लेजर प्रेसिजन मशीनिंग प्रौद्योगिकी की स्थिति और संभावना

लेजर बीम को बहुत छोटे आकार पर केंद्रित किया जा सकता है, जो इसे विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है परिशुद्धता मशीनिंग. हम वर्तमान लेजर मशीनिंग तकनीक को संसाधित सामग्री के आकार और मशीनिंग की सटीकता आवश्यकताओं के अनुसार तीन स्तरों में विभाजित करते हैं:

• ① मुख्य वस्तु के रूप में मोटी प्लेटों (कई मिलीमीटर से दस मिलीमीटर) के साथ बड़े पैमाने पर सामग्री के लिए लेजर मशीनिंग तकनीक, और इसकी मशीनिंग सटीकता आमतौर पर मिलीमीटर या उप-मिलीमीटर स्तर पर होती है;
• मुख्य मशीनिंग वस्तु के रूप में पतली प्लेटों (0.1 से 1.0 मिमी) के साथ सटीक लेजर मशीनिंग तकनीक, और इसकी मशीनिंग सटीकता आम तौर पर दस माइक्रोन के क्रम में होती है;
• ③ लेजर माइक्रोफैब्रिकेशन तकनीक, मुख्य मशीनिंग ऑब्जेक्ट के रूप में 100μm से कम की मोटाई वाली विभिन्न फिल्मों के लिए, इसकी मशीनिंग सटीकता आमतौर पर 10 माइक्रोन या यहां तक ​​कि उप-माइक्रोन स्तर से नीचे होती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मशीनरी उद्योग में, सटीकता का अर्थ आमतौर पर छोटी सतह खुरदरापन और सहनशीलता की एक छोटी श्रृंखला (स्थिति, आकार, आकार, आदि सहित) होता है। हालांकि, इस आलेख में "सटीक" शब्द संसाधित किए जा रहे क्षेत्र में छोटे अंतर को संदर्भित करता है, जिसका अर्थ है कि संसाधित किया जा सकने वाला सीमा आकार छोटा है। उपरोक्त तीन प्रकार के लेजर मशीनिंग में, बड़े हिस्से की लेजर मशीनिंग तकनीक तेजी से परिपक्व हो गई है और औद्योगीकरण की डिग्री बहुत अधिक हो गई है। कई साहित्य की समीक्षा की गई है; लेजर सूक्ष्म मशीनिंग प्रौद्योगिकियों जैसे कि लेजर ट्रिमिंग, लेजर सटीक नक़्क़ाशी, लेजर डायरेक्ट राइटिंग तकनीक का भी उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और कई संबंधित रिपोर्टें हैं। यह लेख लेजर सटीक मशीनिंग तकनीक पर केंद्रित होगा। सुविधा के लिए, नीचे उल्लिखित सटीक मशीनिंग के लिए मशीनिंग लक्ष्य पतली प्लेटों (0.1-1.0 मिमी) तक सीमित हैं।

1। लेजर सटीक मशीनिंग और पारंपरिक मशीनिंग विधियों के बीच तुलना:

प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, सटीक मशीनिंग प्रौद्योगिकी के प्रकार अधिक से अधिक प्रचुर मात्रा में होते जा रहे हैं।

लेजर सटीक मशीनिंग में निम्नलिखित महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं:

