एक ड्रिल के रूप में लेजर बीम। मुद्रित सर्किट बोर्डों के उत्पादन में लेजर प्रसंस्करण के लिए उपकरण

घड़ी के पत्थरों में छेद करना - यहीं से लेजर ने अपना काम शुरू किया। हम बात कर रहे हैं माणिक्य पत्थरों की, जिनका उपयोग घड़ियों में स्लाइडिंग बियरिंग के रूप में किया जाता है। ऐसे बीयरिंग बनाते समय, रूबी में केवल 0.1-0.05 मिमी के व्यास के साथ छेद ड्रिल करना आवश्यक है - एक बहुत ही कठोर और एक ही समय में नाजुक सामग्री। कई वर्षों तक, यह आभूषण ऑपरेशन 40-50 माइक्रोन के व्यास वाले पतले पियानो तार से बने ड्रिल का उपयोग करके सामान्य यांत्रिक तरीके से किया जाता था। इस तरह की ड्रिल प्रति मिनट 30 हजार चक्कर लगाती है और साथ ही लगभग सौ प्रत्यावर्ती गतियाँ करती है। एक पत्थर को खोदने में 10-15 मिनट तक का समय लगता है। कान के प्लग कैसे हटाएं - वैक्स प्लग nmedik.org/sernaya-probka.html।

1964 के बाद से, घड़ी के पत्थरों की कम उत्पादकता वाली यांत्रिक ड्रिलिंग को व्यापक रूप से लेजर ड्रिलिंग द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। बेशक, "लेजर ड्रिलिंग" शब्द का शाब्दिक अर्थ नहीं लिया जाना चाहिए; लेजर बीम एक छेद नहीं करता है - यह इसे छेदता है, जिससे सामग्री का तीव्र वाष्पीकरण होता है। आजकल, घड़ी के पत्थरों की लेजर ड्रिलिंग आम बात है। इस प्रयोजन के लिए, विशेष रूप से, नियोडिमियम ग्लास लेजर का उपयोग किया जाता है। पत्थर में एक छेद (0.5-1 मिमी की वर्कपीस मोटाई के साथ) 0.5-1 जे की ऊर्जा के साथ कई लेजर दालों की एक श्रृंखला द्वारा बनाया जाता है। स्वचालित मोड में लेजर स्थापना की उत्पादकता प्रति सेकंड एक पत्थर है। यह यांत्रिक ड्रिलिंग की उत्पादकता से एक हजार गुना अधिक है!

अपने जन्म के तुरंत बाद, लेज़र को अगला कार्य प्राप्त हुआ, जिसे उसने सफलतापूर्वक पूरा किया - हीरे की डाई में ड्रिलिंग (छिद्रण) छेद। तांबा, कांस्य, टंगस्टन से बहुत पतले तार प्राप्त करने के लिए उपयुक्त व्यास के छेद के माध्यम से धातु को खींचने की तकनीक का उपयोग किया जाता है। ऐसे छेद उन सामग्रियों में ड्रिल किए जाते हैं जिनमें विशेष रूप से उच्च कठोरता होती है, क्योंकि तार खींचने की प्रक्रिया के दौरान, छेद का व्यास अपरिवर्तित रहना चाहिए। हीरा सबसे कठोर माना जाता है। इसलिए, हीरे में एक छेद के माध्यम से एक पतली तार खींचना सबसे अच्छा है - तथाकथित हीरे के मरने के माध्यम से। केवल डायमंड डाई की मदद से केवल 10 माइक्रोन के व्यास के साथ अति पतली तार प्राप्त करना संभव है। लेकिन आप हीरे जैसी अति कठोर सामग्री में पतला छेद कैसे करते हैं? यंत्रवत् ऐसा करना बहुत कठिन है - हीरे की डाई में यंत्रवत् एक छेद करने में दस घंटे तक का समय लगता है। लेकिन, जैसा कि यह निकला, कई शक्तिशाली लेजर पल्स की एक श्रृंखला के साथ इस छेद में छेद करना बिल्कुल भी मुश्किल नहीं है।

आज, लेजर ड्रिलिंग का उपयोग व्यापक रूप से न केवल विशेष रूप से कठोर सामग्रियों के लिए किया जाता है, बल्कि उन सामग्रियों के लिए भी किया जाता है जो बढ़ी हुई नाजुकता की विशेषता रखते हैं। लेज़र ड्रिल न केवल एक शक्तिशाली, बल्कि एक बहुत ही नाजुक "उपकरण" साबित हुई। उदाहरण: एल्यूमिना सिरेमिक से बने चिप सब्सट्रेट में छेद करते समय लेजर का उपयोग। चीनी मिट्टी की चीज़ें असामान्य रूप से नाजुक होती हैं। इस कारण से, चिप सब्सट्रेट में छेद की यांत्रिक ड्रिलिंग, एक नियम के रूप में, "कच्चे" सामग्री पर की गई थी। ड्रिलिंग के बाद चीनी मिट्टी को जलाया गया। इस मामले में, उत्पाद में कुछ विकृति आ गई और ड्रिल किए गए छेदों की सापेक्ष स्थिति विकृत हो गई। लेजर ड्रिल के आगमन से समस्या हल हो गई। उनका उपयोग करके, आप उन सिरेमिक सब्सट्रेट्स के साथ काम कर सकते हैं जिन्हें पहले ही निकाल दिया गया है। लेज़रों का उपयोग करके, सिरेमिक में बहुत पतले छेद किए जाते हैं - व्यास में केवल 10 माइक्रोन। ऐसे छेद यांत्रिक ड्रिलिंग द्वारा प्राप्त नहीं किये जा सकते।

किसी के मन में कोई संदेह नहीं था कि ड्रिलिंग लेजर का काम है। यहां लेजर के पास वास्तव में कोई योग्य प्रतिस्पर्धी नहीं था, खासकर जब यह विशेष रूप से पतले और विशेष रूप से गहरे छेद ड्रिल करने की बात आती है, जब छेद को बहुत नाजुक या बहुत कठोर सामग्री में ड्रिल करने की आवश्यकता होती है।

4. लेजर कटिंग और वेल्डिंग।

एक लेज़र किरण बिल्कुल कुछ भी काट सकती है: कपड़ा, कागज, लकड़ी, प्लाईवुड, रबर; प्लास्टिक, चीनी मिट्टी की चीज़ें, एस्बेस्टस शीट, कांच, धातु शीट। साथ ही, जटिल प्रोफाइल के साथ साफ-सुथरे कट प्राप्त करना संभव है। ज्वलनशील पदार्थों को काटते समय, कटे हुए स्थान को अक्रिय गैस की धारा से उड़ा दिया जाता है; परिणाम एक चिकना, बिना जला हुआ कटा हुआ किनारा है। काटने के लिए आमतौर पर लगातार उत्सर्जित करने वाले लेज़रों का उपयोग किया जाता है। आवश्यक विकिरण शक्ति वर्कपीस की सामग्री और मोटाई पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, 5 सेमी मोटे बोर्डों को काटने के लिए 200 W CO2 लेजर का उपयोग किया गया था। चीरे की चौड़ाई केवल 0.7 मिमी थी; स्वाभाविक रूप से, कोई चूरा नहीं था।

धातुओं को काटने के लिए कई किलोवाट की शक्ति वाले लेजर की आवश्यकता होती है। गैस-लेजर काटने की विधि का उपयोग करके आवश्यक शक्ति को कम किया जा सकता है - जब, लेजर बीम के साथ, ऑक्सीजन की एक मजबूत धारा को काटने के लिए सतह पर निर्देशित किया जाता है। जब कोई धातु ऑक्सीजन धारा में जलती है (इस धारा में होने वाली धातु ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के कारण), महत्वपूर्ण ऊर्जा निकलती है; परिणामस्वरूप, केवल 100-500 W की शक्ति वाले लेजर विकिरण का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, ऑक्सीजन की एक धारा काटने वाले क्षेत्र से धातु के पिघले और दहन उत्पादों को उड़ा देती है।

इस प्रकार की कटिंग का पहला उदाहरण एक बुनाई कारखाने में कपड़ों की लेजर कटिंग है। इंस्टॉलेशन में एक 100 W CO2 लेजर, लेजर बीम को फोकस करने और स्थानांतरित करने के लिए एक प्रणाली, एक कंप्यूटर और ऊतक को तनाव देने और स्थानांतरित करने के लिए एक उपकरण शामिल है। काटने की प्रक्रिया के दौरान, बीम कपड़े की सतह पर 1 मीटर/सेकेंड की गति से चलती है। फोकसित प्रकाश स्थान का व्यास 0.2 मिमी है। किरण और ऊतक की गतिविधियों को एक कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, इंस्टॉलेशन एक घंटे के भीतर 50 सूटों के लिए सामग्री काटने की अनुमति देता है। कटाई न केवल शीघ्रता से की जाती है, बल्कि बहुत सटीकता से भी की जाती है; इस मामले में, कट के किनारे चिकने और कठोर होते हैं। दूसरा उदाहरण विमानन उद्योग में एल्यूमीनियम, स्टील और टाइटेनियम शीट की स्वचालित कटिंग है। इस प्रकार, एक 3 किलोवाट CO2 लेजर 5 मिमी मोटी टाइटेनियम शीट को 5 सेमी/सेकेंड की गति से काटता है। ऑक्सीजन जेट का उपयोग करते हुए, 100-300 डब्ल्यू की विकिरण शक्ति के साथ लगभग समान परिणाम प्राप्त होता है।

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प्रकाशित किया गया http://www.allbest.ru/

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय। उच्च शिक्षा के संघीय राज्य बजटीय शैक्षिक संस्थान। व्लादिमीर स्टेट यूनिवर्सिटी का नाम ए.जी. और एन.जी. स्टोलेटोव के नाम पर रखा गया है।

भौतिकी और गणित विभाग।

विषय पर सार

"लेजर छेद ड्रिलिंग"

पुरा होना:

एलटी ग्रुप के विद्यार्थी- 115

गोर्डीवा एकातेरिना

व्लादिमीर, 2016

परिचय

एक ड्रिल के रूप में लेजर बीम

धातुओं में छेद की लेजर ड्रिलिंग

गैर-धातु सामग्री में ड्रिलिंग

कठोर सतहों में छेद की लेजर ड्रिलिंग

लेजर ड्रिलिंग सुविधाएँबढ़ी हुई नाजुकता के साथ

निष्कर्ष

ग्रन्थसूची

परिचय

वर्तमान में, लेजर सफलतापूर्वक कई तकनीकी संचालन करता है और सबसे ऊपर, जैसे कि काटना, वेल्डिंग, ड्रिलिंग छेद, सतह का ताप उपचार, स्क्रिबिंग, मार्किंग, उत्कीर्णन इत्यादि, और कुछ मामलों में अन्य प्रकार के प्रसंस्करण पर लाभ प्रदान करता है इस प्रकार, सामग्री में ड्रिलिंग छेद तेजी से पूरा किया जा सकता है, और असमान सामग्रियों की स्क्रिबिंग अधिक उन्नत होती है। इसके अलावा, कुछ प्रकार के ऑपरेशन जिन्हें पहले कठिन पहुंच के कारण करना असंभव था, बड़ी सफलता के साथ किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, सामग्री की वेल्डिंग और छेद की ड्रिलिंग कांच के माध्यम से वैक्यूम या विभिन्न गैसों के वातावरण में की जा सकती है।

शब्द "लेजर" अंग्रेजी वाक्यांश लाइट एम्प्लीफिकेशन बाय स्टिम्युलेटेड एमिशन ऑफ रेडिएशन के शुरुआती अक्षरों से बना है, जिसका रूसी में अनुवाद किया गया है: उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से प्रकाश का प्रवर्धन। शास्त्रीय रूप से, ऐसा हुआ कि प्रसंस्करण सामग्री के लिए लेजर प्रौद्योगिकियों का वर्णन करते समय, मुख्य ध्यान केवल लेजर, उनके संचालन के सिद्धांतों और तकनीकी मानकों पर ही दिया जाता है। हालाँकि, सामग्री के लेजर आयामी प्रसंस्करण की किसी भी प्रक्रिया को लागू करने के लिए, लेजर के अलावा, एक बीम फोकसिंग सिस्टम, वर्कपीस की सतह के साथ बीम की गति को नियंत्रित करने के लिए एक उपकरण या उत्पाद के सापेक्ष स्थानांतरित करने के लिए एक उपकरण बीम, एक गैस इंजेक्शन प्रणाली, ऑप्टिकल मार्गदर्शन और पोजिशनिंग सिस्टम, और प्रक्रिया नियंत्रण सॉफ्टवेयर के लिए लेजर कटिंग, उत्कीर्णन आदि की भी आवश्यकता होती है। ज्यादातर मामलों में, लेजर की सीधे सेवा करने वाले उपकरणों और प्रणालियों के मापदंडों का चुनाव लेजर के मापदंडों से कम महत्वपूर्ण नहीं है। उदाहरण के लिए, 10 मिमी से कम व्यास वाले बीयरिंग, या सटीक लेजर स्पॉट वेल्डिंग को चिह्नित करने के लिए, उत्पाद की स्थिति और फोकस पर खर्च किया गया समय परिमाण के एक से दो आदेशों तक उत्कीर्णन या वेल्डिंग के समय से अधिक होता है (चिह्नित करने के लिए आवश्यक समय) बेयरिंग लगभग 0.5 s) है। इसलिए, स्वचालित पोजिशनिंग और फोकसिंग सिस्टम के उपयोग के बिना, कई मामलों में लेजर कॉम्प्लेक्स का उपयोग आर्थिक रूप से अव्यावहारिक हो जाता है। कारों के साथ लेजर सिस्टम की सादृश्यता से पता चलता है कि लेजर एक इंजन के कार्य करता है। इंजन कितना भी अच्छा क्यों न हो, पहिए और अन्य सभी चीजों के बिना कार नहीं चलेगी।

लेजर प्रौद्योगिकी प्रणालियों को चुनने में एक अन्य महत्वपूर्ण कारक उनके रखरखाव में आसानी है। जैसा कि अभ्यास से पता चला है, ऑपरेटरों के पास ऐसे उपकरणों की सर्विसिंग के लिए कम योग्यता होती है। इसका एक कारण यह है कि ज्यादातर मामलों में पुरानी तकनीकी प्रक्रियाओं (उत्पादों के प्रभाव और रासायनिक अंकन, यांत्रिक उत्कीर्णन, मैनुअल वेल्डिंग, मैनुअल अंकन, आदि) को बदलने के लिए लेजर सिस्टम स्थापित किए जाते हैं। उद्यमों के प्रबंधक जो अपने उत्पादन का आधुनिकीकरण करते हैं, एक नियम के रूप में, नैतिक कारणों से, पुराने उपकरणों को नए के साथ बदलकर, पुराने (शाब्दिक और आलंकारिक रूप से) सेवा कर्मियों को पीछे छोड़ देते हैं। इसलिए, इसके विकास की दी गई प्रारंभिक शर्तों (सोवियत गणराज्यों के बाद) के तहत लेजर तकनीकी प्रणालियों को उत्पादन में पेश करने के लिए, उच्चतम संभव स्तर के स्वचालन और प्रशिक्षण में आसानी प्रदान करना आवश्यक है। हमें इस तथ्य को नजरअंदाज नहीं करना चाहिए कि अकुशल कर्मियों का वेतन प्रशिक्षित विशेषज्ञ से कम है। इसलिए, उच्च योग्य कर्मियों को आमंत्रित करने की तुलना में रखरखाव में आसानी की संभावना के साथ जटिल उपकरण खरीदना अधिक आर्थिक रूप से लाभदायक है।

