लेजर बीम मशीनिंग

लेजर किरण मशीनिंग (एलबीएम) मशीनिंग का एक रूप है जो लेजर बीम से निर्देशित गर्मी का उपयोग करता है। यह प्रक्रिया धात्विक या अधातु सतहों से सामग्री को हटाने के लिए तापीय ऊर्जा का उपयोग करती है। मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की उच्च आवृत्ति सतह पर गिरेगी, इस प्रकार फोटॉन के टकराने के कारण सामग्री गर्म, पिघलती और वाष्पीकृत हो जाएगी (कूलम्ब विस्फोट देखें)। लेजर बीम मशीनिंग कम विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता वाली भंगुर सामग्रियों के लिए सबसे उपयुक्त है, लेकिन इसका उपयोग अधिकांश सामग्रियों पर किया जा सकता है। सतह को पिघलाए बिना कांच पर लेजर बीम मशीनिंग की जा सकती है। प्रकाश संवेदनशील कांच  के साथ, लेजर  काँच  की रासायनिक संरचना को बदल देता है जिससे इसे चुनिंदा रूप से नक़्क़ाशी की जा सकती है। ग्लास को फोटोमशीनेबल ग्लास भी कहा जाता है। फोटोमशीनेबल ग्लास का लाभ यह है कि यह सटीक ऊर्ध्वाधर दीवारें बना सकता है और देशी ग्लास आनुवंशिक विश्लेषण के लिए सब्सट्रेट जैसे कई जैविक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

लेज़रों के प्रकार
लेज़र कई प्रकार के होते हैं जिनमें गैस, सॉलिड स्टेट लेज़र और एक्साइमर लेज़र शामिल हैं। सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली कुछ गैसों में शामिल हैं; हीलियम-नियॉन लेजर|हे-ने, एआर, और कार्बन डाइऑक्साइड लेजर।

सॉलिड-स्टेट लेजर को विभिन्न मेजबान सामग्रियों में एक दुर्लभ तत्व को डोपिंग करके डिज़ाइन 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 अक्सर उपयोग की जाने वाली मेजबान सामग्रियों 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 क्सीनन फ्लैशट्यूब का उपयोग करके वैकल्पिक रूप से पंप किया जाता है। YAG, येट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट का संक्षिप्त रूप है, जो क्रिस्टल होते हैं जिनका उपयोग सॉलिड-स्टेट लेज़रों के लिए किया जाता है, जबकि Nd:YAG लेज़र|Nd:YAG नियोडिमियम-डोप्ड येट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट क्रिस्टल को संदर्भित करता है, जिनका उपयोग सॉलिड-स्टेट लेज़रों में लेज़र मध्यस्थ के रूप में किया जाता है।.

YAG 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 सामग्री 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।


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

जहां t कट की गहराई है, P लेजर बीम की शक्ति है, v काटने का वेग है, और d लेजर बीम स्पॉट व्यास है। कट की गहराई भी वर्कपीस सामग्री से प्रभावित होती है। सामग्री की परावर्तनशीलता, घनत्व, विशिष्ट ऊष्मा और गलनांक तापमान सभी लेज़रों की वर्कपीस को काटने की क्षमता में योगदान करते हैं।

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

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 इस मायने में फायदेमंद है कि यह 100 मिमी/सेकेंड तक की गति से वेल्डिंग कर सकती है और साथ ही असमान धातुओं को वेल्ड करने की क्षमता भी रखती है। सतह की गुणवत्ता में सुधार के लिए सस्ते या कमजोर हिस्सों को सख्त सामग्री 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 नुकसान नहीं होता है।

लेज़र से मिलिंग एक त्रि-आयामी प्रक्रिया है जिसके लिए दो लेज़रों की आवश्यकता होती है, लेकिन मशीनिंग भागों की लागत में भारी कटौती होती है। किसी वर्कपीस की सतह के गुणों को बदलने के लिए लेजर का उपयोग 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। इलेक्ट्रॉनिक 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।

फायदे

 * 1) चूँकि लेज़र बीम की किरणें एकवर्णी और समानांतर होती हैं (अर्थात शून्य एटेंड्यू) 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 सामग्रियों को लेजर उत्कीर्णन या काटने की क्षमता होती है, जहां पारंपरिक काटने के तरीके कम पड़ सकते हैं।
 * 3) लेज़र कई प्रकार के होते हैं, और प्रत्येक का अलग-अलग उपयोग होता है।
 * 4) टूट-फूट की कम दर के कारण लेजर के रखरखाव की लागत मामूली रूप से कम है, क्योंकि उपकरण और वर्कपीस के बीच कोई भौतिक संपर्क नहीं होता है। # 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। # 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 सामग्री से मुक्त रखने में मदद करने के लिए लेजर बीम को गैसों के साथ जोड़ा जा सकता है।

नुकसान

 * 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। # 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। # लेजर बीम को बड़े पैमाने पर धातु प्रक्रियाओं का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है।
 * 2) लेजर बीम मशीनिंग में बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है।
 * 3) उच्च गलनांक वाले वर्कपीस में गहरी कटौती करना मुश्किल होता है और आमतौर पर टेपर का कारण बनता है।

यह भी देखें

 * लेजर द्वारा काटना
 * लेजर बीम गुणवत्ता