• लेजर परिशुद्धता मशीनिंग का दायरा व्यापक है, जिसमें लगभग सभी धातु और गैर-धातु सामग्री शामिल हैं। जबकि इलेक्ट्रोलाइटिक मशीनिंग केवल प्रवाहकीय सामग्री को संसाधित कर सकती है, फोटोकैमिकल मशीनिंग केवल आसानी से संक्षारक सामग्री के लिए उपयुक्त है, और प्लाज्मा मशीनिंग कुछ उच्च पिघलने बिंदु सामग्री को संसाधित करना मुश्किल है।
• लेजर परिशुद्धता मशीनिंग की गुणवत्ता पर कुछ प्रभावकारी कारक होते हैं, और मशीनिंग सटीकता अधिक होती है, और यह आम तौर पर सामान्य रूप से अन्य पारंपरिक मशीनिंग विधियों से बेहतर होती है।
• मशीनिंग चक्र के दृष्टिकोण से, ईडीएम के उपकरण इलेक्ट्रोड को उच्च परिशुद्धता, बड़े नुकसान और लंबे मशीनिंग चक्र की आवश्यकता होती है; मशीनिंग गुहा और इलेक्ट्रोलाइटिक मशीनिंग के प्रोफाइल के लिए कैथोड मोल्ड का डिज़ाइन बड़ा है, और निर्माण चक्र भी लंबा है; प्रक्रियाएं जटिल हैं; लेजर सटीक मशीनिंग सरल है, भट्ठा चौड़ाई को समायोजित और नियंत्रित करना आसान है, मशीनिंग की गति तेज है, और मशीनिंग चक्र अन्य तरीकों से छोटा है।
• लेजर परिशुद्धता मशीनिंग यांत्रिक बल के बिना, गैर-संपर्क मशीनिंग से संबंधित है। ईडीएम और प्लाज्मा चाप मशीनिंग की तुलना में, इसका गर्मी प्रभावित क्षेत्र और विरूपण बहुत छोटा है, इसलिए यह बहुत छोटे भागों को संसाधित कर सकता है।

संक्षेप में, पारंपरिक मशीनिंग विधियों पर लेजर सटीक मशीनिंग तकनीक के कई फायदे हैं, और इसके आवेदन की संभावना बहुत व्यापक है।

2. आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले लेजर सटीक मशीनिंग उपकरण का परिचय

आमतौर पर सटीक मशीनिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले लेज़रों में शामिल हैं: CO2 लेज़र, YAG लेज़र, कॉपर वेपर लेज़र, एक्साइमर लेज़र, और CO लेज़र, आदि। उनकी लेज़र विशेषताओं के लिए, विवरण के लिए साहित्य देखें। 

उनमें से, उच्च-शक्ति CO2 लेज़रों और उच्च-शक्ति YAG लेज़रों का व्यापक रूप से बड़े पैमाने पर लेज़र मशीनिंग तकनीक में उपयोग किया जाता है; कॉपर वाष्प लेजर और एक्सीमर लेजर लेजर माइक्रो-मशीनिंग तकनीक में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं; मध्यम और निम्न-शक्ति वाले YAG लेज़रों का उपयोग आमतौर पर सटीक मशीनिंग के लिए किया जाता है।

3. लेजर परिशुद्धता मशीनिंग और चीन और अंतरराष्ट्रीय के विकास के आवेदन:

३.१ अंतर्राष्ट्रीय स्थिति

3.1.1 लेजर सटीक ड्रिलिंग

प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, पारंपरिक पंचिंग पद्धति कई अवसरों पर जरूरतों को पूरा करने में असमर्थ रही है। उदाहरण के लिए, कई दसियों माइक्रोमीटर के व्यास वाले छोटे छिद्रों को कठोर टंगस्टन कार्बाइड मिश्र धातुओं पर संसाधित किया जाता है; कई सौ माइक्रोमीटर के व्यास वाले गहरे छिद्रों को कठोर और भंगुर लाल और नीलम आदि पर संसाधित किया जाता है, जिसे पारंपरिक मशीनिंग विधियों द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। लेज़र बीम का तात्कालिक शक्ति घनत्व 108 W / cm2 जितना अधिक होता है, जो उपरोक्त सामग्रियों पर वेध प्राप्त करने के लिए सामग्री को थोड़े समय में गलनांक या क्वथनांक तक गर्म कर सकता है। इलेक्ट्रॉन बीम, इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रिक स्पार्क और मैकेनिकल ड्रिलिंग की तुलना में, लेजर ड्रिलिंग में अच्छी गुणवत्ता, उच्च दोहराव सटीकता, मजबूत बहुमुखी प्रतिभा, उच्च दक्षता, कम लागत और महत्वपूर्ण व्यापक तकनीकी और आर्थिक लाभ हैं। अंतर्राष्ट्रीय सटीक लेजर ड्रिलिंग बहुत उच्च स्तर पर पहुंच गई है। एक स्विस कंपनी एयरक्राफ्ट टर्बाइन ब्लेड में छेद करने के लिए सॉलिड-स्टेट लेजर का उपयोग करती है, जो 20 माइक्रोन से 80 माइक्रोन तक के व्यास के साथ माइक्रोहोल को संसाधित कर सकती है, और व्यास से गहराई का अनुपात 1:80 तक पहुंच सकता है (चित्र 1 (ए) देखें) . लेजर बीम विभिन्न विशेष आकार के छिद्रों को भी संसाधित कर सकता है जैसे कि अंधा छेद (चित्र 1 (बी) देखें) और सिरेमिक जैसे भंगुर पदार्थों पर चौकोर छेद, जो साधारण मशीनिंग द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