इस प्रकार, आधुनिक उत्पादन में लेजर प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने के कार्य को न केवल लेजर के तकनीकी मापदंडों के दृष्टिकोण से माना जाना चाहिए, बल्कि उपकरण और सॉफ्टवेयर की विशेषताओं को भी ध्यान में रखना चाहिए जो विशिष्ट गुणों का उपयोग करना संभव बनाते हैं। किसी विशेष तकनीकी समस्या को हल करने के लिए लेजर का उपयोग।

सामग्री के आयामी प्रसंस्करण के लिए डिज़ाइन किया गया कोई भी लेजर सिस्टम निम्नलिखित मापदंडों द्वारा विशेषता है:

प्रसंस्करण गति (काटना, उत्कीर्णन, आदि);

संकल्प;

प्रसंस्करण सटीकता;

कार्य क्षेत्र का आकार;

प्रसंस्करण सामग्री की रेंज (लौह धातु, अलौह धातु, लकड़ी, प्लास्टिक, आदि);

प्रसंस्करण के लिए इच्छित उत्पादों के आकार और वजन की सीमा;

उत्पाद विन्यास (उदाहरण के लिए, सपाट, बेलनाकार, लहरदार सतहों पर उत्कीर्णन);

निष्पादित कार्यों को बदलने के लिए आवश्यक समय (उत्कीर्णन पैटर्न में परिवर्तन, कॉन्फ़िगरेशन - कटिंग लाइन, प्रसंस्करण सामग्री में परिवर्तन, आदि);

उत्पाद की स्थापना और स्थिति के लिए समय;

पर्यावरणीय स्थितियों के पैरामीटर (तापमान सीमा, आर्द्रता, धूल) जिसमें सिस्टम संचालित किया जा सकता है;

सेवा कर्मियों की योग्यता के लिए आवश्यकताएँ।

इन मापदंडों के आधार पर, लेजर और बीम स्कैनिंग डिवाइस के प्रकार का चयन किया जाता है, उत्पाद फास्टनर का डिज़ाइन विकसित किया जाता है, संपूर्ण सिस्टम के स्वचालन का स्तर विकसित किया जाता है, ड्राइंग तैयार करने के लिए विशेष कार्यक्रम लिखने की आवश्यकता का मुद्दा फ़ाइलें, कटिंग लाइन आदि का निर्णय लिया जाता है।

उपचार की प्रकृति निर्धारित करने वाली मुख्य तकनीकी विशेषताएं लेजर के ऊर्जा पैरामीटर हैं - ऊर्जा, शक्ति, ऊर्जा घनत्व, पल्स अवधि, विकिरण की स्थानिक और अस्थायी संरचना, फोकसिंग स्पॉट में विकिरण शक्ति घनत्व का स्थानिक वितरण, फोकसिंग स्थितियां, सामग्री के भौतिक गुण.

एक ड्रिल के रूप में लेजर बीम

घड़ी के पत्थरों में छेद करना - यहीं से लेजर ने अपना काम शुरू किया। हम बात कर रहे हैं माणिक्य पत्थरों की, जिनका उपयोग घड़ियों में स्लाइडिंग बियरिंग के रूप में किया जाता है। ऐसे बीयरिंगों के निर्माण में, रूबी में केवल 1-0.05 मिमी के व्यास के साथ छेद ड्रिल करना आवश्यक है - एक बहुत ही कठोर और एक ही समय में नाजुक सामग्री। कई वर्षों तक, यह आभूषण ऑपरेशन 40-50 माइक्रोन के व्यास वाले पतले पियानो तार से बने ड्रिल का उपयोग करके सामान्य यांत्रिक तरीके से किया जाता था। इस तरह की ड्रिल प्रति मिनट 30 हजार चक्कर लगाती है और साथ ही लगभग सौ पारस्परिक गतियाँ करती है। एक पत्थर को खोदने में 10-15 मिनट तक का समय लगता है।

1964 के बाद से, घड़ी के पत्थरों की कम उत्पादकता वाली यांत्रिक ड्रिलिंग को व्यापक रूप से लेजर ड्रिलिंग द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। बेशक, "लेजर ड्रिलिंग" शब्द का शाब्दिक अर्थ नहीं लिया जाना चाहिए; लेजर बीम एक छेद नहीं करता है - यह इसे छेदता है, जिससे सामग्री का तीव्र वाष्पीकरण होता है। आजकल, घड़ी के पत्थरों की लेजर ड्रिलिंग आम बात है। इस प्रयोजन के लिए, विशेष रूप से, नियोडिमियम ग्लास लेजर का उपयोग किया जाता है। पत्थर में एक छेद (0.5-1 मिमी की वर्कपीस मोटाई के साथ) 0.5-1 जे की ऊर्जा के साथ कई लेजर दालों की एक श्रृंखला द्वारा बनाया जाता है। स्वचालित मोड में लेजर स्थापना की उत्पादकता प्रति सेकंड एक पत्थर है। यह यांत्रिक ड्रिलिंग की उत्पादकता से एक हजार गुना अधिक है!

अपने जन्म के तुरंत बाद, लेज़र को अगला कार्य मिला, जिसे उसने सफलतापूर्वक पूरा किया: हीरे की डाई में छेद करना। शायद हर कोई नहीं जानता कि तांबे, कांस्य, टंगस्टन से बहुत पतले तार बनाने के लिए उपयुक्त व्यास के छेद के माध्यम से धातु खींचने की तकनीक का उपयोग किया जाता है। ऐसे छेद उन सामग्रियों में ड्रिल किए जाते हैं जिनमें विशेष रूप से उच्च कठोरता होती है, क्योंकि तार खींचने की प्रक्रिया के दौरान, छेद का व्यास अपरिवर्तित रहना चाहिए। हीरा सबसे कठोर माना जाता है। इसलिए, हीरे में एक छेद के माध्यम से एक पतली तार खींचना सबसे अच्छा है - तथाकथित हीरे के मरने के माध्यम से। केवल डायमंड डाई की मदद से केवल 10 माइक्रोन के व्यास के साथ अति पतली तार प्राप्त करना संभव है। लेकिन आप हीरे जैसी अति कठोर सामग्री में पतला छेद कैसे करते हैं? इसे यंत्रवत् करना बहुत कठिन है; हीरे की डाई में यंत्रवत् एक छेद करने में दस घंटे तक का समय लगता है।

क्रॉस-सेक्शन में हीरे के पासे में छेद कुछ इस तरह दिखता है। लेज़र पल्स हीरे के वर्कपीस में एक खुरदुरे चैनल को छेद देता है। फिर, अल्ट्रासाउंड के साथ नहर का इलाज करके, पीसकर और पॉलिश करके, वे इसे आवश्यक प्रोफ़ाइल देते हैं। पासे के माध्यम से खींचने पर प्राप्त तार का व्यास d होता है

इन साफ-सुथरे 0.3 मिमी व्यास वाले छेदों को CO2 लेजर का उपयोग करके 0.7 मिमी मोटे एल्यूमिना सिरेमिक स्लैब में छिद्रित किया जाता है

लेज़रों का उपयोग करके, सिरेमिक में बहुत पतले छेद किए जाते हैं, जिनका व्यास केवल 10 माइक्रोन होता है। ध्यान दें कि ऐसे छेद यांत्रिक ड्रिलिंग द्वारा प्राप्त नहीं किए जा सकते।

किसी के मन में कोई संदेह नहीं था कि ड्रिलिंग लेजर का काम है। यहां लेजर के पास वास्तव में कोई योग्य प्रतिस्पर्धी नहीं था, खासकर जब यह विशेष रूप से पतले और विशेष रूप से गहरे छेद ड्रिल करने की बात आती है, जब छेद को बहुत नाजुक या बहुत कठोर सामग्री में ड्रिल करने की आवश्यकता होती है। अपेक्षाकृत कम समय बीता और यह स्पष्ट हो गया कि लेजर बीम का उपयोग न केवल ड्रिलिंग के लिए, बल्कि कई अन्य सामग्री प्रसंस्करण कार्यों के लिए भी सफलतापूर्वक किया जा सकता है। तो आज हम एक नई तकनीक - लेजर के उद्भव और विकास के बारे में बात कर सकते हैं।

धातुओं में छेद की लेजर ड्रिलिंग

ड्रिलिंग उपकरण के रूप में लेजर का उपयोग करने के लाभ हैं।

ड्रिलिंग उपकरण और सामग्री के बीच कोई यांत्रिक संपर्क नहीं है, साथ ही ड्रिल का टूटना और घिसाव भी नहीं है।

छेद लगाने की सटीकता बढ़ जाती है, क्योंकि लेजर बीम पर ध्यान केंद्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रकाशिकी का उपयोग इसे आवश्यक बिंदु पर लक्षित करने के लिए भी किया जाता है। छिद्रों को किसी भी दिशा में उन्मुख किया जा सकता है।

अन्य ड्रिलिंग विधियों की तुलना में गहराई और ड्रिलिंग व्यास का अधिक अनुपात प्राप्त किया जाता है।

ड्रिलिंग करते समय, साथ ही काटते समय, संसाधित की जा रही सामग्री के गुण ऑपरेशन करने के लिए आवश्यक लेजर मापदंडों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। ड्रिलिंग स्पंदित लेज़रों के साथ की जाती है, जो फ्री-रनिंग मोड में लगभग 1 μs की पल्स अवधि के साथ और क्यू-स्विच्ड मोड में कई दसियों नैनोसेकंड की अवधि के साथ काम करते हैं। दोनों ही मामलों में, सामग्री पर थर्मल प्रभाव, उसका पिघलना और वाष्पीकरण होता है। छेद की गहराई मुख्य रूप से वाष्पीकरण के कारण बढ़ती है, और व्यास दीवारों के पिघलने और अतिरिक्त वाष्प दबाव के तहत तरल के प्रवाह के कारण बढ़ता है।

आमतौर पर, बार-बार कम ऊर्जा वाले लेजर पल्स का उपयोग करके वांछित व्यास के गहरे छेद प्राप्त किए जाते हैं। इस मामले में, छेद छोटे टेपर के साथ बनते हैं और उच्च एकल पल्स ऊर्जा से प्राप्त छेद की तुलना में बेहतर गुणवत्ता वाले होते हैं। अपवाद उन सामग्रियों के लिए है जिनमें उच्च वाष्प दबाव बनाने में सक्षम तत्व शामिल हैं। इस प्रकार, उच्च जस्ता सामग्री के कारण स्पंदित लेजर विकिरण के साथ पीतल को वेल्ड करना बहुत मुश्किल है, हालांकि, ड्रिलिंग करते समय, पीतल के कुछ फायदे हैं, क्योंकि जस्ता परमाणु वाष्पीकरण तंत्र में काफी सुधार करते हैं।

चूंकि मल्टी-पल्स मोड आवश्यक ज्यामिति के साथ और निर्दिष्ट आयामों से थोड़े विचलन के साथ बेहतर गुणवत्ता के छेद प्राप्त करना संभव बनाता है, व्यवहार में यह मोड पतली धातुओं और गैर-धातु सामग्री में छेद ड्रिल करते समय व्यापक हो गया है। हालाँकि, मोटी सामग्री में छेद करते समय, एकल उच्च-ऊर्जा पल्स को प्राथमिकता दी जाती है। लेजर बीम को डायाफ्राम करने से आकार के छेद प्राप्त करना संभव हो जाता है, लेकिन पतली फिल्मों और गैर-धातु सामग्री को संसाधित करते समय इस विधि का अधिक बार उपयोग किया जाता है। ऐसे मामले में जहां लेजर ड्रिलिंग 0.5 मिमी से कम मोटाई वाली पतली शीट में की जाती है, प्रक्रिया का कुछ एकीकरण होता है, जिसमें यह तथ्य शामिल होता है कि 0.001 से 0.2 मिमी व्यास वाले छेद सभी धातुओं में बनाए जा सकते हैं। अपेक्षाकृत कम शक्तियाँ।

धातुओं में छेद करने का उपयोग कई मामलों में किया जा सकता है। इस प्रकार, स्पंदित लेजर की सहायता से उच्च गति से घूमने वाले भागों का गतिशील संतुलन किया जा सकता है। स्थानीय स्तर पर सामग्री की एक निश्चित मात्रा को पिघलाकर असंतुलन का चयन किया जाता है। लेजर का उपयोग सामग्री के स्थानीय वाष्पीकरण या सामान्य हीटिंग द्वारा इलेक्ट्रॉनिक तत्वों को फिट करने के लिए भी किया जा सकता है। उच्च शक्ति घनत्व, छोटे स्थान का आकार और छोटी पल्स अवधि लेजर को इन उद्देश्यों के लिए एक आदर्श उपकरण बनाती है।

धातु में छेद करने के लिए उपयोग किए जाने वाले लेजर को केंद्रित बीम में 107 - 108 W/cm2 के क्रम का शक्ति घनत्व प्रदान करना चाहिए। 0.25 मिमी से कम व्यास वाले धातु ड्रिल के साथ छेद ड्रिल करना एक कठिन व्यावहारिक कार्य है, जबकि लेजर ड्रिलिंग काफी उच्च प्लेसमेंट सटीकता के साथ विकिरण तरंग दैर्ध्य के अनुरूप व्यास वाले छेद प्राप्त करना संभव बनाता है। जनरल इलेक्ट्रिक (यूएसए) के विशेषज्ञों ने गणना की है कि इलेक्ट्रॉन बीम प्रसंस्करण की तुलना में छिद्रों की लेजर ड्रिलिंग अत्यधिक आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी है। वर्तमान में, सॉलिड-स्टेट लेजर का उपयोग मुख्य रूप से ड्रिलिंग छेद के लिए किया जाता है। वे 1000 हर्ट्ज तक की पल्स पुनरावृत्ति दर और 1 से 103 डब्ल्यू तक निरंतर मोड में बिजली, पल्स मोड में सैकड़ों किलोवाट तक और क्यू-स्विच्ड मोड में कई मेगावाट तक की शक्ति प्रदान करते हैं। ऐसे लेज़रों से प्रसंस्करण के कुछ परिणाम तालिका में दिए गए हैं

	मोटाई, मिमी	छेद का व्यास, मिमी	अवधि ड्रिलिंग	लेजर ऊर्जा,
		इनपुट	छुट्टी का दिन
स्टेनलेस स्टील				10 दालें
निकेल स्टील
टंगस्टन
मोलिब्डेनम

