तांबे की सामग्रियों की लेज़र वेल्डिंग: नीला लेज़र बनाम हरा लेज़र

लेज़र वेल्डिंग एक उभरती हुई उच्च-दक्षता वाली प्रसंस्करण तकनीक है। लेज़र मशीनिंग की प्रक्रिया ऊर्जा की एक विशिष्ट किरण और पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया का परिणाम है। पदार्थों को सामान्यतः धातु और अधातुओं में वर्गीकृत किया जाता है। धातु पदार्थों में स्टील, लोहा, तांबा, एल्युमीनियम और उनसे संबंधित मिश्रधातुएँ शामिल हैं, जबकि अधात्विक पदार्थों में काँच, लकड़ी, प्लास्टिक, कपड़ा और भंगुर पदार्थ शामिल हैं। लेज़र निर्माण का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है, लेकिन अभी तक, इसका उपयोग मुख्यतः इन्हीं पदार्थ श्रेणियों में होता है।

लेज़र उद्योग को भौतिक गुणों पर अनुसंधान को मजबूत करने की आवश्यकता है

चीन में, लेज़र उद्योग का तेज़ी से विकास अनुप्रयोगों की भारी माँग से प्रेरित है। हालाँकि, अधिकांश लेज़र उपकरण निर्माता मुख्य रूप से लेज़र किरण और यांत्रिक घटकों के बीच परस्पर क्रिया पर ध्यान केंद्रित करते हैं, और कुछ उपकरण स्वचालन पर भी विचार करते हैं। पदार्थों पर शोध का अभाव है, जैसे कि यह निर्धारित करना कि कौन से किरण पैरामीटर विभिन्न पदार्थों के लिए उपयुक्त हैं। शोध में इस कमी का अर्थ है कि कुछ कंपनियाँ नए उपकरण तो विकसित करती हैं, लेकिन उनके नए अनुप्रयोगों का पता नहीं लगा पातीं। कई लेज़र कंपनियों के पास प्रकाशीय और यांत्रिक इंजीनियर हैं, लेकिन पदार्थ विज्ञान इंजीनियर कम हैं, जो पदार्थ के गुणों पर और अधिक शोध की तत्काल आवश्यकता को दर्शाता है।

तांबे की उच्च परावर्तकता हरे और नीले लेजर प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा देती है

धातु पदार्थों में, स्टील और लोहे के लेज़र प्रसंस्करण का अच्छी तरह से अन्वेषण किया जा चुका है। हालाँकि, उच्च-परावर्तकता वाले पदार्थों, विशेष रूप से तांबे और एल्युमीनियम के प्रसंस्करण का अभी भी अन्वेषण किया जा रहा है। तांबे का उपयोग केबलों, घरेलू उपकरणों, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, विद्युत उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और बैटरियों में इसकी उत्कृष्ट तापीय और विद्युत चालकता के कारण व्यापक रूप से किया जाता है। कई वर्षों के प्रयासों के बावजूद, लेज़र तकनीक तांबे के गुणों के कारण इसे संसाधित करने में संघर्ष कर रही है।

पहला, तांबे की परावर्तकता उच्च होती है, और सामान्य 1064 नैनोमीटर इन्फ्रारेड लेज़र की परावर्तकता दर 90% होती है। दूसरा, तांबे की उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण ऊष्मा शीघ्र ही नष्ट हो जाती है, जिससे वांछित प्रसंस्करण प्रभाव प्राप्त करना कठिन हो जाता है। तीसरा, प्रसंस्करण के लिए उच्च-शक्ति वाले लेज़रों की आवश्यकता होती है, जिससे तांबे का विरूपण हो सकता है। वेल्डिंग पूरी होने के बाद भी, दोष और अपूर्ण वेल्ड होना आम बात है।

वर्षों के अन्वेषण के बाद, यह पाया गया है कि कम तरंगदैर्ध्य वाले लेज़र, जैसे कि हरे और नीले लेज़र, तांबे की वेल्डिंग के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं। इसने हरे और नीले लेज़र तकनीक के विकास को गति दी है।

इन्फ्रारेड लेज़रों से 532 एनएम तरंगदैर्ध्य वाली हरित लेज़रों पर स्विच करने से परावर्तकता में उल्लेखनीय कमी आती है। 532 एनएम तरंगदैर्ध्य वाली लेज़र, लेज़र किरण को तांबे की सामग्री से निरंतर युग्मित होने देती है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया स्थिर हो जाती है। 532 एनएम लेज़र से तांबे पर वेल्डिंग का प्रभाव स्टील पर 1064 एनएम लेज़र के प्रभाव के बराबर होता है।

