लेजर बीम मशीनिंग

लेजर बीम मशीनिंग का एक दृश्य

लेजर बीम मशीनिंग (एलबीएम) एक प्रकार की मशीनिंग है जिसमें एक लेजर बीम से निर्दिष्ट ताप का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में तापीय ऊर्जा का उपयोग करके धातु या गैर-धातु सतहों से पदार्थ को हटाया जाता है। एकवर्णीयप्रकार के उच्च आवृत्ति के प्रकाश का सतह पर प्रभाव पड़ने से ऊष्मीय ऊर्जा उत्पन्न होती है हो जाएगी जिससे फोटॉन्स के प्रभागन के कारण पदार्थ को गर्म किया, पिघलाया और वाष्पीकृत किया जाता है। (कूलम्ब विस्फोट देखें)।

लेजर बीम मशीनिंग कम विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता वाली भंगुर पदार्थों के लिए सबसे उपयुक्त है,परंतु इसका उपयोग अधिकांश पदार्थों पर किया जा सकता है।

सतह को पिघलाए बिना कांच पर लेजर बीम मशीनिंग किया जा सकता है। प्रकाश संवेदनशीलता कांच के साथ, लेजर कांच की रासायनिक संरचना को बदल देता है, जिससे इसे विवेकपूर्ण ढंग से निक्षारित किया जा सकता है। इस कांच को फोटोमशिनेबल कांच भी कहा जाता है। फोटोमशिनेबल कांच का लाभ यह है कि इससे सटीक लम्बी दीवारें बनाई जा सकती हैं और मूल कांच का जीवविज्ञानिक विशेषज्ञों के लिए अनेक जैविक उपयोग के लिए उपयुक्त होता है, जैसे कि जीनेटिक विश्लेषण के लिए प्रतिस्थान।

लेज़रों के प्रकार

लेज़र कई प्रकार के होते हैं जिनमें गैस, सॉलिड स्टेट लेज़र और एक्साइमर लेज़र सम्मिलित हैं।

सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली कुछ गैसों में सम्मिलित होते हैं: जैसे He-Ne, Ar, और कार्बन डाइऑक्साइड लेजर।

सॉलिड-स्टेट लेजर को विभिन्न मेजबान पदार्थों में एक दुर्लभ तत्व को डोपिंग करके प्रारूपित किया गया है। गैस लेजर के विपरीत, ठोस अवस्था वाले लेजर को फ्लैश लैंप या आर्क लैंप द्वारा वैकल्पिक रूप से पंप किया जाता है। रूबी इस प्रकार के लेजर में प्रायः उपयोग की जाने वाली मेजबान पदार्थों में से एक है।रूबी लेजर एक प्रकार का ठोस अवस्था लेजर है जिसका लेजर माध्यम एक सिंथेटिक रूबी क्रिस्टल है। सक्रिय लेजर माध्यम के रूप में उपयोग करने से पहले सिंथेटिक रूबी रॉड को जीनॉन फ्लैशट्यूब का उपयोग करके वैकल्पिक रूप से पंप किया जाता है।

वाईएजी, येट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट का संक्षिप्त रूप है, जो क्रिस्टल होते हैं जिनका उपयोग सॉलिड-स्टेट लेज़रों के लिए किया जाता है, जबकि एनडी :वाईएजी लेज़र नियोडिमियम-डोप्ड येट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट क्रिस्टल को संदर्भित करता है, जिनका उपयोग सॉलिड-स्टेट लेज़रों में लेज़र मध्यस्थ के रूप में किया जाता है।

वाईएजी लेज़र उच्च ऊर्जा वाली प्रकाश तरंगों की तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित करते हैं। एनडी:ग्लास लेजर|एनडी:ग्लास नियोडिमियम-डोप्ड गेन मीडिया है जो सिलिकेट या फॉस्फेट पदार्थ से बना होता है जिसका उपयोग फाइबर लेजर में किया जाता है।

कटिंग गहराई

लेज़र की काटने की गहराई, लेज़र बीम की शक्ति को काटने के वेग के उत्पाद और लेज़र बीम स्पॉट के व्यास से विभाजित करके प्राप्त भागफल के सीधे आनुपातिक होती है।

$t\propto {\frac {P}{vd}},$

यहाँ, "t" कटाई की गहराई होती है, "P" लेजर बीम की शक्ति होती है, "v" कटाई की शक्ति होती है, और "d" लेजर बीम स्पॉट का व्यास होता है।

कट की गहराई भी वर्कपीस पदार्थ से प्रभावित होती है। पदार्थ की परावर्तनशीलता, घनत्व, विशिष्ट ऊष्मा और गलनांक तापमान सभी लेज़रों की वर्कपीस को काटने की क्षमता में योगदान करते हैं।

निम्न तालिका विभिन्न पदार्थों को काटने के लिए विभिन्न लेज़रों की क्षमता को दर्शाता है:

पदार्थ	तरंग दैर्ध्य (माइक्रोमीटर) CO2 लेजर: 10.6	तरंग दैर्ध्य (माइक्रोमीटर) एनडी:YAG लेजर: 1.06
मृत्तिकाशिल्प	अच्छा	अपर्याप्त
प्लाईवुड	बहुत अच्छा	अत्यधिक अच्छा
पॉलीकार्बोनेट	अच्छा	अत्यधिक अच्छा
पॉलीएथीलीन	अच्छा	अत्यधिक अच्छा
पारदर्शीयता	बहुत अच्छा	अत्यधिक अच्छा
टाइटेनियम	अच्छा	अच्छा
सोना	संभव नहीं	अच्छा
तांबा	अपर्याप्त	अच्छा
अल्युमीनियम	अच्छा	अच्छा
स्टेनलेस स्टील		बहुत अच्छा
निर्माण इस्पात		बहुत अच्छा