गैर-धातु सामग्री में ड्रिलिंग

होल ड्रिलिंग लेजर तकनीक के पहले क्षेत्रों में से एक है। सबसे पहले, प्रयोगकर्ताओं ने विभिन्न सामग्रियों में छेद करके उनका उपयोग लेजर पल्स की विकिरण ऊर्जा का अनुमान लगाने के लिए किया। वर्तमान में, लेजर ड्रिलिंग की प्रक्रिया लेजर प्रौद्योगिकी की एक स्वतंत्र दिशा बनती जा रही है। जिन सामग्रियों को लेजर बीम का उपयोग करके ड्रिल किया जा सकता है उनमें गैर-धातुएं जैसे हीरे, रूबी पत्थर, फेराइट्स, सिरेमिक आदि शामिल हैं, जिनमें पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके छेद करना मुश्किल या अप्रभावी है। लेजर बीम का उपयोग करके, आप विभिन्न व्यास के छेद ड्रिल कर सकते हैं। इस ऑपरेशन के लिए निम्नलिखित दो विधियों का उपयोग किया जाता है। पहली विधि में, लेजर बीम किसी दिए गए समोच्च के साथ चलता है, और छेद का आकार उसके सापेक्ष आंदोलन के प्रक्षेपवक्र द्वारा निर्धारित किया जाता है। यहां, एक काटने की प्रक्रिया होती है, जिसमें गर्मी स्रोत एक निश्चित दिशा में एक निश्चित गति से चलता है: इस मामले में, एक नियम के रूप में, निरंतर-तरंग लेजर का उपयोग किया जाता है, साथ ही स्पंदित लेजर, बढ़ी हुई नाड़ी पुनरावृत्ति पर काम करते हैं दर।

दूसरी विधि में, जिसे प्रक्षेपण कहा जाता है, संसाधित छेद एक लेजर बीम के आकार का अनुसरण करता है, जिसे ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग करके कोई भी क्रॉस-सेक्शन दिया जा सकता है। ड्रिलिंग छेद की प्रक्षेपण विधि में पहले की तुलना में कुछ फायदे हैं। इसलिए, यदि आप बीम के पथ में एक डायाफ्राम (मास्क) रखते हैं, तो इस तरह से आप इसके परिधीय भाग को काट सकते हैं और बीम के क्रॉस सेक्शन पर अपेक्षाकृत समान तीव्रता वितरण प्राप्त कर सकते हैं। इसके लिए धन्यवाद, विकिरणित क्षेत्र की सीमा तेज हो जाती है, छेद का टेपर कम हो जाता है और गुणवत्ता में सुधार होता है।

ऐसी कई तकनीकें हैं जो आपको संसाधित किए जा रहे छेद से पिघले हुए पदार्थ के हिस्से को अतिरिक्त रूप से चुनने की अनुमति देती हैं। उनमें से एक संपीड़ित हवा या अन्य गैसों के साथ अतिरिक्त दबाव का निर्माण है, जो लेजर विकिरण के साथ एक समाक्षीय नोजल का उपयोग करके ड्रिलिंग क्षेत्र में आपूर्ति की जाती है। इस विधि का उपयोग निरंतर मोड में संचालित CO2 लेजर का उपयोग करके 2.5 मिमी मोटी तक सिरेमिक प्लेटों में 0.05-0.5 मिमी व्यास वाले छेद को ड्रिल करने के लिए किया गया था।

कठोर सिरेमिक में छेद करना एक कठिन काम है: पारंपरिक विधि के लिए हीरे के उपकरण की आवश्यकता होती है, जबकि अन्य मौजूदा तरीकों में एक मिलीमीटर के दसवें हिस्से के बराबर व्यास वाले छेद के आकार से जुड़ी कठिनाइयाँ होती हैं। ये कठिनाइयाँ विशेष रूप से तब ध्यान देने योग्य होती हैं जब संसाधित की जा रही प्लेट की मोटाई छेद के व्यास से अधिक होती है। छेद की गहराई (सामग्री की मोटाई) और उसके व्यास का अनुपात पतले छेद बनाने की गुणवत्ता का माप है; यह पारंपरिक ड्रिलिंग के लिए 2:1 है और सिरेमिक और अन्य दुर्दम्य सामग्री की ड्रिलिंग करते समय उपयोग की जाने वाली अल्ट्रासोनिक विधि के लिए लगभग 4:1 है।

सामग्रियों के इस वर्ग की ड्रिलिंग की लेजर विधि छेद प्लेसमेंट की बहुत उच्च सटीकता और अपेक्षाकृत कम समय के साथ बेहतर अनुपात प्राप्त करने की अनुमति देती है। इस प्रकार, जब लेजर ड्रिलिंग उच्च-घनत्व पॉलीक्रिस्टलाइन एल्यूमिना सिरेमिक, 1.4 जे की पल्स ऊर्जा के साथ एक रूबी लेजर, डिस्क की सतह पर 25 मिमी की फोकल लंबाई के साथ एक केंद्रित लेंस, और लगभग 4 की शक्ति घनत्व प्रदान करता है -106 डब्लू/सेमी2 का उपयोग किया गया। औसतन, 3.2 मिमी मोटी सिरेमिक डिस्क को ड्रिल करने के लिए 1 हर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर पर 40 पल्स की आवश्यकता होती थी। लेज़र पल्स अवधि 0.5 एमएस थी। परिणामी छिद्रों को इनलेट पर लगभग 0.5 मिमी और आउटलेट पर 0.1 मिमी के व्यास के साथ पतला किया गया था। यह देखा जा सकता है कि छेद की गहराई और औसत व्यास का अनुपात लगभग 11:1 है, जो छेद ड्रिलिंग के अन्य तरीकों के समान अनुपात से काफी अधिक है। साधारण सामग्रियों के लिए, लेजर ड्रिलिंग के दौरान यह अनुपात 50:1 हो सकता है।

ड्रिलिंग क्षेत्र से दहन उत्पादों और तरल चरण को हटाने के लिए, हवा या अन्य गैसों के साथ उड़ाने का उपयोग किया जाता है। उत्पादों की अधिक कुशल ब्लोइंग तब होती है जब नमूने के सामने की ओर से ब्लोइंग और पीछे की ओर से वैक्यूम का संयोजन होता है। इसी तरह की योजना का उपयोग 5 मिमी मोटी तक सिरेमिक में छेद ड्रिल करने के लिए किया गया था। हालाँकि, इस मामले में तरल चरण का प्रभावी निष्कासन थ्रू होल के बनने के बाद ही होता है।

तालिका में चित्र 7 कुछ गैर-धातु सामग्रियों में छेद के मापदंडों और उनके प्रसंस्करण मोड को दर्शाता है।

सामग्री	छेद पैरामीटर	प्रसंस्करण मोड
	व्यास, मिमी	गहराई, मिमी	गहराई से व्यास का अनुपात	ऊर्जा, जे	नाड़ी अवधि	फ्लक्स घनत्व, डब्ल्यू/सेमी2	प्रति छेद दालों की संख्या
मिट्टी के पात्र

कठोर सतहों में छेद की लेजर ड्रिलिंग

छिद्रों की लेजर ड्रिलिंग में सामग्री को गर्म करना, वाष्पीकरण और पिघलना जैसी भौतिक प्रक्रियाएं शामिल हैं। यह माना जाता है कि वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप छेद की गहराई बढ़ जाती है, और दीवारों के पिघलने और अतिरिक्त वाष्प दबाव द्वारा तरल के विस्थापन के परिणामस्वरूप व्यास में वृद्धि होती है।

लगभग 2 माइक्रोमीटर की सहनशीलता के साथ सटीक छेद बनाने के लिए, एनएस और पीएस रेंज में बहुत कम पल्स वाले लेजर का उपयोग किया जाता है। आपको एक निश्चित स्तर पर छेद के व्यास को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, अर्थात। इससे दीवारें गर्म और पिघलती नहीं हैं, जो छेद के व्यास में वृद्धि के लिए जिम्मेदार होती हैं, बल्कि ठोस चरण से सामग्री के वाष्पीकरण की ओर ले जाती हैं। इसके अलावा, एनएस और पीएस पल्स रेंज वाले लेजर का उपयोग छेद की साइड सतहों पर ठोस तरल चरण की उपस्थिति को काफी कम कर सकता है।

फिलहाल, छेदों की लेजर ड्रिलिंग को लागू करने के लिए कई तरीके हैं: एकल पल्स ड्रिलिंग में एकल पल्स का उपयोग किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप एक छेद ड्रिल किया जाता है। इस विधि का लाभ गति है। नुकसान: छेद की गहराई बढ़ने के साथ थर्मल ऊर्जा के हस्तांतरण में कमी के कारण उच्च पल्स ऊर्जा, कम मोटाई और छेद का विहित आकार।

इम्पैक्ट ड्रिलिंग में, महत्वहीन अवधि और ऊर्जा के कई लेजर पल्स के प्रभाव में एक छेद बनाया जाता है।

लाभ: गहरे छेद (लगभग 100 मिमी) बनाने की क्षमता, छोटे व्यास के छेद प्राप्त करना। इस विधि का नुकसान लंबी ड्रिलिंग प्रक्रिया है।

रिंग ड्रिलिंग कई लेजर पल्स के प्रभाव में होती है। सबसे पहले, लेजर हथौड़ा प्रारंभिक छेद को ड्रिल करता है। फिर वह वर्कपीस पर बढ़ते गोलाकार पथ में कई बार घूमकर शुरुआती छेद को बड़ा करता है। अधिकांश पिघली हुई सामग्री को छेद से नीचे की दिशा में बाहर निकाला जाता है। गोलाकार ड्रिलिंग के विपरीत, सर्पिल ड्रिलिंग में प्रारंभिक छेद बनाना शामिल नहीं होता है। पहले स्पंदन से, लेज़र सामग्री के पार एक गोलाकार पथ पर चलता है। इस गति से बड़ी मात्रा में सामग्री ऊपर आती है। सर्पिल सीढ़ी की तरह चलते हुए, लेजर छेद को गहरा कर देता है। लेजर के सामग्री से गुजरने के बाद, कई और सर्कल बनाए जा सकते हैं। वे छेद के निचले हिस्से को चौड़ा करने और किनारों को चिकना करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। ट्विस्ट ड्रिलिंग से उच्च गुणवत्ता वाले बहुत बड़े और गहरे छेद बनते हैं। लाभ: उच्च गुणवत्ता के बड़े और गहरे छेद प्राप्त करना।

लेजर ड्रिलिंग के लाभ: छोटे छेद (100 माइक्रोन से कम) उत्पन्न करने की क्षमता, एक कोण पर छेद करने की आवश्यकता, बहुत कठोर सामग्रियों में छेद ड्रिल करना, गैर-गोल छेद बनाने की क्षमता, उच्च प्रक्रिया उत्पादकता, कम तापीय प्रभाव सामग्री पर (पल्स अवधि में कमी के साथ, हीटिंग सामग्री कम हो जाती है), गैर-संपर्क विधि जो नाजुक सामग्री (हीरा, चीनी मिट्टी के बरतन, फेराइट, नीलमणि क्रिस्टल, कांच) की ड्रिलिंग की अनुमति देती है, उच्च प्रक्रिया स्वचालन, लंबी सेवा जीवन और प्रक्रिया स्थिरता।

यह कार्य विभिन्न कठोर सतहों पर छेदों की लेजर ड्रिलिंग के इष्टतम तरीकों की खोज के लिए समर्पित है।

प्रयोगों को अंजाम देने के लिए 1064 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ एक अवरक्त स्पंदित एनडी: YAG लेजर का उपयोग किया गया था। 110 डब्ल्यू की अधिकतम लेजर शक्ति, 10 किलोहर्ट्ज़ की पल्स पुनरावृत्ति दर और 84 एनएस की पल्स अवधि के साथ, इस कार्य में छेद प्रभाव ड्रिलिंग द्वारा उत्पादित किए गए थे। लेज़र ड्रिलिंग के दौरान, लेज़र विकिरण शक्ति 3.7 W से 61.4 W तक भिन्न थी, और नमूना सतह पर लेज़र स्पॉट का व्यास 2 मिमी से 4 मिमी तक भिन्न था।

छेदों की लेजर ड्रिलिंग निम्नलिखित कठोर सतहों पर की गई: प्लास्टिक (पीला), कार्बन फाइबर, एल्यूमीनियम, मोटाई क्रमशः 1, 22, 3 मिमी। लेजर ड्रिलिंग छेद धातु

लेजर सतह ड्रिलिंग की गुणवत्ता निम्नलिखित मापदंडों से काफी प्रभावित होती है: औसत लेजर विकिरण शक्ति, नमूने की सतह पर लेजर स्पॉट व्यास, सामग्री के भौतिक गुण (सतह द्वारा लेजर विकिरण के अवशोषण का गुणांक, पिघलने का तापमान), लेजर विकिरण तरंग दैर्ध्य, पल्स अवधि और लेजर ड्रिलिंग विधि (एकल पल्स, प्रभाव ड्रिलिंग, आदि)।

तालिका 1 विभिन्न कठोर सतहों पर लेजर ड्रिलिंग मोड दिखाती है।

विभिन्न सतहों पर लेजर ड्रिलिंग छेद के लिए मोड

अत्यधिक नाजुक सामग्रियों की लेजर ड्रिलिंग

लेजर ड्रिलिंगव्यापक रूप से न केवल कठोर और अति कठोर सामग्रियों में, बल्कि बढ़ी हुई नाजुकता वाली सामग्रियों में भी छेद करने के लिए उपयोग किया जाता है।

के लिए लेजर छेद ड्रिलिंगवर्तमान में वे स्पंदित YAG-Nd लेजर के आधार पर निर्मित क्वांट-11 इंस्टॉलेशन का उपयोग करते हैं। लेजर वेल्डिंग भी स्पंदित लेजर से केंद्रित विकिरण की वेल्डिंग क्रिया पर आधारित है। इसके अलावा, सीम और स्पॉट वेल्डिंग दोनों का उपयोग किया जाता है

के दौरान मुख्य प्रक्रियाएँ लेज़र गैर-धातु सामग्री की ड्रिलिंग करते समय, साथ ही काटते समय, लेजर विकिरण क्षेत्र से हीटिंग, पिघलना और वाष्पीकरण होता है। इन प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए, फोकल स्पॉट में ऑप्टिकल सिस्टम द्वारा निर्मित 106 - 107 W/cm2 की शक्ति घनत्व होना आवश्यक है। इस मामले में, सामग्री के वाष्पीकरण के कारण छेद की गहराई बढ़ती है; अतिरिक्त वाष्प दबाव के कारण दीवारें पिघल रही हैं और तरल अंश बाहर निकल रहा है। घरेलू उद्योग वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग कर रहा है हीरों में छेदों की लेजर ड्रिलिंग, ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान छेदों के निर्माण पर उच्च परिशुद्धता और नियंत्रण प्रदान करती है।

जबकि, 0 25 मिमी से कम व्यास वाले धातु ड्रिल के साथ छेद करना एक कठिन व्यावहारिक कार्य है लेजर ड्रिलिंगआपको काफी उच्च प्लेसमेंट सटीकता के साथ, विकिरण तरंग दैर्ध्य के अनुरूप व्यास वाले छेद प्राप्त करने की अनुमति देता है।