चीन में, हरित लेज़रों की व्यावसायिक शक्ति 500 ​​वाट तक पहुँच गई है, जबकि अंतरराष्ट्रीय स्तर पर यह 3000 वाट तक पहुँच गई है। लिथियम बैटरी घटकों में वेल्डिंग प्रभाव विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। हाल के वर्षों में, तांबे की हरित लेज़र वेल्डिंग, विशेष रूप से नए ऊर्जा उद्योग में, एक प्रमुख आकर्षण बन गई है।

वर्तमान में, एक चीनी कंपनी ने 1000 वाट की शक्ति उत्पादन क्षमता वाला एक पूर्णतः फाइबर-युग्मित हरित लेज़र सफलतापूर्वक विकसित किया है, जिससे तांबे की वेल्डिंग के संभावित अनुप्रयोगों का व्यापक विस्तार हुआ है। इस उत्पाद को बाज़ार में अच्छी प्रतिक्रिया मिल रही है।

पिछले तीन वर्षों में, नई नीली लेज़र तकनीक ने उद्योग जगत का ध्यान आकर्षित किया है। लगभग 450 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य वाली नीली लेज़र, पराबैंगनी और हरी लेज़रों के बीच आती हैं। तांबे पर नीली लेज़र का अवशोषण हरी लेज़र की तुलना में बेहतर होता है, जिससे परावर्तन 35% से कम हो जाता है।

नीली लेज़र वेल्डिंग का उपयोग तापीय चालन वेल्डिंग और गहन प्रवेश वेल्डिंग, दोनों के लिए किया जा सकता है, जिससे "स्पैटर-मुक्त वेल्डिंग" प्राप्त होती है और वेल्ड छिद्रण कम होता है। गुणवत्ता में सुधार के अलावा, तांबे की नीली लेज़र वेल्डिंग गति में भी उल्लेखनीय लाभ प्रदान करती है, जो इन्फ्रारेड लेज़र वेल्डिंग की तुलना में कम से कम पाँच गुना तेज़ है। 3000-वाट इन्फ्रारेड लेज़र से प्राप्त प्रभाव 500-वाट नीली लेज़र से प्राप्त किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा और बिजली की उल्लेखनीय बचत होती है।

ब्लू लेज़र विकसित करने वाले लेज़र निर्माता

ब्लू लेज़र के प्रमुख निर्माताओं में लेज़रलाइन, नुबुरु, यूनाइटेड विनर्स, बीडब्ल्यूटी और हैन्स लेज़र शामिल हैं। वर्तमान में, ब्लू लेज़र फाइबर-युग्मित अर्धचालक तकनीक का उपयोग करते हैं, जो ऊर्जा घनत्व में थोड़ी पिछड़ी हुई है। इसलिए, कुछ कंपनियों ने बेहतर कॉपर वेल्डिंग प्रभाव प्राप्त करने के लिए डुअल-बीम कम्पोजिट वेल्डिंग विकसित की है। डुअल-बीम वेल्डिंग में कॉपर वेल्डिंग के लिए ब्लू लेज़र बीम और इन्फ्रारेड लेज़र बीम का एक साथ उपयोग किया जाता है, जिसमें उच्च परावर्तन की समस्या को हल करने के लिए दो बीम स्पॉट की सापेक्ष स्थिति को सावधानीपूर्वक समायोजित किया जाता है और साथ ही पर्याप्त ऊर्जा घनत्व भी सुनिश्चित किया जाता है।

लेज़र तकनीकों को लागू या विकसित करते समय पदार्थ के गुणों को समझना बेहद ज़रूरी है। चाहे नीली या हरी लेज़र का इस्तेमाल किया जाए, दोनों ही तांबे द्वारा लेज़रों के अवशोषण को बढ़ा सकती हैं, हालाँकि उच्च-शक्ति वाली नीली और हरी लेज़रें वर्तमान में महंगी हैं। ऐसा माना जाता है कि जैसे-जैसे प्रसंस्करण तकनीकें परिपक्व होंगी और नीली या हरी लेज़रों की परिचालन लागत उचित रूप से कम होगी, बाज़ार में इनकी माँग सचमुच बढ़ेगी।

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