3.1.2 लेजर सटीक काटने

पारंपरिक काटने की विधि की तुलना में, सटीक लेजर द्वारा काटना कई फायदे हैं। उदाहरण के लिए, यह संकीर्ण चीरा बना सकता है, लगभग कोई काटने वाला अवशेष, छोटा गर्मी प्रभावित क्षेत्र, कम काटने वाला शोर, और 15% से 30% सामग्री बचा सकता है। क्योंकि लेजर मुश्किल से यांत्रिक आवेग और सामग्री काटे जाने पर दबाव पैदा करता है, यह कांच, सिरेमिक और अर्धचालक जैसे कठोर और भंगुर पदार्थों को काटने के लिए उपयुक्त है। इसके अलावा, लेजर स्पॉट छोटा है और भट्ठा संकीर्ण है, इसलिए यह विशेष रूप से है छोटे भागों के लिए उपयुक्त। सटीक काटने का प्रकार। एक स्विस कंपनी सटीक कटिंग के लिए सॉलिड-स्टेट लेजर का उपयोग करती है, और इसकी आयामी सटीकता बहुत उच्च स्तर पर पहुंच गई है।

लेजर परिशुद्धता काटने का एक विशिष्ट अनुप्रयोग मुद्रित सर्किट बोर्डों में एसएमटी स्टेंसिल काट रहा है (चित्र 2 देखें)। पारंपरिक श्रीमती टेम्पलेट मशीनिंग विधि एक रासायनिक नक़्क़ाशी विधि है। इसका घातक नुकसान यह है कि मशीनिंग का सीमा आकार प्लेट की मोटाई से कम नहीं होना चाहिए, और रासायनिक नक़्क़ाशी विधि में एक जटिल प्रक्रिया है, एक लंबा मशीनिंग चक्र है, और संक्षारक माध्यम पर्यावरण को प्रदूषित करता है। 

लेजर मशीनिंग का उपयोग न केवल इन कमियों को दूर कर सकता है, बल्कि तैयार टेम्पलेट को भी पुन: संसाधित कर सकता है। विशेष रूप से, मशीनिंग सटीकता और अंतराल घनत्व पूर्व की तुलना में काफी बेहतर है (चित्र 3 देखें)। पहले की तुलना में थोड़ा कम है। हालांकि, लेजर मशीनिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के पूरे सेट की उच्च तकनीकी सामग्री और उच्च कीमत के कारण, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और जर्मनी जैसे कुछ देशों में केवल कुछ कंपनियां ही पूरी मशीन का उत्पादन कर सकती हैं।

3.1.3 लेजर सटीक वेल्डिंग

लेजर वेल्डिंग में एक बहुत ही संकीर्ण गर्मी प्रभावित क्षेत्र और एक छोटा वेल्ड सीम होता है। विशेष रूप से, यह अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता के बिना उच्च गलनांक सामग्री और भिन्न धातुओं को वेल्ड कर सकता है। सीम वेल्डिंग और स्पॉट वेल्डिंग के लिए ठोस YAG लेज़रों का अंतर्राष्ट्रीय उपयोग उच्च स्तर पर पहुंच गया है। इसके अलावा, मुद्रित सर्किट के प्रमुख तारों को लेजर द्वारा वेल्डेड किया जाता है, जिसमें फ्लक्स के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, और सर्किट डाई को प्रभावित किए बिना थर्मल शॉक को कम कर सकता है, जिससे एकीकृत सर्किट डाई की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है (चित्र 4 देखें) .