प्रयोगों से यह ज्ञात हुआ है कि पतली धातु प्लेटों की सटीक लेजर कटिंग की तकनीकी विशेषताएं और विशेषताएं सामान्य तौर पर प्रक्रियाओं की तकनीकी विशेषताओं के समान स्थितियों और कारकों द्वारा निर्धारित की जाती हैं। मल्टी-पल्स लेजर ड्रिलिंग . पतली धातु की प्लेटों में थ्रू कट की औसत चौड़ाई आमतौर पर नमूने की पूरी लंबाई के साथ 30 - 50 माइक्रोन होती है, उनकी दीवारें लगभग समानांतर होती हैं, और सतह में बड़े दोष या विदेशी समावेशन नहीं होते हैं। स्पंदित विकिरण काटने की विशेषताओं में से एक तथाकथित कैनालाइज़ेशन प्रभाव की संभावना है। यह प्रभाव इसकी दीवार से पुन: परावर्तन के माध्यम से पिछले दालों द्वारा निर्मित चैनल में एक उच्च-गुणवत्ता (विवर्तन) किरण के प्रवेश में व्यक्त किया जाता है। एक नए चैनल का निर्माण तब शुरू होता है जब संपूर्ण विवर्तन किरण पिछले एक की रूपरेखा से परे विस्थापित हो जाती है। यह प्रक्रिया अंतिम कट दीवार खुरदरापन निर्धारित करती है और मल्टी-पास मशीनिंग के दौरान पैटर्न अस्थिरता की भरपाई करके काटने की सटीकता को स्थिर कर सकती है। इस मामले में, कटे हुए किनारों का खुरदरापन आमतौर पर 4 - 5 माइक्रोन से अधिक नहीं होता है, जिसे काफी संतोषजनक माना जा सकता है।

लेज़र मानक के अनुसार खर्च किए गए डाई को अगले बड़े व्यास तक रफ फिनिशिंग जैसे ऑपरेशन भी करते हैं। यदि यांत्रिक ड्रिलिंग के साथ इस ऑपरेशन में लगभग 20 घंटे लगते हैं, तो साथ लेजर ड्रिलिंग में, केवल कुछ दर्जन पल्स की आवश्यकता होती है। एक पासे को रफ करने में कुल समय अंतराल लगभग 15 मिनट है।

छेद करना संभवतः लेज़र प्रौद्योगिकी के पहले क्षेत्रों में से एक है। फिलहाल प्रक्रिया लेजर ड्रिलिंग लेजर प्रौद्योगिकी का एक स्वतंत्र क्षेत्र बनता जा रहा है और घरेलू और विदेशी उद्योग में महत्वपूर्ण हिस्सेदारी रखता है। जिन सामग्रियों को लेजर बीम का उपयोग करके ड्रिल किया जा सकता है उनमें गैर-धातुएं जैसे हीरे, रूबी पत्थर, फेराइट्स, सिरेमिक आदि शामिल हैं, जिनमें पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके छेद करना मुश्किल या अप्रभावी है।

हालाँकि, मोटी सामग्री में छेद करते समय, एकल उच्च-ऊर्जा पल्स को प्राथमिकता दी जाती है। लेजर बीम को डायाफ्राम करने से आकार के छेद प्राप्त करना संभव हो जाता है, लेकिन पतली फिल्मों और गैर-धातु सामग्री को संसाधित करते समय इस विधि का अधिक बार उपयोग किया जाता है। उस मामले में, कोकब एललेजर ड्रिलिंग 0.5 मिमी से कम मोटाई वाली पतली शीटों में उत्पादित किया जाता है, इस प्रक्रिया में कुछ एकीकरण होता है, जिसमें यह तथ्य शामिल होता है कि 0.001 से 0.2 मिमी व्यास वाले छेद अपेक्षाकृत कम शक्तियों पर सभी धातुओं में उत्पादित किए जा सकते हैं। बड़ी मोटाई के लिए, चित्र के अनुसार। 83, स्क्रीनिंग प्रभाव के कारण गैर-रैखिकता प्रकट होती है।

पहले भी, यह नोट किया गया था कि लचीले पीसीबी के उपयोग से उनकी विश्वसनीयता बढ़ जाती है, डिवाइस असेंबली का समय सैकड़ों घंटे कम हो जाता है, और एमईए में कठोर पीसीबी के उपयोग की तुलना में वॉल्यूम और वजन में 2-4 गुना वृद्धि होती है। अब लचीले पीसीबी के विकास में पहले से मौजूद बाधा, अर्थात् पारंपरिक पीसीबी के साथ काम करने के आदी डिजाइनरों की प्रसिद्ध रूढ़िवादिता को एक बीत चुका चरण माना जा सकता है। साथ ही, क्रिस्टल धारक में पीसीबी और उस पर स्थापित एलएसआई के बीच यांत्रिक तनाव को कम करने का कार्य सरल हो जाता है, और यह प्राप्त करना भी संभव हो जाता है इंटरलेयर स्विचिंग के लिए 125 माइक्रोन (पारंपरिक पीसीबी में 800 माइक्रोन के बजाय) के व्यास के साथ सबमिनीचर छेदों की लेजर ड्रिलिंग, उन्हें लगातार तांबे से भरकर। अंत में, लचीला पॉलीमाइड पीसीबी पारदर्शी है, जो आपको सावधानीपूर्वक चयनित प्रकाश स्थितियों के तहत प्रत्येक परत में सभी सोल्डर जोड़ों का निरीक्षण करने की अनुमति देता है।

निष्कर्ष

अंत में, मैं आधुनिक उत्पादन में लेजर प्रौद्योगिकियों को पेश करने के कुछ सामान्य मुद्दों पर ध्यान देना चाहूंगा।

लेज़र तकनीकी स्थापना बनाने का पहला चरण तकनीकी विशिष्टताओं का विकास है। कई मामलों में, ग्राहक इसे सुरक्षित रखने की कोशिश करते हैं और ऐसी विशेषताओं को शामिल करते हैं जो वास्तविक उत्पादन आवश्यकताओं से कहीं अधिक होती हैं। परिणामस्वरूप, उपकरण की लागत 30-50% बढ़ जाती है। विरोधाभासी रूप से, इसका कारण, एक नियम के रूप में, लेजर सिस्टम की सापेक्ष उच्च लागत है। कई व्यापारिक नेता इस प्रकार तर्क देते हैं:

"...अगर मैं नए महंगे उपकरण खरीदता हूं, तो इसकी विशेषताएं उन मानदंडों से अधिक होनी चाहिए जो इस समय आवश्यक हैं, "शायद" किसी दिन मुझे इसकी आवश्यकता होगी..."। परिणामस्वरूप, उपकरण की संभावित क्षमताओं का कभी उपयोग नहीं किया जाता है, और इसके भुगतान का समय बढ़ जाता है।

इस दृष्टिकोण का एक उदाहरण भागों के यांत्रिक अंकन से लेजर अंकन तक संक्रमण है। अंकन के लिए मुख्य मानदंड शिलालेख के विपरीत और घर्षण के प्रतिरोध हैं। कंट्रास्ट उत्कीर्णन रेखा की चौड़ाई और गहराई के अनुपात से निर्धारित होता है। यांत्रिक उत्कीर्णन के लिए न्यूनतम लाइन चौड़ाई लगभग 0.3 मिमी है। एक विपरीत शिलालेख प्राप्त करने के लिए, इसकी गहराई लगभग 0.5 मिमी होनी चाहिए। इसलिए, कई मामलों में, लेजर इंस्टॉलेशन के लिए तकनीकी विशिष्टताओं को तैयार करते समय, इन मापदंडों को ध्यान में रखा जाता है। लेकिन लेजर उत्कीर्णन के लिए लाइन की चौड़ाई क्रमशः 0.01-0.03 मिमी है, शिलालेख की गहराई 0.05 मिमी बनाई जा सकती है, अर्थात। यांत्रिक से कम परिमाण का क्रम। इसलिए, लेजर शक्ति और अंकन समय के बीच संबंध को सिस्टम की लागत के सापेक्ष अनुकूलित किया जा सकता है। परिणामस्वरूप, लेजर सिस्टम की कीमत कम हो जाती है, और इसके परिणामस्वरूप, इसका भुगतान समय कम हो जाता है।

कई मामलों में लेजर प्रौद्योगिकियों की शुरूआत मौलिक रूप से नए तरीकों का उपयोग करके "पुरानी" समस्याओं को हल करना संभव बनाती है। इसका एक उत्कृष्ट उदाहरण सुरक्षात्मक शिलालेखों, टिकटों आदि का अनुप्रयोग है। जालसाजी से सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए उत्पादों पर। लेजर तकनीक की क्षमताएं शिलालेख में एक पंक्ति द्वारा सुरक्षा शिलालेख की पहचान करना संभव बनाती हैं। क्रिप्टोग्राफ़िक तरीकों का उपयोग करने की क्षमता जालसाजी के खिलाफ "गतिशील" सुरक्षा को लागू करना संभव बनाती है, अर्थात। समग्र पैटर्न को बनाए रखते हुए, एक निश्चित समय के बाद कुछ तत्व बदल जाते हैं, जिन्हें केवल विशेषज्ञों या विशेष उपकरणों द्वारा ही पहचाना जा सकता है। उत्कीर्णन रेखा के किनारों पर धातु उत्सर्जन से लेजर के साथ एक छोटा किनारा (3-10 माइक्रोन) बनाने की क्षमता यांत्रिक जालसाजी विधियों के लिए दुर्गम है। ऐसी तकनीकों का एकीकृत उपयोग जालसाजी की संभावना को कम करता है और इसे आर्थिक रूप से लाभहीन बनाता है।

तकनीकी विकास के इस चरण में लेजर प्रौद्योगिकियों की शुरूआत ("जंगली" पूंजीवाद से सामान्य उत्पादन में संक्रमण) जिसे उच्च तकनीक उत्पादन कहा जाता है, उसके गठन की शुरुआत के लिए विकल्पों में से एक है। वे छोटे उद्यम जो इस प्रकार की कई लेजर प्रणालियों का उपयोग करते हैं, उन्होंने मात्रा से गुणवत्ता में संक्रमण की द्वंद्वात्मकता के नियम की पुष्टि की है। नए उपकरण की सर्विसिंग के लिए मौलिक रूप से नए तरीकों की आवश्यकता होती है, जिसके लिए आमतौर पर कर्मचारियों से अधिक ध्यान देने और उस कमरे में "स्वच्छता" बनाए रखने की आवश्यकता होती है जहां यह स्थित है। वे। उत्पादन संस्कृति के गुणात्मक रूप से नए स्तर पर परिवर्तन हो रहा है। इस मामले में, आमतौर पर, कर्मचारियों की संख्या कम हो जाती है, और उद्यम प्रबंधक "कार्य सामूहिक" के नहीं, बल्कि उद्यम के काम के अनुकूलन के काम को व्यवस्थित करने के मुद्दों को हल करना शुरू करते हैं, जिसमें कर्मचारी केवल एक अभिन्न अंग होते हैं तकनीकी प्रक्रिया. भले ही भविष्य में इस उत्पादन में लेजर तकनीक का उपयोग किया जाएगा या नहीं, प्राप्त अनुभव और गठित संस्कृति कहीं गायब नहीं होगी। इसे ही बाहरी पर्यवेक्षक आमतौर पर तकनीकी या वैज्ञानिक-तकनीकी क्रांति कहते हैं, हालांकि वास्तव में यह एक सामान्य विकासवादी प्रक्रिया है। कई बड़ी प्रौद्योगिकी कंपनियों के विकास के इतिहास से पता चलता है कि विकास के शुरुआती चरणों के दौरान किसी समय, वे सभी एक समान संक्रमण चरण से गुज़रे थे। यह पता चल सकता है कि हम वर्तमान में तकनीकी विकास के एक चरण में हैं जहां नई प्रौद्योगिकियों में अपेक्षाकृत छोटे निवेश से भविष्य में बड़े रिटर्न मिलेंगे। सिनर्जेटिक्स में, स्व-संगठित प्रणालियों का विज्ञान, ऐसी स्थिति "तितली" कानून (आर ब्रैडबरी "और थंडर मारा ...") के अधीन है, जो उस प्रक्रिया का वर्णन करता है जब अतीत या वर्तमान में छोटे परिवर्तन होते हैं भविष्य में वैश्विक परिणामों के लिए।

प्रयुक्त साहित्य की सूची

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लेज़र प्रौद्योगिकियाँ सामग्रियों के औद्योगिक प्रसंस्करण में हमेशा से अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने में सक्षम हैं। वे कटिंग, वेल्डिंग, ड्रिलिंग, थर्मल सतह मशीनिंग, स्क्रिबिंग और अन्य कार्यों को सफलतापूर्वक करते हैं। इसके फायदों में उच्च उत्पादकता, उत्तम गुणवत्ता, पहुंच से बाहर स्थानों या बहुत छोटी सतहों पर किए जाने वाले कार्यों की विशिष्टता शामिल है। लेजर कॉम्प्लेक्स की स्थिति और फोकस के लिए स्वचालित प्रणालियाँ उनके अनुप्रयोग को और भी अधिक कुशल बनाती हैं और संचालन में आसानी उत्पादन प्रक्रियाओं में उनके व्यापक कार्यान्वयन के लिए पूर्व शर्त बनाती है।

एस.एन. कोलपाकोव, ए.ए. स्वीकार्य,
ऑल्ट लेजर एलएलसी, खार्कोव

वर्तमान में, लेजर कई तकनीकी कार्यों को सफलतापूर्वक करता है, जैसे मुख्य रूप से काटना, वेल्डिंग करना, छेद करना, सतह का ताप उपचार, स्क्रिबिंग, मार्किंग, उत्कीर्णन इत्यादि, और कुछ मामलों में अन्य प्रकार के प्रसंस्करण पर लाभ प्रदान करता है। इस प्रकार, सामग्रियों में ड्रिलिंग छेद तेजी से पूरा किया जा सकता है, और असमान सामग्रियों की स्क्रिबिंग अधिक उन्नत है। इसके अलावा, कुछ प्रकार के ऑपरेशन जो पहले बढ़ी हुई श्रम तीव्रता के कारण असंभव थे, बड़ी सफलता के साथ किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, सामग्री की वेल्डिंग और छेद की ड्रिलिंग कांच के माध्यम से निर्वात या विभिन्न गैसों के वातावरण में की जा सकती है

औद्योगिक सामग्री प्रसंस्करण उन क्षेत्रों में से एक बन गया है जहां लेजर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। लेजर के आगमन से पहले, प्रसंस्करण के लिए मुख्य ताप स्रोत एक गैस टॉर्च, एक इलेक्ट्रिक आर्क डिस्चार्ज, एक प्लाज्मा आर्क और एक इलेक्ट्रॉन बीम थे। उच्च ऊर्जा उत्सर्जित करने वाले लेज़रों के आगमन के साथ, संसाधित सतह पर प्रकाश प्रवाह की उच्च घनत्व बनाना संभव हो गया। प्रकाश स्रोतों के रूप में लेजर की भूमिका, निरंतर, स्पंदित या विशाल पल्स मोड में काम करते हुए, संसाधित होने वाली सामग्री की सतह पर इसे गर्म करने, पिघलाने या वाष्पित करने के लिए पर्याप्त शक्ति घनत्व प्रदान करना है, जो कि लेजर तकनीक का आधार है।