अनुप्रयोग

लेजर का उपयोग लेजर बीम वेल्डिंग, क्लैडिंग, मार्किंग, सतह के उपचार, ड्रिलिंग और अन्य विनिर्माण प्रक्रियाओं के बीच काटने के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग ऑटोमोबाइल, जहाज निर्माण, एयरोस्पेस, स्टील, इलेक्ट्रॉनिक्स और चिकित्सा उद्योगों में जटिल भागों की सटीक मशीनिंग के लिए किया जाता है।

लेजर वेल्डिंग के लाभ यह हैं कि इससे 100 मिमी/सेकंड तक की गति से वेल्ड किया जा सकता है और साथ ही असमान धातुओं को वेल्ड किया जा सकता है। सतह की गुणवत्ता में सुधार के लिए सस्ते या कमजोर भागों को सख्त पदार्थ से कोट करने के लिए लेजर क्लैडिंग का उपयोग किया जाता है। लेज़रों से ड्रिलिंग करना और काटना फायदेमंद है क्योंकि काटने वाले उपकरण पर बहुत कम घिसाव होता है या कोई हानि नहीं होता है।

लेजर के साथ मिलिंग एक त्रि -आयामी प्रक्रिया होती है जिसके लिए दो लेजर की आवश्यकता होती है, परंतु यह उपकरणों के निर्माण में लागत को बड़े प्रमाण में कम कर देता है। लेजर्स का उपयोग काम की सामग्री की सतह गुणवत्ता में परिवर्तन करने के लिए किया जा सकता है।

लेजर बीम मशीनिंग का उपकरण उद्योग के आधार पर भिन्न होता है। हल्के विनिर्माण में मशीन का उपयोग अन्य धातुओं को उकेरने और ड्रिल करने के लिए किया जाता है।विद्युतकीय उद्योग में लेजर बीम मशीनिंग का उपयोग वायर स्ट्रिपिंग और सर्किट की स्किविंग के लिए किया जाता है। चिकित्सा उद्योग में इसका उपयोग कॉस्मेटिक सर्जरी और बाल हटाने के लिए किया जाता है।

लाभ

1. चूँकि लेज़र बीम की किरणें एकवर्णी और समानांतर होती हैं इसे एक छोटे व्यास पर केंद्रित किया जा सकता है और एक वर्ग मिलीमीटर क्षेत्र के लिए 100 मेगावाट तक बिजली का उत्पादन कर सकता है।
2. लेजर बीम मशीनिंग में लगभग सभी पदार्थों को लेजर उत्कीर्णन या काटने की क्षमता होती है, जहां पारंपरिक काटने के नियम कम पड़ सकते हैं।
3. लेज़र कई प्रकार के होते हैं, और प्रत्येक का अलग-अलग उपयोग होता है।
4. लेजर्स की देखभाल की लागत मध्यम से कम होती है क्योंकि वेर और टेयर की दर कम होती है, क्योंकि उपकरण और काम की सामग्री के बीच कोई भौतिक संपर्क नहीं होता।
5. लेजर बीम द्वारा प्रदान की गई मशीनिंग उच्च परिशुद्धता वाली होती है, और इनमें से अधिकांश प्रक्रियाओं को अतिरिक्त परिष्करण की आवश्यकता नहीं होती है।
6. काटने की प्रक्रिया को अधिक कुशल बनाने, सतहों के ऑक्सीकरण को कम करने में मदद करने और/या वर्कपीस की सतह को पिघले या वाष्पीकृत पदार्थ से मुक्त रखने में मदद करने के लिए लेजर बीम को गैसों के साथ जोड़ा जा सकता है।

हानि

1. लेजर बीम प्राप्त करने की प्रारंभिक लागत मध्यम रूप से अधिक है। ऐसे कई सहायक उपकरण हैं जो मशीनिंग प्रक्रिया में सहायता करते हैं, और चूंकि इनमें से अधिकांश सहायक उपकरण लेजर बीम जितने ही महत्वपूर्ण हैं, इसलिए मशीनिंग की स्टार्टअप लागत और भी बढ़ जाती है।
2. मशीनिंग को संभालने और बनाए रखने के लिए उच्च प्रशिक्षित व्यक्तियों की आवश्यकता होती है। लेजर बीम का संचालन तुलनात्मक रूप से तकनीकी है, और किसी विशेषज्ञ की सेवाओं की आवश्यकता हो सकती है।
3. लेजर बीम को बड़े पैमाने पर धातु प्रक्रियाओं का उत्पादन करने के लिए प्रारूपित नहीं किया गया है।
4. लेजर बीम मशीनिंग में बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है।
5. उच्च गलनांक वाले वर्कपीस में गहरी कटौती करना कठिन होता है और सामान्यतः टेपर का कारण बनता है।

यह भी देखें

• लेजर द्वारा काटना
• लेजर बीम गुणवत्ता

अग्रिम पठन

• Paulo, Davim (2013). Nontraditional Machining Processes: Research Advances. Springer. ISBN 978-1447151784.
• Amitabh Ghosh; Asok Kumar Mallik (2010). "Unconventional Machining Processes". Manufacturing Science (2nd ed.). East-west press. pp. 396–403. ISBN 978-81-7671-063-3.