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

लेजर वेल्डिंग एक उभरती हुई उच्च दक्षता वाली प्रसंस्करण तकनीक है। लेजर मशीनिंग की प्रक्रिया ऊर्जा की एक विशिष्ट किरण और सामग्री के बीच परस्पर क्रिया का परिणाम है। पदार्थों को सामान्यतः धातुओं और अधातुओं में वर्गीकृत किया जाता है। धातु सामग्री में स्टील, लोहा, तांबा, एल्युमीनियम और उनसे संबंधित मिश्र धातुएं शामिल हैं, जबकि गैर-धातु सामग्री में कांच, लकड़ी, प्लास्टिक, कपड़ा और भंगुर सामग्री शामिल हैं। लेज़र विनिर्माण का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है, लेकिन अभी तक इसका उपयोग मुख्य रूप से इन सामग्री श्रेणियों में ही किया जाता है।

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

चीन में, लेजर उद्योग का तीव्र विकास अनुप्रयोगों की बड़ी मांग से प्रेरित है। हालांकि, अधिकांश लेजर उपकरण निर्माता मुख्य रूप से लेजर बीम और यांत्रिक घटकों के बीच परस्पर क्रिया पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जबकि कुछ उपकरण स्वचालन पर भी विचार करते हैं। सामग्रियों पर अनुसंधान का अभाव है, जैसे कि यह निर्धारित करना कि कौन से बीम पैरामीटर विभिन्न सामग्रियों के लिए उपयुक्त हैं। अनुसंधान में इस अंतराल का अर्थ यह है कि कुछ कंपनियां नये उपकरण तो विकसित कर लेती हैं, लेकिन उनके नये अनुप्रयोगों का पता नहीं लगा पातीं। कई लेजर कम्पनियों में ऑप्टिकल और मैकेनिकल इंजीनियर हैं, लेकिन मैटेरियल साइंस इंजीनियर बहुत कम हैं, जिससे मैटेरियल गुणों पर और अधिक शोध की तत्काल आवश्यकता पर प्रकाश पड़ता है।

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

धातु सामग्री में, स्टील और लोहे के लेजर प्रसंस्करण का अच्छी तरह से अन्वेषण किया गया है। हालाँकि, उच्च-परावर्तन सामग्री, विशेष रूप से तांबा और एल्यूमीनियम के प्रसंस्करण पर अभी भी शोध किया जा रहा है। तांबे का उपयोग इसकी उत्कृष्ट तापीय और विद्युत चालकता के कारण केबलों, घरेलू उपकरणों, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, विद्युत उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और बैटरियों में व्यापक रूप से किया जाता है। कई वर्षों के प्रयास के बावजूद, लेजर प्रौद्योगिकी को तांबे के गुणों के कारण इसे संसाधित करने में संघर्ष करना पड़ा है।

प्रथम, तांबे में उच्च परावर्तकता होती है, सामान्य 1064 एनएम अवरक्त लेजर के लिए परावर्तकता दर 90% होती है। दूसरे, तांबे की उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण गर्मी शीघ्रता से 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 हो जाने पर 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 हैं। इससे हरे और नीले लेजर प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा मिला है।

इन्फ्रारेड लेजर से 532 एनएम तरंगदैर्ध्य वाले हरित लेजर पर स्विच करने से परावर्तन में उल्लेखनीय कमी आती है। 532 एनएम तरंगदैर्ध्य वाला लेजर, लेजर बीम को तांबे की सामग्री से निरंतर युग्मित करने की अनुमति देता है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया स्थिर हो जाती है। तांबे पर 532 एनएम लेजर से वेल्डिंग का प्रभाव, स्टील पर 1064 एनएम लेजर से वेल्डिंग के प्रभाव के बराबर है।

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

वर्तमान में, एक चीनी कंपनी ने 1000 वाट की शक्ति उत्पादन क्षमता के साथ पूर्णतः फाइबर-युग्मित हरित लेजर का सफलतापूर्वक विकास किया है, जिससे तांबे की वेल्डिंग के लिए संभावित अनुप्रयोगों का काफी विस्तार हुआ है। बाजार में इस उत्पाद को अच्छी प्रतिक्रिया मिली है।

पिछले तीन वर्षों में, नई ब्लू लेजर तकनीक ने उद्योग का ध्यान आकर्षित किया है। लगभग 450 एनएम तरंगदैर्ध्य वाली नीली लेज़रें, पराबैंगनी और हरी लेज़रों के बीच आती हैं। तांबे पर नीले लेजर का अवशोषण हरे लेजर से बेहतर होता है, जिससे परावर्तन 35% से कम हो जाता है।

ब्लू लेजर वेल्डिंग का उपयोग तापीय चालन वेल्डिंग और गहरी पैठ वेल्डिंग दोनों के लिए किया जा सकता है, “छींटे रहित वेल्डिंग” और वेल्ड छिद्रता को कम करना। गुणवत्ता में सुधार के अलावा, तांबे की नीली लेजर वेल्डिंग भी महत्वपूर्ण गति लाभ प्रदान करती है, जो अवरक्त लेजर वेल्डिंग की तुलना में कम से कम पांच गुना तेज होती है। 3000-वाट इन्फ्रारेड लेजर से प्राप्त प्रभाव को 500-वाट ब्लू लेजर से प्राप्त किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा और बिजली की काफी बचत होती है।

ब्लू लेज़र विकसित करने वाले लेज़र निर्माता

नीले लेजर के अग्रणी निर्माताओं में लेजरलाइन, नुबुरू, यूनाइटेड विनर्स, बीडब्ल्यूटी और हैन्स लेजर शामिल हैं। वर्तमान में, नीले लेजर फाइबर-युग्मित अर्धचालक प्रौद्योगिकी मार्ग को अपनाते हैं, जो ऊर्जा घनत्व में थोड़ा पीछे है। इसलिए, कुछ कंपनियों ने बेहतर तांबा वेल्डिंग प्रभाव प्राप्त करने के लिए दोहरे बीम समग्र वेल्डिंग का विकास किया है। दोहरे बीम वेल्डिंग में तांबे की वेल्डिंग के लिए नीले लेजर बीम और अवरक्त लेजर बीम का एक साथ उपयोग किया जाता है, जिसमें पर्याप्त ऊर्जा घनत्व सुनिश्चित करते हुए उच्च परावर्तन संबंधी मुद्दों को हल करने के लिए दो बीम स्पॉट की सापेक्ष स्थिति को सावधानीपूर्वक समायोजित किया जाता है।

लेजर प्रौद्योगिकियों को लागू या विकसित करते समय सामग्री के गुणों को समझना महत्वपूर्ण है। चाहे नीले या हरे लेजर का उपयोग किया जाए, दोनों ही तांबे द्वारा लेजर के अवशोषण को बढ़ा सकते हैं, हालांकि उच्च शक्ति वाले नीले और हरे लेजर वर्तमान में महंगे हैं। ऐसा माना जाता है कि जैसे-जैसे प्रसंस्करण तकनीकें परिपक्व होंगी और नीले या हरे लेजर की परिचालन लागत उचित रूप से कम होगी, बाजार में मांग वास्तव में बढ़ेगी।

नीले और हरे लेज़रों के लिए कुशल शीतलन

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