वर्तमान में, लेजर कई तकनीकी कार्यों को सफलतापूर्वक करता है, जैसे मुख्य रूप से काटना, वेल्डिंग, ड्रिलिंग छेद, सतह का ताप उपचार, स्क्रिबिंग, मार्किंग, उत्कीर्णन इत्यादि, और कुछ मामलों में अन्य प्रकार के प्रसंस्करण पर लाभ प्रदान करता है। इस प्रकार, सामग्रियों में ड्रिलिंग छेद तेजी से पूरा किया जा सकता है, और असमान सामग्रियों की स्क्रिबिंग अधिक उन्नत है। इसके अलावा, कुछ प्रकार के ऑपरेशन जिन्हें पहले कठिन पहुंच के कारण करना असंभव था, बड़ी सफलता के साथ किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, सामग्री की वेल्डिंग और छेद की ड्रिलिंग कांच के माध्यम से वैक्यूम या विभिन्न गैसों के वातावरण में की जा सकती है।

शब्द "लेजर" अंग्रेजी वाक्यांश लाइट एम्प्लीफिकेशन बाय स्टिम्युलेटेड एमिशन ऑफ रेडिएशन के शुरुआती अक्षरों से बना है, जिसका रूसी में अनुवाद किया गया है: उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से प्रकाश का प्रवर्धन। . शास्त्रीय रूप से, ऐसा हुआ कि प्रसंस्करण सामग्री के लिए लेजर प्रौद्योगिकियों का वर्णन करते समय, मुख्य ध्यान केवल लेजर, उनके संचालन के सिद्धांतों और तकनीकी मानकों पर ही दिया जाता है। हालाँकि, सामग्री के लेजर आयामी प्रसंस्करण की किसी भी प्रक्रिया को लागू करने के लिए, लेजर के अलावा, एक बीम फोकसिंग सिस्टम, वर्कपीस की सतह के साथ बीम की गति को नियंत्रित करने के लिए एक उपकरण या उत्पाद के सापेक्ष स्थानांतरित करने के लिए एक उपकरण बीम, एक गैस इंजेक्शन प्रणाली, ऑप्टिकल मार्गदर्शन और पोजिशनिंग सिस्टम, और नियंत्रण सॉफ्टवेयर भी लेजर कटिंग, उत्कीर्णन आदि की आवश्यक प्रक्रियाएं हैं। ज्यादातर मामलों में, लेजर की सीधे सेवा करने वाले उपकरणों और प्रणालियों के मापदंडों का चुनाव भी कम महत्वपूर्ण नहीं है लेज़र के मापदंडों की तुलना में। उदाहरण के लिए, 10 मिमी से कम व्यास वाले बीयरिंग या सटीक लेजर स्पॉट वेल्डिंग को चिह्नित करने के लिए, उत्पाद की स्थिति और फोकस पर खर्च किया गया समय परिमाण के एक से दो आदेशों तक उत्कीर्णन या वेल्डिंग के समय से अधिक होता है (एक बीयरिंग को चिह्नित करने के लिए आवश्यक समय) लगभग 0.5 सेकंड है)। इसलिए, स्वचालित पोजिशनिंग और फोकसिंग सिस्टम के उपयोग के बिना, कई मामलों में लेजर कॉम्प्लेक्स का उपयोग आर्थिक रूप से अव्यावहारिक हो जाता है। कारों के साथ लेजर सिस्टम की सादृश्यता से पता चलता है कि लेजर एक इंजन के कार्य करता है। इंजन कितना भी अच्छा क्यों न हो, पहिए और अन्य सभी चीजों के बिना कार नहीं चलेगी।

लेजर प्रौद्योगिकी प्रणालियों को चुनने में एक अन्य महत्वपूर्ण कारक उनके रखरखाव में आसानी है। जैसा कि अभ्यास से पता चला है, ऑपरेटरों के पास ऐसे उपकरणों की सर्विसिंग के लिए कम योग्यता होती है। इसका एक कारण यह है कि ज्यादातर मामलों में पुरानी तकनीकी प्रक्रियाओं (उत्पादों के प्रभाव और रासायनिक अंकन, यांत्रिक उत्कीर्णन, मैनुअल वेल्डिंग, मैनुअल अंकन, आदि) को बदलने के लिए लेजर सिस्टम स्थापित किए जाते हैं। उद्यमों के प्रबंधक जो अपने उत्पादन का आधुनिकीकरण करते हैं, एक नियम के रूप में, नैतिक कारणों से, पुराने उपकरणों को नए के साथ बदलकर, पुराने (शाब्दिक और आलंकारिक रूप से) सेवा कर्मियों को पीछे छोड़ देते हैं। इसलिए, इसके विकास की दी गई प्रारंभिक शर्तों (सोवियत गणराज्यों के बाद) के तहत लेजर तकनीकी प्रणालियों को उत्पादन में पेश करने के लिए, उच्चतम संभव स्तर के स्वचालन और प्रशिक्षण में आसानी प्रदान करना आवश्यक है। हमें इस तथ्य को नजरअंदाज नहीं करना चाहिए कि अकुशल कर्मियों का वेतन प्रशिक्षित विशेषज्ञ से कम है। इसलिए, उच्च योग्य कर्मियों को आमंत्रित करने की तुलना में रखरखाव में आसानी की संभावना के साथ जटिल उपकरण खरीदना अधिक आर्थिक रूप से लाभदायक है।

इस प्रकार, आधुनिक उत्पादन में लेजर प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने के कार्य को न केवल लेजर के तकनीकी मानकों के दृष्टिकोण से माना जाना चाहिए, बल्कि उपकरण और सॉफ्टवेयर की विशेषताओं को भी ध्यान में रखना चाहिए, जो विशिष्ट का उपयोग करना संभव बनाता है किसी विशेष तकनीकी समस्या को हल करने के लिए लेजर के गुण।

सामग्री के आयामी प्रसंस्करण के लिए डिज़ाइन किया गया कोई भी लेजर सिस्टम निम्नलिखित मापदंडों द्वारा विशेषता है:

• प्रसंस्करण की गति (काटने, उत्कीर्णन, आदि);
• संकल्प;
• प्रसंस्करण सटीकता;
• कार्य क्षेत्र का आकार;
• प्रसंस्करण सामग्री की श्रेणी (लौह धातु, अलौह धातु, लकड़ी, प्लास्टिक, आदि);
• प्रसंस्करण के लिए इच्छित उत्पादों के आकार और वजन की सीमा;
• उत्पाद विन्यास (उदाहरण के लिए, सपाट, बेलनाकार, लहरदार सतहों पर उत्कीर्णन);
• निष्पादित कार्यों को बदलने के लिए आवश्यक समय (उत्कीर्णन पैटर्न में बदलाव, कटिंग लाइन कॉन्फ़िगरेशन, प्रसंस्करण सामग्री में बदलाव, आदि);
• उत्पाद की स्थापना और स्थिति का समय;
• पर्यावरणीय स्थितियों के पैरामीटर (तापमान सीमा, आर्द्रता, धूल) जिसमें सिस्टम संचालित किया जा सकता है;
• सेवा कर्मियों की योग्यता के लिए आवश्यकताएँ।

इन मापदंडों के आधार पर, लेजर और बीम स्कैनिंग डिवाइस के प्रकार का चयन किया जाता है, उत्पाद फास्टनर का डिज़ाइन विकसित किया जाता है, संपूर्ण सिस्टम के स्वचालन का स्तर विकसित किया जाता है, ड्राइंग तैयार करने के लिए विशेष कार्यक्रम लिखने की आवश्यकता का मुद्दा फ़ाइलें, कटिंग लाइन आदि का निर्णय लिया जाता है।

प्रसंस्करण की प्रकृति निर्धारित करने वाली मुख्य तकनीकी विशेषताएं लेजर के ऊर्जा पैरामीटर हैं - ऊर्जा, शक्ति, ऊर्जा घनत्व, पल्स अवधि, विकिरण की स्थानिक और अस्थायी संरचनाएं, फोकसिंग स्पॉट में विकिरण शक्ति घनत्व का स्थानिक वितरण, फोकसिंग स्थितियां, सामग्री के भौतिक गुण (परावर्तनशीलता, थर्मोफिजिकल गुण, गलनांक, आदि)।

धातुओं में छेद की लेजर ड्रिलिंग

ड्रिलिंग उपकरण के रूप में लेजर का उपयोग करने के लाभ हैं।

ड्रिलिंग उपकरण और सामग्री के बीच कोई यांत्रिक संपर्क नहीं है, साथ ही ड्रिल का टूटना और घिसाव भी नहीं है।

छेद लगाने की सटीकता बढ़ जाती है, क्योंकि लेजर बीम पर ध्यान केंद्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रकाशिकी का उपयोग इसे आवश्यक बिंदु पर लक्षित करने के लिए भी किया जाता है। छिद्रों को किसी भी दिशा में उन्मुख किया जा सकता है।

अन्य ड्रिलिंग विधियों की तुलना में गहराई और ड्रिलिंग व्यास का अधिक अनुपात प्राप्त किया जाता है।

ड्रिलिंग करते समय, साथ ही काटते समय, संसाधित की जा रही सामग्री के गुण ऑपरेशन करने के लिए आवश्यक लेजर मापदंडों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। ड्रिलिंग स्पंदित लेज़रों के साथ की जाती है, जो फ्री-रनिंग मोड में लगभग 1 μs की पल्स अवधि के साथ और क्यू-स्विच्ड मोड में कई दसियों नैनोसेकंड की अवधि के साथ काम करते हैं। दोनों ही मामलों में, सामग्री पर थर्मल प्रभाव, उसका पिघलना और वाष्पीकरण होता है। छेद की गहराई मुख्य रूप से वाष्पीकरण के कारण बढ़ती है, और व्यास दीवारों के पिघलने और निर्मित अतिरिक्त वाष्प दबाव के तहत तरल के प्रवाह के कारण बढ़ता है।

आमतौर पर, बार-बार कम ऊर्जा वाले लेजर पल्स का उपयोग करके वांछित व्यास के गहरे छेद प्राप्त किए जाते हैं। इस मामले में, छेद छोटे टेपर के साथ बनते हैं और उच्च एकल पल्स ऊर्जा से प्राप्त छेद की तुलना में बेहतर गुणवत्ता वाले होते हैं। अपवाद उन सामग्रियों के लिए है जिनमें उच्च वाष्प दबाव बनाने में सक्षम तत्व शामिल हैं। इस प्रकार, उच्च जस्ता सामग्री के कारण स्पंदित लेजर विकिरण के साथ पीतल को वेल्ड करना बहुत मुश्किल है, हालांकि, ड्रिलिंग करते समय, पीतल के कुछ फायदे हैं, क्योंकि जस्ता परमाणु वाष्पीकरण तंत्र में काफी सुधार करते हैं।

चूंकि मल्टी-पल्स मोड आवश्यक ज्यामिति के साथ और निर्दिष्ट आयामों से थोड़े विचलन के साथ बेहतर गुणवत्ता के छेद प्राप्त करना संभव बनाता है, व्यवहार में यह मोड पतली धातुओं और गैर-धातु सामग्री में छेद ड्रिल करते समय व्यापक हो गया है। हालाँकि, मोटी सामग्री में छेद करते समय, एकल उच्च-ऊर्जा पल्स को प्राथमिकता दी जाती है। लेजर बीम को डायाफ्राम करने से आकार के छेद प्राप्त करना संभव हो जाता है, लेकिन पतली फिल्मों और गैर-धातु सामग्री को संसाधित करते समय इस विधि का अधिक बार उपयोग किया जाता है। ऐसे मामले में जहां लेजर ड्रिलिंग 0.5 मिमी से कम मोटाई वाली पतली शीट में की जाती है, प्रक्रिया का कुछ एकीकरण होता है, जिसमें यह तथ्य शामिल होता है कि 0.001 से 0.2 मिमी व्यास वाले छेद सभी धातुओं में बनाए जा सकते हैं। अपेक्षाकृत कम शक्तियाँ।

धातुओं में छेद करने का उपयोग कई मामलों में किया जा सकता है। इस प्रकार, स्पंदित लेजर की सहायता से उच्च गति से घूमने वाले भागों का गतिशील संतुलन किया जा सकता है। स्थानीय स्तर पर सामग्री की एक निश्चित मात्रा को पिघलाकर असंतुलन का चयन किया जाता है। लेजर का उपयोग सामग्री के स्थानीय वाष्पीकरण या सामान्य हीटिंग द्वारा इलेक्ट्रॉनिक तत्वों को फिट करने के लिए भी किया जा सकता है। उच्च शक्ति घनत्व, छोटे स्थान का आकार और छोटी पल्स अवधि लेजर को इन उद्देश्यों के लिए एक आदर्श उपकरण बनाती है।

धातु में छेद करने के लिए उपयोग किए जाने वाले लेजर को केंद्रित बीम में 10 7 -10 8 W/cm 2 के क्रम का शक्ति घनत्व प्रदान करना चाहिए। 0.25 मिमी से कम व्यास वाले धातु ड्रिल के साथ छेद ड्रिल करना एक कठिन व्यावहारिक कार्य है, जबकि लेजर ड्रिलिंग काफी उच्च प्लेसमेंट सटीकता के साथ विकिरण तरंग दैर्ध्य के अनुरूप व्यास वाले छेद प्राप्त करना संभव बनाता है। जनरल इलेक्ट्रिक (यूएसए) के विशेषज्ञों ने गणना की है कि छेदों की लेजर ड्रिलिंग इलेक्ट्रॉन बीम प्रसंस्करण (तालिका 1) की तुलना में अत्यधिक आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी है। वर्तमान में, सॉलिड-स्टेट लेजर का उपयोग मुख्य रूप से ड्रिलिंग छेद के लिए किया जाता है। वे 1000 हर्ट्ज तक पल्स पुनरावृत्ति दर और 1 से 10 3 डब्ल्यू तक निरंतर मोड में बिजली प्रदान करते हैं, पल्स मोड में - सैकड़ों किलोवाट तक, और क्यू-स्विच्ड मोड में - कई मेगावाट तक। ऐसे लेज़रों से प्रसंस्करण के कुछ परिणाम तालिका में दिए गए हैं। 2.

