूरी तरह से अलग चुनौती है। गैस दबाव को बहुत सावधानी से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, लगभग प्लस या माइनस 0.15 बार की सीमा के भीतर रहना चाहिए। उच्च निष्पादन वाले अनुप्रयोगों में सतह की खत्म करने की गुणवत्ता को बनाए रखने के लिए इस ध्यान का बहुत अंतर होता है, जहां सहीता से कम कुछ भी स्वीकार्य नहीं है।

लेज़र प्रकार और मापदंड: पाइप सामग्री के अनुरूप तकनीक का मिलान करना

फाइबर लेज़र बनाम CO2 लेज़र: धातु प्रकारों में प्रदर्शन

धातु पाइप काटने के मामले में, फाइबर लेज़र को काफी हद तक चालक तत्वों के साथ अच्छी तरह से काम करने के कारण पसंद के रूप में अपनाया गया है। ये लेज़र स्टेनलेस स्टील में 20 माइक्रोमीटर से भी कम चौड़ाई वाले संकरे कट बना सकते हैं, और पिछले साल की उद्योग रिपोर्टों के अनुसार, 2 मिमी मोटी सामग्री को लगभग 15 से 25 मीटर प्रति मिनट की गति से काट सकते हैं। दूसरी ओर, सीओ2 लेज़र पीवीसी पाइप जैसी चीजों के साथ अच्छा प्रदर्शन करते हैं लेकिन एल्यूमिनियम और तांबे जैसी चमकदार धातुओं के सामने आने पर समस्याओं का सामना करते हैं। ये बीम इन सतहों से टकराकर वापस लौट जाते हैं बजाय उचित ढंग से अवशोषित होने के, जिसके कारण इस तरह के कार्यों के लिए ये काफी कम कुशल हो जाते हैं।

*2 मिमी मोटाई के आधार पर

परावर्तक या घनी धातुओं के लिए शक्ति, गति और केंद्रण का अनुकूलन करना

प्रतिबिंबित करने वाली धातुओं के साथ काम करते समय, निर्माता आमतौर पर 500 नैनोसेकंड से कम ड्वेल समय के साथ संचालित होने वाले पल्स फाइबर लेजर्स का उपयोग करते हैं। यह धातु की सतह से अवांछित प्रतिबिंबों को कम करने और कटिंग प्रक्रिया को स्थिर रखने में मदद करता है। इनकोनेल 718 जैसे सघन मिश्र धातुओं जैसी कठिन सामग्री के लिए, पूर्ण पैठ प्राप्त करने के लिए 4 से 6 किलोवाट शिखर शक्ति प्रदान करने में सक्षम लेजर सिस्टम की आवश्यकता होती है। कई दुकानों ने पाया है कि एयरोस्पेस निर्माण जैसे क्षेत्रों में, सटीक कटिंग कार्यों में अनुकूलित फोकस नियंत्रण काम करता है। एक कंपनी ने रिपोर्ट किया कि इस तकनीक को लागू करने के बाद उनके टाइटेनियम ट्यूब अपशिष्ट दर में लगभग 37% की कमी आई। वे सैकड़ों विभिन्न पार्ट आकृतियों और जटिल ज्यामिति का सामना करते हुए भी प्लस या माइनस 0.1 मिलीमीटर के उल्लेखनीय सहनशीलता स्तर को बनाए रखने में कामयाब रहे।

केस स्टडी: एयरोस्पेस-ग्रेड टाइटेनियम ट्यूब की उच्च-सटीक कटिंग

2024 के अनुसंधान से पता चला कि जब 1 माइक्रोमीटर फाइबर लेज़र का उपयोग किया जाता है, तो उपग्रह ईंधन प्रणाली के लिए Ti-6Al-4V ट्यूबिंग में लगभग पूर्ण कट लगाए जा सकते हैं, जिसमें लगभग 99.2% सटीकता प्राप्त होती है। वास्तविक सफलता तब हुई जब इंजीनियरों ने पल्स आवृत्ति को लगभग 2.5 किलोहर्ट्ज़ पर समायोजित किया और नाइट्रोजन सहायता दबाव 12 बार पर सेट किया। इन सेटिंग्स के साथ, उन्होंने उन छोटे-छोटे सूक्ष्म दरारों को पूरी तरह से समाप्त कर दिया और 0.8 मिमी दीवार वाली ट्यूबों को 18 मीटर प्रति मिनट की शानदार गति से काटने में सक्षम हो गए। यह वास्तव में पारंपरिक विधियों की तुलना में 63 प्रतिशत तेज़ है, जबकि किनारों को अच्छी तरह से सुंदर और अक्षुण्ण बनाए रखा गया है।

पाइप लेज़र कटिंग अनुप्रयोगों में सामग्री का चयन करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाएँ

सामग्री के चयन में लागत, स्थायित्व और प्रक्रमणीयता का संतुलन

निर्माण के लिए सामग्री का चुनाव करते समय, कंपनियों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि भाग को क्या करने की आवश्यकता है, इसके मुकाबले उसे बनाने में कितना पैसा खर्च करना है। कार्बन स्टील, जैसे कि ASTM A36, लोकप्रिय बनी हुई है क्योंकि यह गंभीर तनाव को संभाल सकती है (450 MPa से अधिक तन्य शक्ति), और लेज़र के साथ विश्वसनीय ढंग से काम करती है, इसके साथ ही प्रति फुट आधार पर लागत को कम रखती है। एल्यूमीनियम में स्विच करने से वजन में काफी कमी आती है, लगभग 60% हल्का, लेकिन लेज़र ऑपरेटरों के लिए परेशानियाँ भी आती हैं जिन्हें नाइट्रोजन सहायता की आवश्यकता होती है और सेटिंग्स को लगातार समायोजित करना पड़ता है क्योंकि धातु लेज़र बीम को बहुत मजबूती से परावर्तित करती है। एयरोस्पेस ग्रेड टाइटेनियम निश्चित रूप से अधिक महंगा होता है, प्रति रैखिक फुट लगभग 12 से 18 डॉलर अतिरिक्त, फिर भी निर्माता रक्षा प्रणालियों, मेडिकल इम्प्लांट्स या अंतरिक्ष यान घटकों के लिए परियोजनाओं पर काम करते समय इसी मार्ग का अनुसरण करते हैं। इन विशेषज्ञता वाले अनुप्रयोगों को ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जो आसानी से जंग न लगे, हल्की होने के बावजूद अपनी शक्ति बनाए रखे, और यदि चिकित्सा में उपयोग किया जाए तो मानव शरीर के अंदर समस्याएँ पैदा न करे।

लेजर सिस्टम की क्षमताओं के साथ पाइप मटेरियल के गुणों का मिलान करना

सामग्री की मोटाई और उसकी गर्मी के प्रति प्रतिक्रिया के साथ यह निर्धारित करती है कि व्यवहार में हम किस प्रकार की सटीकता प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील लें, 3 किलोवाट फाइबर लेजर 6 मिमी सामग्री को काफी अच्छी तरह से संभालेगा, हमें लगभग ±0.1 मिमी सटीकता प्रदान करेगा। लेकिन समान मोटाई के साथ तांबे का सामना करने पर स्थितियां अधिक जटिल हो जाती हैं। यहां हमें कम से कम 6 किलोवाट सिस्टम की आवश्यकता होगी, साथ ही उचित पृष्ठ परावर्तन सुरक्षा की आवश्यकता होगी, केवल किनारे की गुणवत्ता को बनाए रखने के लिए। हाल ही में पल्स फाइबर तकनीक में सुधार से वास्तविक प्रगति हुई है। अब हम केवल 20 पीएसआई नाइट्रोजन सहायता के साथ 8 मिमी एल्यूमीनियम पाइपों को 12 मीटर प्रति मिनट की गति से काट सकते हैं और फिर भी उन स्वच्छ कटौती प्राप्त कर सकते हैं बिना किसी ड्रॉस की समस्या के। जब इनकोनेल 625 जैसे कठिन मिश्र धातुओं के साथ काम करते हैं, तो ऑपरेटर आमतौर पर अपनी खिला दर को नियमित कार्बन स्टील के लिए उपयुक्त दर से लगभग 40% धीमा कर देते हैं। यह समायोजन उन परेशान करने वाले सूक्ष्म दरारों से बचने में मदद करता है, जबकि सतह के निष्पादन को लगभग Ra 3.2 माइक्रोन पर बनाए रखता है, जो समस्याओं पर विचार करते हुए काफी अच्छा है जो ये सामग्री प्रस्तुत करती हैं।

पूछे जाने वाले प्रश्न

पाइप लेजर कटिंग मशीनों के साथ अधिकांशतः कौन सी सामग्री का उपयोग किया जाता है?

कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील का उपयोग अक्सर किया जाता है क्योंकि ये मजबूत होते हैं और लेजर कटिंग व्यवहार पूर्वानुमेय होता है। एल्यूमिनियम, तांबा, पीतल, इनकॉनेल और उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं की कटिंग भी अक्सर लेजर तकनीक का उपयोग करके की जाती है।

धातुओं की कटिंग के लिए फाइबर लेजरों को CO2 लेजरों की तुलना में प्राथमिकता क्यों दी जाती है?

फाइबर लेजरों को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि वे उच्च सटीकता के साथ चालक सामग्री की कटिंग कर सकते हैं, जबकि चमकदार धातुओं के साथ CO2 लेजरों को समस्या हो सकती है।

लेजरों के साथ एल्यूमिनियम की कटिंग में क्या चुनौतियां आती हैं?

एल्यूमिनियम अत्यधिक परावर्तक होता है और गर्मी का तेजी से संचालन करता है, जिसके प्रभावी कटिंग के लिए विशिष्ट लेजर सेटिंग्स और अतिरिक्त सहायता की आवश्यकता होती है।