३.२ चीन में वर्तमान स्थिति

20 से अधिक वर्षों के प्रयासों के बाद, लेजर सटीक मशीनिंग प्रौद्योगिकी और पूर्ण उपकरण के मामले में, हालांकि चीन का उपयोग सिरेमिक लेजर स्क्रिबिंग और सूक्ष्म-छोटे धातु भागों के लेजर स्पॉट वेल्डिंग, सीम वेल्डिंग और एयर-टाइट वेल्डिंग, और अंकन में किया गया है। आदि। 

हालांकि, लेजर परिशुद्धता मशीनिंग प्रौद्योगिकी में, उच्च तकनीकी सामग्री और व्यापक अनुप्रयोग बाजार के साथ माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट टेम्पलेट सटीक काटने और नक़्क़ाशी प्रक्रिया, छेद, अंधा छेद और विशेष आकार के छेद, सिरेमिक शीट पर विभिन्न विनिर्देशों और आकारों के स्लॉट और मुद्रित सर्किट बोर्ड लेजर सटीक मशीनिंग और अन्य पहलू अभी भी अनुसंधान और विकास के चरण में हैं, और कोई भी संबंधित औद्योगिक प्रोटोटाइप प्रकट नहीं हुआ है। 

चीन में अधिकांश उपयोगकर्ता आमतौर पर हांगकांग और अन्य स्थानों में आयातित टेम्प्लेट या कमीशन मशीनिंग का उपयोग करते हैं। उच्च कीमत और लंबे चक्र ने उत्पाद विकास चक्र को गंभीर रूप से प्रभावित किया है। हाल के वर्षों में, कुछ बड़ी अंतरराष्ट्रीय कंपनियों ने लेजर सटीक मशीनिंग उद्योग में चीन के विशाल संभावित बाजार को देखा है। , चीन में शाखाएं स्थापित करना शुरू कर दिया है। हालांकि, उच्च मशीनिंग लागत उत्पाद लागत में वृद्धि करती है और फिर भी कई उद्यम उन्हें हतोत्साहित करते हैं।

4. विकास की प्रवृत्ति और लेजर प्रेसिजन मशीनिंग प्रौद्योगिकी की संभावना

उच्च गुणवत्ता, कुशल, स्थिर, विश्वसनीय और सस्ते लेजर सटीक मशीनिंग के प्रचार और अनुप्रयोग के लिए आवश्यक शर्तें हैं। लेजर सटीक मशीनिंग के विकास के रुझानों में से एक मशीनिंग सिस्टम का लघुकरण है। हाल के वर्षों में, डायोड-पंप लेजर तेजी से विकसित हुए हैं। इसमें उच्च रूपांतरण दक्षता, अच्छी कार्य स्थिरता, अच्छी बीम गुणवत्ता और छोटे आकार जैसे कई फायदे हैं। यह अगली पीढ़ी के लेजर सटीक मशीनिंग के लिए मुख्य लेजर बनने की संभावना है।

लेजर सटीक मशीनिंग के विकास में मशीनिंग सिस्टम का एकीकरण एक और महत्वपूर्ण प्रवृत्ति है। विभिन्न सामग्रियों के लिए लेजर सटीक मशीनिंग प्रौद्योगिकी को व्यवस्थित और सुधारें; लेजर सटीक मशीनिंग के लिए उपयुक्त उपयोगकर्ता के अनुकूल, समर्पित नियंत्रण सॉफ्टवेयर विकसित करना, और इसे संबंधित प्रक्रिया डेटाबेस के साथ पूरक करना; ऑप्टिकल प्राप्त करने के लिए नियंत्रण, प्रक्रिया और लेजर को मिलाएं, मशीन, बिजली और सामग्री मशीनिंग का एकीकरण लेजर सटीक मशीनिंग के विकास में एक अनिवार्य प्रवृत्ति है।

यद्यपि चीन में लेजर मशीनिंग प्रौद्योगिकी और उपकरणों के मामले में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर एक बड़ा अंतर है, अगर हम सामग्री मशीनिंग प्रौद्योगिकी के अनुसंधान के साथ संयुक्त, मूल के आधार पर लेजर बीम गुणवत्ता और मशीनिंग सटीकता में सुधार करना जारी रखते हैं, तो हम लेजर परिशुद्धता पर कब्जा कर लेंगे मशीनिंग बाजार जितना संभव हो सके। और धीरे-धीरे लेजर माइक्रो-मशीनिंग के क्षेत्र में प्रवेश कर सकते हैं, के तेजी से विकास को बढ़ावा दे सकते हैं लेजर द्वारा काटना प्रौद्योगिकी, और अंततः एक बड़े पैमाने पर उद्योग में लेजर सटीक मशीनिंग बनाते हैं।

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