लेजर धातु वेल्डिंग

लेजर वेल्डिंग के विकास में दो चरण थे। प्रारंभ में, स्पॉट वेल्डिंग का विकास किया गया था। यह उस समय शक्तिशाली स्पंदित ठोस-अवस्था लेज़रों की उपलब्धता से समझाया गया था। वर्तमान में, शक्तिशाली गैस सीओ 2 और ठोस-अवस्था एनडी: वाईएजी लेजर की उपलब्धता के साथ, जो निरंतर और स्पंदित-निरंतर विकिरण प्रदान करते हैं, कई मिलीमीटर तक की प्रवेश गहराई के साथ सीम वेल्डिंग संभव है। अन्य प्रकार की वेल्डिंग की तुलना में लेजर वेल्डिंग के कई फायदे हैं। उच्च प्रकाश प्रवाह घनत्व और एक ऑप्टिकल प्रणाली की उपस्थिति में, किसी दिए गए बिंदु पर बड़ी सटीकता के साथ स्थानीय प्रवेश संभव है। यह परिस्थिति दुर्गम क्षेत्रों में, वैक्यूम या गैस से भरे कक्ष में सामग्री को वेल्ड करना संभव बनाती है यदि इसमें लेजर विकिरण के लिए पारदर्शी खिड़कियां हों। वेल्डिंग, उदाहरण के लिए, एक अक्रिय गैस वातावरण वाले कक्ष में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक तत्व विशेष व्यावहारिक रुचि का है, क्योंकि इस मामले में कोई ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया नहीं होती है।

वेल्डिंग भागों में कटिंग की तुलना में काफी कम बिजली घनत्व होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि वेल्डिंग के लिए केवल सामग्री को गर्म करने और पिघलाने की आवश्यकता होती है, यानी, बिजली घनत्व की आवश्यकता होती है जो तीव्र वाष्पीकरण (10 5 -10 6 डब्ल्यू / सेमी 2) के लिए अभी भी अपर्याप्त है, लगभग 10 की पल्स अवधि के साथ - 3 -10 -4 साथ. चूंकि संसाधित की जा रही सामग्री पर केंद्रित लेजर विकिरण एक सतह ताप स्रोत है, तापीय चालकता के कारण गर्मी को वेल्डेड किए जा रहे भागों की गहराई में स्थानांतरित किया जाता है, और प्रवेश क्षेत्र समय के साथ उचित रूप से चयनित वेल्डिंग मोड के साथ बदलता है। अपर्याप्त विद्युत घनत्व के मामले में, वेल्डेड क्षेत्र के प्रवेश में कमी होती है, और उच्च शक्ति घनत्व की उपस्थिति में, धातु का वाष्पीकरण और छिद्रों का निर्माण देखा जाता है।

वेल्डिंग गैस लेजर कटिंग मशीन पर कम शक्ति पर और वेल्डिंग क्षेत्र में अक्रिय गैस के कमजोर इंजेक्शन का उपयोग करके की जा सकती है। लगभग 200 W की CO 2 लेजर शक्ति के साथ, 0.12 मीटर/मिनट की गति से 0.8 मिमी मोटी तक स्टील को वेल्ड करना संभव है; सीम की गुणवत्ता इलेक्ट्रॉन बीम प्रसंस्करण से भी बदतर नहीं है। इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग में वेल्डिंग की गति थोड़ी अधिक होती है, लेकिन इसे निर्वात कक्ष में किया जाता है, जो बड़ी असुविधा पैदा करता है और इसके लिए महत्वपूर्ण समग्र समय लागत की आवश्यकता होती है।

तालिका में चित्र 3 विभिन्न सामग्रियों के सीओ 2 लेजर, शक्ति 250 डब्ल्यू के साथ बट वेल्डिंग पर डेटा दिखाता है।

अन्य सीओ 2 लेजर विकिरण शक्तियों पर, तालिका 1 में दिए गए सीम वेल्डिंग डेटा प्राप्त किया गया था। 4. ओवरलैपिंग, सिरे और कोने को वेल्डिंग करते समय, तालिका में दर्शाए गए वेगों के करीब वेग प्राप्त किए गए, जिसमें बीम से प्रभावित क्षेत्र में वेल्डेड होने वाली सामग्री की पूरी पैठ थी।

लेजर वेल्डिंग सिस्टम असमान धातुओं को वेल्डिंग करने में सक्षम हैं, छोटे लेजर स्पॉट आकार के कारण न्यूनतम थर्मल प्रभाव पैदा करते हैं, और तार-से-तार या तार-से-शीट कॉन्फ़िगरेशन में 20 माइक्रोन से कम व्यास वाले पतले तारों को वेल्डिंग करते हैं।

साहित्य

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निर्माण में उपयोग किए जाने वाले कंक्रीट मिश्रण की संरचना में कुचल पत्थर और बजरी जैसी मोटे सामग्री शामिल हैं। इसके अलावा, कंक्रीट संरचनाओं को मजबूत किया जाता है। इसलिए, ड्रिलिंग करते समय, उपकरण को धातु और पत्थर की बाधाओं को दूर करना होगा। कंक्रीट में ड्रिल किए गए छेद की गुणवत्ता सीधे उपकरण और ड्रिलिंग विधि की सही पसंद पर निर्भर करती है।

सूखी कंक्रीट ड्रिलिंग पानी या किसी अन्य शीतलक के उपयोग के बिना छेद बनाने की प्रक्रिया है। आज हीरे-लेपित उपकरणों के साथ कंक्रीट सतहों की ड्रिलिंग की तुलना में अधिक विश्वसनीय, सुरक्षित और सटीक विधि की कल्पना करना कठिन है। ऐसी ड्रिलिंग विशेष स्थापनाओं के साथ की जाती है, जिसके लिए कुछ निश्चित हैंडलिंग कौशल की आवश्यकता होती है। इसलिए, मदद के लिए उन पेशेवरों की ओर रुख करना बेहतर है जो अच्छी तरह जानते हैं कि इसे जल्दी और कुशलता से कैसे करना है।

हीरे के उपकरण आपको 15 से 1000 मिमी के व्यास और 5 मीटर तक की गहराई के साथ छेद ड्रिल करने की अनुमति देते हैं

ड्रिलिंग का उपयोग करके हल किए गए कार्यों की सूची बहुत विस्तृत है।

मूल रूप से, हीरे की ड्रिलिंग का उपयोग छत और दीवारों में छेद बनाने के लिए किया जाता है:

• हीटिंग पाइप, गैस आपूर्ति, बिजली आपूर्ति;
• अग्नि सुरक्षा प्रणालियाँ;
• वेंटिलेशन सिस्टम और एयर कंडीशनर;
• विभिन्न संचार (इंटरनेट, टेलीफोन, आदि);
• सीढ़ियों के उद्घाटन पर बाड़ और रेलिंग की स्थापना;
• रासायनिक एंकरों की स्थापना;
• स्विमिंग पूल के लिए उपकरणों की स्थापना.

डायमंड ड्रिलिंग तकनीक का उपयोग फर्श और दीवारों में खुले स्थानों को काटने के लिए भी किया जा सकता है।ऐसे मामलों में वेंटिलेशन नलिकाओं, दरवाजों, खिड़कियों और अन्य जरूरतों के लिए जहां इस उद्देश्य के लिए कंक्रीट काटने के लिए विशेष उपकरण का उपयोग करना संभव नहीं है।

इस विधि की तकनीक यह है कि भविष्य के उद्घाटन की परिधि के साथ 130-200 मिमी व्यास वाले छेद ड्रिल किए जाते हैं। फिर उद्घाटन के किनारों को एक हथौड़ा ड्रिल या सीमेंट-रेत मिश्रण का उपयोग करके समतल किया जाता है। इस तथ्य के बावजूद कि इस विधि में बहुत समय लगता है, परिणाम व्यावहारिक रूप से काटने से अलग नहीं है। इस तकनीक को लाइन डायमंड ड्रिलिंग कहा जाता है।

प्रभाव के बिना कंक्रीट की ड्रिलिंग

हीरे की ड्रिलिंग तकनीक हीरे की एक अनूठी विशेषता - इसकी नायाब कठोरता - पर आधारित है। ड्रिलिंग उपकरण के काटने वाले किनारे को हीरे युक्त कोटिंग, तथाकथित "मैट्रिक्स" से लेपित किया जाता है। ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान, उपकरण के हीरे के खंड काटने वाले क्षेत्र में आघात रहित स्थानीय विनाश उत्पन्न करते हैं। कंक्रीट के विनाश के साथ-साथ, मैट्रिक्स का घर्षण भी होता है, लेकिन चूंकि यह बहुस्तरीय है, इसलिए इसकी सतह पर नए हीरे के दाने दिखाई देते हैं और काम करने वाला किनारा लंबे समय तक तेज रहता है।

डायमंड ड्रिलिंग का एक बहुत ही महत्वपूर्ण लाभ है - कंक्रीट की सतह पर कठोर प्रभावों और असहनीय शोर की पूर्ण अनुपस्थिति। ऐसे सकारात्मक गुण बहुमंजिला इमारतों के अपार्टमेंट में मरम्मत कार्य करते समय हीरे की तकनीक को अपरिहार्य बनाते हैं। डायमंड ड्रिलिंग आपको दीवार की सतहों पर दरारों के गठन से बचने की अनुमति देती है, जो जल्दी या बाद में उनकी भार-वहन क्षमता का पूर्ण नुकसान, गर्मी और ध्वनि इन्सुलेशन के स्तर में कमी और ताकत विशेषताओं में गिरावट का कारण बनती है।

चूंकि अखंड निर्माण के दौरान विभिन्न आवश्यकताओं के लिए सभी तकनीकी छेदों को पूर्व-रखना असंभव है, हीटिंग, पानी की आपूर्ति और अन्य संचार पाइप बिछाने के दौरान हीरे के उपकरण के साथ ड्रिलिंग उद्घाटन बनाने का एकमात्र तरीका बन जाता है। ऐसे काम के लिए जैकहैमर का उपयोग करना न केवल आर्थिक रूप से लाभहीन है, बल्कि बेहद असुरक्षित भी है, क्योंकि सुदृढ़ीकरण बेल्ट पर गतिशील भार कंक्रीट सतहों में दरारें पैदा कर सकता है।

किसी भी स्तर के सुदृढीकरण के साथ कंक्रीट को ड्रिल करने की क्षमता के कारण हीरे के उपकरण लोकप्रिय हैं

हीरे की ड्रिलिंग दो तरीकों से की जा सकती है: पानी का उपयोग करना, जो उपकरण के ताप को कम करता है, और "सूखा" भी करता है। तकनीकी रूप से, सूखी ड्रिलिंग बहुत सरल है और इसलिए अधिक सुविधाजनक है। यह "ड्राई कटर" नामक विशेष मुकुट का उपयोग करके किया जाता है। इन मुकुटों के शरीर में छेद होते हैं जो गर्मी अपव्यय प्रदान करते हैं और विरूपण के जोखिम को कम करते हैं।

गीले ड्रिलिंग उपकरणों के विपरीत, जिनमें से हीरे के खंड सोल्डर का उपयोग करके काम की सतह से जुड़े होते हैं, सूखी ड्रिलिंग बिट्स विशेष रूप से लेजर वेल्डिंग का उपयोग करके बनाई जाती हैं।

सूखी ड्रिलिंग में हीरे के खंडों की लेजर वेल्डिंग इतनी महत्वपूर्ण क्यों है? उत्तर बहुत सरल है: शीतलक के उपयोग के बिना ड्रिलिंग क्षेत्र में तापमान बहुत तेज़ी से 600 डिग्री तक बढ़ जाता है।

यह तापमान साधारण सोल्डर का गलनांक होता है, इसलिए इसकी मदद से सोल्डर किया गया खंड आसानी से उड़ जाता है और छेद में ही रह जाता है। काम जारी रखने के लिए, खंड को छेद से हटा दिया जाना चाहिए, क्योंकि इसे ड्रिल करना असंभव है। लेजर वेल्डिंग द्वारा वेल्ड किए गए खंडों वाला एक उपकरण काफी उच्च तापमान का सामना करने में सक्षम है और ऑपरेशन के दौरान "चिकना" नहीं बनता है।

हुस्कवर्ना कंक्रीट सतहों में सूखी ड्रिलिंग छेद के विचार को प्रस्तावित करने वाले पहले लोगों में से एक थे। उन्होंने इस विधि के लिए वैक्यूम क्लीनर से जुड़ने की क्षमता वाला एक विशेष एडाप्टर विकसित किया।

वैक्यूम क्लीनर ड्रिलिंग के दौरान उत्पन्न धूल को हटाता है और साथ ही बिट को ठंडा करता है. चूँकि एडॉप्टर बिट के आधार से जुड़ा होता है, धूल सीधे ड्रिलिंग क्षेत्र में एकत्र होती है और पूरे कमरे में नहीं फैलती है।

शुष्क ड्रिलिंग के लाभ

सूखी हीरे की ड्रिलिंग का मुख्य लाभ उन मामलों में इस पद्धति का उपयोग करने की क्षमता है जहां पानी ठंडा करने का उपयोग अस्वीकार्य है। अलावा, ड्राई ड्रिलिंग मशीन का उपयोग अपेक्षाकृत छोटे स्थानों में किया जा सकता है. गीली विधि के लिए स्थापना एक बहुत बड़े क्षेत्र पर कब्जा करती है, क्योंकि यह एक नियम के रूप में, उपकरण को ठंडा करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रभावशाली पानी की टंकी से सुसज्जित है।

कंक्रीट में छेद करने की सूखी विधि विशेष रूप से तब प्रासंगिक होती है जब कार्य किया जाता है:

• विद्युत तारों के नजदीक में;
• उन स्थानों पर जहां पानी की आपूर्ति नहीं है;
• बढ़िया फिनिश वाले परिसर में;
• निचले कमरों में पानी भर जाने का खतरा है।

दुर्भाग्य से, सूखी विधि के कई नुकसान हैं। मुख्य है अधिकतम उत्पादकता और भार के साथ काम करने में असमर्थता। यह हीरे के खंडों के तेजी से गर्म होने के कारण होता है, जिससे उपकरण की संसाधन तीव्रता में कमी आती है और इसकी तेजी से विफलता होती है। शुष्क विधि के साथ, वायु-भंवर प्रवाह द्वारा उपकरण को ठंडा करने के लिए ड्रिलिंग प्रक्रिया को समय-समय पर बाधित किया जाता है।

सूखी ड्रिलिंग में छिद्रों के व्यास और गहराई की सीमाएँ होती हैं

इस प्रकार, गीली ड्रिलिंग एक बेहतर विधि है, इस तथ्य के बावजूद कि इसके उपयोग में कार्य को व्यवस्थित करने के लिए अतिरिक्त प्रयास शामिल हैं, अर्थात्, पानी की आपूर्ति और जल निकासी का ध्यान रखना आवश्यक है। हालाँकि, पर्याप्त मात्रा में कार्य करते समय, जल आपूर्ति से जुड़े अतिरिक्त प्रयास शुष्क विधि की लागत की तुलना में उतने बोझिल नहीं होंगे। दूसरे शब्दों में, बहुत अधिक प्रयास और समय के साथ ड्रिल करने की तुलना में पानी की आपूर्ति और जल निकासी का ध्यान रखना बहुत आसान है।

प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग किया गया

सूखी ड्रिलिंग के लिए, डायमंड कोर बिट्स का उपयोग किया जाता है जिन्हें अतिरिक्त शीतलन की आवश्यकता नहीं होती है। वायु प्रवाह और उच्च गुणवत्ता वाले स्नेहन के कारण उन्हें ठंडा किया जाता है। मुकुट एक खोखले धातु सिलेंडर जैसा दिखता है। इस कांच के एक सिरे पर हीरे से लेपित एक धार लगी हुई है। क्राउन का दूसरा या पिछला भाग उपयोग किए गए उपकरण में बांधने के लिए है और इसमें एक प्लग है।

ड्रिलिंग के दौरान क्राउन गोलाकार काटने की गति पैदा करता है। ये गतिविधियां उच्च गति और दबाव में होती हैं, इसलिए उपकरण कंक्रीट सतह के वांछित क्षेत्र को बहुत सटीक रूप से नष्ट कर देता है। ड्रिलिंग गति और उपकरण घिसाव सीधे दबाव बल पर निर्भर करता है। बहुत अधिक दबाव से उपकरण तेजी से नष्ट हो जाता है और बहुत कम दबाव से ड्रिलिंग कार्य की गति काफी कम हो जाती है। इसलिए, यांत्रिक बल की सही गणना बहुत महत्वपूर्ण है। इस बल की गणना करते समय, हीरे के खंडों के कुल क्षेत्रफल और संसाधित होने वाली सामग्री के प्रकार को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

हीरे के मुकुटों की बड़ी संख्या में किस्में हैं। उनके आकार के आधार पर उन्हें निम्न में विभाजित किया गया है:

• छोटे आकार का;
• औसत;
• बड़े आकार का;
• एक्स्ट्रा लार्ज।

छोटे मुकुटों में 4-12 मिमी व्यास वाले मुकुट शामिल हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत तारों के लिए छोटे छेद करने के लिए किया जाता है। मध्यम बिट्स का व्यास 35-82 मिमी होता है और इसका उपयोग सॉकेट, छोटे पाइप आदि के लिए ड्रिलिंग छेद के लिए किया जाता है।

150-400 मिमी व्यास वाले बड़े बिट्स का उपयोग स्थायी प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं में छेद करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, उच्च-वोल्टेज विद्युत केबल या सीवर में प्रवेश करने के लिए। 400-1400 मिमी व्यास वाले नोजल का उपयोग काफी शक्तिशाली बुनियादी सुविधाओं के विकास में किया जाता है। वास्तव में, 1400 मिमी मुकुट के लिए सीमा नहीं है।

अनुरोध पर एक बड़ा नोजल बनाया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण पैरामीटर ड्रिलिंग उपकरण की लंबाई भी है। सबसे छोटे नोजल की लंबाई 15 सेमी से अधिक नहीं होती है. मध्यम वर्ग के मुकुटों की लंबाई 400-500 सेमी होती है।

काटने की सतह के आकार के आधार पर, कंक्रीट के लिए निम्नलिखित प्रकार के कोर ड्रिल को प्रतिष्ठित किया जाता है:

• अँगूठी. वे शरीर से जुड़ी अंगूठी के आकार में एक ठोस हीरे की मैट्रिक्स की तरह दिखते हैं। आमतौर पर, ऐसे ड्रिलों का व्यास छोटा होता है, लेकिन कुछ अपवाद भी हैं;
• गियरकोर ड्रिल के सबसे सामान्य प्रकार हैं। ;
• संयुक्त. ऐसे मुकुटों का उपयोग मुख्यतः विशेष प्रकार के कंक्रीट कार्यों के लिए किया जाता है।

गियर बिट्स के काटने वाले हिस्से में अलग-अलग हीरे के तत्व होते हैं, जो 3 से 32 तक हो सकते हैं

जिस सामग्री से खंड बनाए जाते हैं और जिसमें हीरे लगाए जाते हैं उसे बाइंडर कहा जाता है, और पेशेवरों की भाषा में - एक मैट्रिक्स। यह हीरे के खंड को उसका आकार और मजबूती देता है। व्यावहारिक उपयोग के दौरान, मैट्रिक्स को इस तरह से घिसना चाहिए कि "काम करने वाले" हीरे सुस्त होने के बाद टूट जाएं, और नए और तेज हीरे काटने की सतह पर उनके "प्रतिस्थापन" के रूप में कार्य करें।

काटने वाले खंडों के मैट्रिक्स में हीरे के स्थान के आधार पर, मुकुटों को विभाजित किया गया है:

• एकल परत. इस मामले में मैट्रिक्स में डायमंड कटर की केवल एक सतह परत होती है। उनका घनत्व 60 पीसी/कैरेट से अधिक नहीं है। एकल-परत हीरे की युक्तियाँ सबसे अल्पकालिक मानी जाती हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से सुदृढीकरण के बिना कंक्रीट की ड्रिलिंग के लिए किया जाता है;
• बहुपरत. ऐसे मैट्रिक्स में सूक्ष्म-कृन्तकों का घनत्व 120 टुकड़े/कैरेट तक हो सकता है। मल्टीलेयर क्राउन को सेल्फ-शार्पनिंग भी कहा जाता है। जब हीरे की सतह परत घिस जाती है, तो अगली परत उजागर हो जाती है;
• गर्भवती. ऐसे मुकुटों में हीरे के दानों की कई परतों वाला एक मैट्रिक्स भी होता है, लेकिन उनका घनत्व लगभग 40-60 टुकड़े/कैरेट होता है।

हीरे के औजारों की विविधता के बावजूद उनकी संरचना एक समान होती है। एक नियम के रूप में, इसमें एक सहायक धातु निकाय और एक हीरा युक्त परत होती है, जो सीधे सामग्री के साथ संपर्क करती है और उपकरण का आधार बनाती है। यह परत हीरे और धातु पाउडर का मिश्रण है।

बाइंडर की संरचना जितनी अधिक सटीकता से चुनी जाएगी, हीरा उपकरण समग्र रूप से उतना ही अधिक कुशलतापूर्वक और बेहतर ढंग से काम करेगा। बाइंडर बनाने की कोई मानक विधि नहीं है।

प्रत्येक प्रमुख निर्माता प्रत्येक उपकरण के लिए अपना स्वयं का हीरा-असर परत फॉर्मूला विकसित करता है, जिससे इसकी विशिष्टता सुनिश्चित होती है।

निम्नलिखित निर्माताओं से अब सबसे लोकप्रिय उपभोग्य वस्तुएं हैं:

• BOSCH. इस ब्रांड के तहत निर्मित उत्पाद उच्च गुणवत्ता वाले निर्माण कार्य सुनिश्चित करते हैं, क्योंकि वे विश्वसनीय होते हैं और उनकी सेवा का जीवन लंबा होता है;
• Husqvarna. यह निर्माता हीरे के औजारों के निर्माण में नवीन तकनीकों का उपयोग करने के लिए प्रसिद्ध है;
• सेडिमाकंक्रीट के लिए काटने के उपकरण के अग्रणी निर्माताओं में से एक है;
• ROTHENBERGER. यह कंपनी हीरे की ड्रिलिंग उपकरण और उसके लिए घटकों के उत्पादन में लगी हुई है;
• Hiltiबहुत उच्च गुणवत्ता वाले उपकरणों के उत्पादन में माहिर है और लगातार अपनी उत्पादन प्रक्रिया में सुधार करता है;
• लंगर- घरेलू कंपनी. प्रारंभ में, यह विदेशी उपकरणों की बिक्री में लगा हुआ था, लेकिन 2007 से इसने अपने स्वयं के उपकरणों का उत्पादन शुरू कर दिया।

हुस्कवर्ना औद्योगिक कंक्रीट के लिए हीरे की ड्रिलिंग में अग्रणी है

क्राउन का घूमना ड्रिलिंग उपकरण के बल के कारण होता है। बिट को पारंपरिक ड्रिल पर या विशेष इंस्टॉलेशन पर स्थापित किया जा सकता है। इंस्टॉलेशन उपकरण को तेज़ गति से घुमाता है, लेकिन कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। नोजल बस घूमता है और धीरे-धीरे कंक्रीट की सतह पर दबाव डालता है। इस प्रकार, यह कंक्रीट की मोटाई को मिलीमीटर दर मिलीमीटर काटता है।

चूँकि मुकुट अंदर से खोखला है, केवल इसकी दीवारें ही कंक्रीट में कटती हैं। इससे कार्य प्रक्रिया में काफी तेजी आती है और सरलीकरण होता है। मुकुट कुछ ही मिनटों में दीवार की सतह में आवश्यक स्थिति में प्रवेश कर जाएगा, और फिर इसे कंक्रीट के कटे हुए टुकड़े के साथ बाहर खींचने की आवश्यकता होगी।

तकनीकी प्रक्रिया के मुख्य चरण

कंक्रीट संरचनाओं की ड्रिलिंग के लिए कार्य एल्गोरिथ्म इस प्रकार है:

• मुकुट चयन;
• ड्रिलिंग रिग असेंबली;
• कार्य स्थल की तैयारी;
• ड्रिलिंग केंद्र के सटीक संकेत के साथ कामकाजी सतह को चिह्नित करना;
• कार्यशील सतह पर इकाई की स्थापना;
• एक ड्रिल बिट की स्थापना;
• ड्रिलिंग करना;
• ड्रिलिंग का पूरा होना;
• कार्य की गुणवत्ता की जाँच करना।

इंस्टॉलेशन को बहुत सावधानी से असेंबल किया जाना चाहिए। ड्रिलिंग उपकरण के बन्धन पर विशेष ध्यान देने की अनुशंसा की जाती है. यह बहुत महत्वपूर्ण है कि ड्रिलिंग के दौरान आसपास कुछ भी अनावश्यक न हो, इसलिए कार्य स्थल को मलबे और अन्य अनावश्यक वस्तुओं से साफ किया जाना चाहिए। कामकाजी सतह को चिह्नित करना दो प्रतिच्छेदी लंबवत रेखाएँ खींचकर शुरू होता है। फिर उनके केंद्र से आवश्यक व्यास का एक वृत्त बनाया जाता है। यह घेरा मुकुट स्थापित करने का स्थान होगा।

ड्रिलिंग के दौरान कुछ बारीकियों को भी ध्यान में रखना जरूरी है। आरंभ करने के लिए, मुकुट को बहुत सावधानी से समायोजित किया जाना चाहिए, इसे बिल्कुल खींचे गए घेरे के भीतर रखना चाहिए। सबसे पहले, परीक्षण ड्रिलिंग 4-8 सेकंड के लिए की जाती है। यह एक छोटा चैनल बनाता है, जिससे क्राउन स्थापित करना और बड़ी ड्रिलिंग करना आसान हो जाता है।

कार्य प्रक्रिया के अंत में, मुकुट हटा दिया जाता है और पहनने की डिग्री की जाँच की जाती है। कटे हुए छेद का मध्य भाग मुकुट सहित हटा दिया जाता है, लेकिन कभी-कभी इसे क्राउबार या हैमर ड्रिल से थोड़ा सा काटना आवश्यक होता है। एक और दिलचस्प तथ्य यह है कि एक खराब नोजल की मरम्मत एक विशेष कार्यशाला में की जा सकती है। किए गए कार्य की गुणवत्ता सीधे उपयोग किए गए उपकरणों की गुणवत्ता पर निर्भर करती है। सर्वश्रेष्ठ में से कुछ हिल्टी, हुस्कवर्ना, सेडिमा, टायरोलिट जैसे निर्माताओं के ड्रिलिंग रिग माने जाते हैं।

हीरे के उपकरण का सेवा जीवन काफी हद तक उस सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है जिसमें छेद किया जाता है, हीरे के खंड के प्रकार और ड्रिलिंग रिग के सही उपयोग पर। एक नियम के रूप में, बड़े-व्यास वाले मुकुटों का कामकाजी जीवन भी लंबा होता है, जो बड़ी संख्या में हीरे के खंडों से जुड़ा होता है। प्रबलित कंक्रीट की ड्रिलिंग करते समय काटने वाले खंडों की अच्छी संतृप्ति के साथ 200 मिमी व्यास वाले हीरे के बिट्स का औसत संसाधन लगभग 18-20 रैखिक मीटर है।

संस्थापन और उपकरण के गैर-कठोर बन्धन के कारण उपकरण के काटने वाले खंड टूट जाते हैं

इस मामले में, हीरे के खंडों की मुख्य खपत सुदृढीकरण पर काबू पाना है। बिट का अत्यधिक मजबूत या असमान फ़ीड या सपोर्ट पोस्ट को कठोरता से न बांधने पर उसकी धड़कन जैसे कारक बिट के जीवन को बहुत कम कर सकते हैं या यहां तक ​​कि इसे पूरी तरह से नष्ट भी कर सकते हैं।

कंक्रीट की लेजर ड्रिलिंग

इसके आविष्कार के तुरंत बाद औद्योगिक लेजर छेद ड्रिलिंग शुरू हुई। हीरे के दानों में छोटे छेद करने के लिए लेजर का उपयोग 1966 में बताया गया था। 10 मिमी तक की गहराई और एक मिलीमीटर के दसवें से सौवें हिस्से के व्यास वाले छेद बनाते समय लेजर ड्रिलिंग का लाभ सबसे स्पष्ट रूप से प्रकट होता है। यह इस आकार सीमा में है, साथ ही भंगुर और कठोर सामग्रियों की ड्रिलिंग करते समय, लेजर तकनीक का लाभ निर्विवाद है।

आप लेजर से किसी भी सामग्री में छेद कर सकते हैं। इस प्रयोजन के लिए, एक नियम के रूप में, 0.1-30 J की पल्स ऊर्जा वाले स्पंदित लेजर का उपयोग किया जाता है। लेज़र का उपयोग करके, आप विभिन्न क्रॉस-अनुभागीय आकृतियों के साथ अंधा और छेद ड्रिल कर सकते हैं. छेद निर्माण की गुणवत्ता और सटीकता विकिरण पल्स के ऐसे अस्थायी मापदंडों से प्रभावित होती है जैसे कि इसके अग्रणी और अनुगामी किनारों की स्थिरता, साथ ही इसकी स्थानिक विशेषताएं, विकिरण पैटर्न के भीतर कोणीय वितरण और विकिरण तीव्रता के वितरण द्वारा निर्धारित होती हैं। लेज़र एपर्चर का तल.

फिलहाल, उपरोक्त मापदंडों को बनाने के लिए विशेष तरीके हैं, जो आपको विभिन्न आकृतियों के छेद बनाने की अनुमति देते हैं, उदाहरण के लिए, त्रिकोणीय और दी गई गुणवत्ता विशेषताओं के बिल्कुल अनुरूप। उनके अनुदैर्ध्य खंड में छिद्रों का स्थानिक आकार लक्ष्य सतह के सापेक्ष लेंस के फोकल विमान के स्थान के साथ-साथ फोकसिंग सिस्टम के मापदंडों से काफी प्रभावित होता है। इस तरह, बेलनाकार, शंक्वाकार और यहां तक ​​कि बैरल के आकार के छेद भी बनाए जा सकते हैं।

पिछले बीस वर्षों में लेजर विकिरण की शक्ति में तीव्र वृद्धि हुई है। यह एक नई वास्तुकला (फाइबर और डायोड लेजर) के कॉम्पैक्ट लेजर के आगमन और आगे के विकास के कारण है। 1 किलोवाट से अधिक की शक्ति वाले उत्सर्जकों की सापेक्ष सस्तीता ने विभिन्न क्षेत्रों में अनुसंधान में लगे विशेषज्ञों के लिए उनकी व्यावसायिक उपलब्धता सुनिश्चित की है। इन अध्ययनों के परिणामस्वरूप, कंक्रीट और प्राकृतिक पत्थरों जैसी कठोर सामग्रियों को काटने और ड्रिलिंग के लिए उच्च शक्ति वाले लेजर विकिरण का उपयोग किया जाने लगा।

मौजूदा कंक्रीट की इमारतों में छेद बनाते समय शोर और कंपन से मुक्त लेजर तकनीक का उपयोग भूकंपीय क्षेत्रों में सबसे प्रभावी ढंग से किया जाता है। उनका उपयोग वहां स्टील संबंधों के साथ जीर्ण-शीर्ण घरों को मजबूत करने के साथ-साथ वास्तुशिल्प स्मारकों की बहाली के दौरान किया जाता है। परमाणु उद्योग में, पहले से ही निष्क्रिय हो चुकी कंक्रीट परमाणु संरचनाओं को कीटाणुरहित करने के लिए उच्च-शक्ति लेजर विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस मामले में, उपयोगकर्ता कंक्रीट संरचनाओं के प्रसंस्करण के दौरान कम धूल उत्सर्जन से आकर्षित होते हैं। प्रक्रिया का रिमोट कंट्रोल, यानी सुविधा से उपकरण का दूरस्थ स्थान भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

कंक्रीट की दीवारों और अन्य सतहों में छेद करने के लिए लेजर इलेक्ट्रिक ड्रिल का उपयोग किया जाता है।. इसमें एक इलेक्ट्रिक मोटर, गियरबॉक्स, स्पिंडल शाफ्ट, लेजर डिवाइस और ड्रिलिंग टूल शामिल हैं। उत्तरार्द्ध में एक पेंच का रूप होता है, जो सीधे गियरबॉक्स आवास से जुड़ा होता है। इस पेंच के एक सिरे पर एक उच्च तापमान वाला क्राउन जुड़ा होता है, और इसका दूसरा सिरा स्पिंडल-शाफ्ट से जुड़ा होता है। लेज़र डिवाइस गियरबॉक्स हाउसिंग के ऊपरी भाग में स्थित है।

लेजर बीम ठोस कंक्रीट की दीवारों और ग्रेनाइट ब्लॉकों में ड्रिलिंग गति को काफी बढ़ा देता है

सुरक्षा उपाय

कंक्रीट संरचनाओं में छेद करते समय, व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण का उपयोग किया जाना चाहिए। इनमें चश्मा, कैनवास दस्ताने और एक श्वासयंत्र शामिल हैं। ऑपरेटर को मोटे कामकाजी कपड़े और रबर के जूते पहनने चाहिए। काम के दौरान, आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि कपड़ों का कोई भी सामान ड्रिलिंग उपकरण के चलने वाले हिस्सों में न गिरे।

आँकड़ों के अनुसार, निर्माण स्थलों पर काम करने वाले श्रमिकों को बिजली उपकरणों की खराबी या उनके अनुचित उपयोग के कारण सबसे अधिक चोटें लगती हैं। इसलिए, बिजली उपकरण अच्छे कार्य क्रम में होना चाहिए। इसके अलावा, प्रत्येक उपयोग से पहले बिजली केबल को क्षति के लिए जांचना आवश्यक है। काम के दौरान, केबल को तैनात किया जाना चाहिए ताकि यह किसी भी तरह से क्षतिग्रस्त न हो।

फर्श पर खड़े होकर कंक्रीट ड्रिल करना सबसे सुरक्षित है, लेकिन, दुर्भाग्य से, हमेशा ऐसा नहीं होता है। इस प्रकार, आप केवल मानव ऊंचाई के स्तर पर ही छेद कर सकते हैं। यदि छेद ऊंचा स्थित है, तो एक अतिरिक्त आधार का उपयोग किया जाना चाहिए। इस मामले में मुख्य नियम नींव की विश्वसनीयता है। इसे कार्यकर्ता को काम करते समय एक स्थिर, स्तरीय स्थिति प्रदान करनी चाहिए। ऊंचाई पर काम करते समय एक अतिरिक्त सुरक्षा उपाय है कार्य क्षेत्र से ऐसी किसी भी वस्तु को हटाना जो गलती से गिरने पर चोट का कारण बन सकती है।

कंक्रीट की दीवारों में छेद करते समय, विभिन्न संचारों के क्षतिग्रस्त होने की उच्च संभावना होती है। यह विद्युत वायरिंग, सेंट्रल हीटिंग पाइप आदि हो सकता है। छिपे हुए वायरिंग डिटेक्टर का उपयोग करके लाइव विद्युत तारों का आसानी से पता लगाया जा सकता है।

लेज़र से छेद करते समय, जलने से बचने के लिए आपको शरीर के विभिन्न हिस्सों को इसके क्रिया क्षेत्र में लाने से बचना चाहिए। आपको लेजर बीम या उसके प्रतिबिंब को नहीं देखना चाहिए, ताकि आंखों के कॉर्निया को नुकसान न पहुंचे।इसी कारण से, केवल विशेष सुरक्षा चश्मे में ही काम करना आवश्यक है। लेजर उपकरण के साथ काम करते समय, आपको किसी भी बिजली उपकरण का उपयोग करते समय समान सुरक्षा नियमों का पालन करना चाहिए।

काम की लागत

कंक्रीट ड्रिलिंग सेवाओं का मूल्य निर्धारण निम्नलिखित कारकों से प्रभावित होता है:

• आवश्यक छेद व्यास. जैसे-जैसे व्यास बढ़ता है, ड्रिलिंग की लागत भी बढ़ती है;
• सतह सामग्री, जिसमें ड्रिलिंग की जाएगी। प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं में, ईंट की दीवारों की तुलना में ड्रिलिंग अधिक महंगी है;
• ड्रिलिंग गहराई. स्वाभाविक रूप से, भविष्य का छेद जितना लंबा होगा, ड्रिलिंग उतनी ही महंगी होगी।

अतिरिक्त कारक भी ड्रिलिंग कार्य की लागत को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, ऊंचाई पर ड्रिलिंग के लिए अतिरिक्त उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता होती है। किसी विशेष उपकरण के उपयोग के बिना किसी कोण पर ड्रिलिंग नहीं की जा सकती।

अगर काम बाहर और प्रतिकूल मौसम की स्थिति में किया जाता है तो काम की लागत भी बढ़ सकती है।

हीरे के उपकरण से छेद करने की अनुमानित लागत:

छेद का व्यास, मिमी	1 सेमी ड्रिलिंग की लागत, रगड़ें।
	ईंट	ठोस	प्रबलित कंक्रीट
16 – 67	20	26	30
72 – 112	22	28	35
122 – 142	24	30	37
152 – 162	28	35	44
172 – 202	39	50	66
250	57	77	94
300	72	88	110
400	110	135	155
500	135	175	195
600	145	195	210

निष्कर्ष

हीरा प्रौद्योगिकी आज निस्संदेह सबसे कठोर निर्माण सामग्री में छेद करने के लिए सबसे सुरक्षित, तेज़ और सबसे लागत प्रभावी विकल्प है। कुंडलाकार ड्रिल का उपयोग करके आप ऐसे छेद बना सकते हैं जो दिए गए व्यास से बिल्कुल मेल खाते हों। छिद्रों का आकार भी आदर्श है और इसके लिए किसी अतिरिक्त प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे सेवा ग्राहक के समय और सबसे महत्वपूर्ण रूप से पैसे की बचत होती है।

हीरे की ड्रिलिंग के फायदे, जैसे कि शोर और कंपन की अनुपस्थिति, न केवल बड़े निर्माण स्थलों पर, बल्कि आवासीय परिसरों में भी काम करना संभव बनाती है, जो मरम्मत के चरण में और तैयार (समाप्त) स्थिति में हैं। . हीरे के औजारों और पेशेवर उपकरणों की बदौलत, साफ कमरे में काम करते समय दीवार और फर्श के आवरण पूरी तरह से अपना मूल स्वरूप बरकरार रखते हैं।

हीरे के मुकुट के साथ सूखी ड्रिलिंग कंक्रीट की व्यावहारिक बारीकियाँ वीडियो में प्रस्तुत की गई हैं:

द्वारा ऑर्डर पूरे किये जाते हैं लेजर द्वारा काटनासामग्री, विन्यास और आकार की एक विस्तृत श्रृंखला।

केंद्रित लेजर विकिरण लगभग किसी भी धातु और मिश्र धातु को काटना संभव बनाता है, भले ही उनके थर्मोफिजिकल गुण कुछ भी हों। लेज़र कटिंग से, संसाधित की जा रही सामग्री पर कोई यांत्रिक प्रभाव नहीं पड़ता है और छोटी-मोटी विकृतियाँ होती हैं। परिणामस्वरूप, आसानी से विकृत होने वाले और गैर-कठोर भागों सहित, उच्च परिशुद्धता के साथ लेजर कटिंग करना संभव है। लेजर विकिरण की उच्च शक्ति के लिए धन्यवाद, काटने की प्रक्रिया की उच्च उत्पादकता सुनिश्चित की जाती है। इस मामले में, कट की इतनी उच्च गुणवत्ता प्राप्त की जाती है कि परिणामी छिद्रों में धागे काटे जा सकते हैं।

खरीद उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मुख्य लाभ लेजर द्वारा काटना- यह आपको बिना समय बर्बाद किए व्यावहारिक रूप से किसी भी ज्यामितीय जटिलता के एक प्रकार के हिस्सों से दूसरे प्रकार पर स्विच करने की अनुमति देता है। पारंपरिक कटाई और मशीनिंग विधियों की तुलना में, गति कई गुना भिन्न होती है। निर्मित हिस्से पर थर्मल और बल प्रभाव की अनुपस्थिति के कारण, निर्माण प्रक्रिया के दौरान इसका विरूपण नहीं होता है। निर्मित उत्पादों की गुणवत्ता कटे हुए किनारों के विस्थापन और जुड़े हुए पक्षों के पूर्व-उपचार के बिना बट वेल्डिंग की अनुमति देती है।

सॉलिड स्टेट लेजरगैर-धातु सामग्री गैस सामग्री की तुलना में बहुत खराब तरीके से कटती है, लेकिन धातुओं को काटते समय उनका एक फायदा होता है - इस कारण से कि 1 माइक्रोन की लंबाई वाली तरंग 10 माइक्रोन की लंबाई वाली तरंग की तुलना में खराब परावर्तित होती है। 10 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के लिए तांबा और एल्यूमीनियम लगभग पूरी तरह से परावर्तक माध्यम हैं। लेकिन, दूसरी ओर, CO2 लेजर बनाना सॉलिड-स्टेट लेजर की तुलना में आसान और सस्ता है।

शुद्धता लेजर द्वारा काटना+0.05 मिमी की पुनरावृत्ति के साथ 0.1 मिमी तक पहुंचता है, और कट की गुणवत्ता लगातार उच्च होती है, क्योंकि यह केवल लेजर बीम की गति की गति की स्थिरता पर निर्भर करती है, जिसके पैरामीटर अपरिवर्तित रहते हैं।

कट की संक्षिप्त विशेषताएं:स्केल आमतौर पर अनुपस्थित है, मामूली टेपर (मोटाई के आधार पर), परिणामी छेद गोल और साफ होते हैं, बहुत छोटे हिस्से प्राप्त किए जा सकते हैं, काटने की चौड़ाई 0.2-0.375 मिमी है, जलन अदृश्य है, थर्मल प्रभाव बहुत छोटा है, यह संभव है गैर-धातु सामग्री को काटें।

छेद ड्रिल हो रहा है

के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है लेजर द्वारा काटनाहै प्रारंभिक छेद को चमकानाइसे शुरू करने के लिए. कुछ लेजर मशीनें 2 मिमी मोटी कोल्ड-रोल्ड स्टील में तथाकथित फ्लाइंग पियर्सिंग प्रक्रिया का उपयोग करके प्रति सेकंड 4 छेद तक उत्पादन करने की क्षमता रखती हैं। लेजर कटिंग के दौरान हॉट-रोल्ड स्टील की मोटी (19.1 मिमी तक) शीट में एक छेद का उत्पादन पावर पियर्सिंग का उपयोग करके लगभग 2 सेकंड में किया जाता है। इन दोनों तरीकों का उपयोग करने से आप लेजर कटिंग उत्पादकता को सीएनसी पंचिंग प्रेस के साथ प्राप्त स्तर तक बढ़ा सकते हैं।

छेद करना

इस विधि का उपयोग करके, 3 मिमी तक की सामग्री मोटाई के साथ 0.2-1.2 मिमी व्यास वाले छेद प्राप्त करना संभव है। 16:1 के छेद की ऊंचाई और व्यास के अनुपात के साथ, लेजर पंचिंग लगभग सभी अन्य तरीकों की तुलना में अधिक किफायती है। इस तकनीक के अनुप्रयोग की वस्तुएं हैं: छलनी, सुई कान, नोजल, फिल्टर, गहने (पेंडेंट, माला, पत्थर)। उद्योग में, लेजर का उपयोग घड़ी के पत्थरों में छेद करने और डाई खींचने के लिए किया जाता है, और उत्पादकता प्रति शिफ्ट 700 हजार छेद तक पहुंच जाती है।

चिह्न

अक्सर गैर-थ्रू कटिंग मोड, तथाकथित स्क्रिबिंग का उपयोग किया जाता है। किसी दिए गए समोच्च के साथ सिलिकॉन वॉशर को अलग-अलग तत्वों (टुकड़ों) में अलग करने के लिए, उद्योग में, विशेष रूप से माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में, घटना विकिरण के विद्युत क्षेत्र वेक्टर के प्रक्षेपण और स्कैनिंग दिशा का पारस्परिक अभिविन्यास भी प्रक्रिया की उच्च दक्षता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हो जाता है।

चिह्नपतले पॉलीकोर और नीलमणि वेफर्स को अलग करने के लिए उद्योग (माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, घड़ी उद्योग, आदि) में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, सिलिकॉन वॉशर को अलग करने के लिए कम बार उपयोग किया जाता है। इस मामले में, आगे यांत्रिक पृथक्करण करने के लिए, अलग की जा रही प्लेट की कुल मोटाई के लगभग एक तिहाई की गहराई तक लिखना पर्याप्त है।

माइक्रोमशीनिंग प्रक्रियाएँ

हाल के वर्षों में स्वचालन की उच्च डिग्री ने जैसी प्रक्रियाओं का फिर से उपयोग करना संभव बना दिया है अवरोधक मानों को समायोजित करनाऔर पीजोइलेक्ट्रिक तत्व, अर्धचालकों की सतह पर प्रत्यारोपित कोटिंग्स की एनीलिंग, पतली फिल्मों का जमाव, ज़ोन की सफाई और क्रिस्टल विकास। कई प्रक्रियाओं की क्षमताओं का अभी तक पूरी तरह से पता नहीं लगाया गया है।