Multi-stage Piercing in CypCut

CypCut में मल्टी-स्टेज पियर्सिंग (pierce)

Layer टैब में पियर्सिंग (pierce) कई चरणों में बँटी होती है; संख्या CypCut संस्करण पर निर्भर करती है।

CypCut में pierce अनुक्रम अंतिम चरण से पहले चरण की ओर चलता है — यानी जिस चरण को आप पहले configure करते हैं, वह सबसे आख़िर में execute होता है।

दो मुख्य modes हैं — Blasting pierce (rough, fast piercing) और Gradual pierces (gradual, smooth piercing)। मेटल की मोटाई के अनुसार दोनों को मिलाया जा सकता है।

प्रोग्राम में pierce का प्रारंभ — अंतिम चरण (Blasting pierce) है।

Blasting pierce — rough (fast) पियर्सिंग

पहला, rough pierce — positive focus (focus pos +) वाली beam, कटिंग के समान दबाव (BAR) के साथ, मेटल के केंद्र में focused होती है। Laser metal को निरंतर गर्म करता है जब तक वह पिघले नहीं; एक crater बनता है, जिसका आकार sheet की मोटाई पर निर्भर करता है। पिघला हुआ metal ऑक्सीजन-धारा द्वारा तेज़ी से बाहर निकाला जाता है — एक pierce hole बनता है, जिसका औसत व्यास मोटाई का लगभग आधा होता है। निरंतर laser emission के कारण गर्म धातु के तीव्र छींटे आते हैं, इसलिए यह विधि उच्च परिशुद्धता वाले कटों के लिए उपयुक्त नहीं है।

पूरी प्रक्रिया: focus material surface के ऊपर रखा जाता है और तेज़ हीटिंग के लिए pierce depth बढ़ायी जाती है। यद्यपि यह विधि बहुत सा पिघला हुआ metal उत्पन्न करती है जो workpiece की सतह पर छिटकता है, यह मोटे metal में pierce time को बहुत कम कर देती है। Blasting pierce 8 mm तक के metal के लिए उपयुक्त है।

याद रखें: parameters और protective lenses की सफ़ाई का नियंत्रण पूरी तरह operator की ज़िम्मेदारी है।

पतले metals पर metal का छिटकाव लगभग अनदेखा रहता है।

Gradual pierces — gradual (smooth) पियर्सिंग

अधिकतर मामलों में Gradual pierces की गुणवत्ता Blasting pierce से बेहतर होती है, परंतु समय काफ़ी अधिक लगता है — हालाँकि गुणवत्ता कई गुना बढ़ती है।

10 mm से अधिक मोटाई के metals पर Blasting और Gradual pierces को मिलाकर उपयोग करना उचित है।

Laser CW या pulsed mode में काम करता है; pulsed mode pierce पर अधिक नियंत्रण देता है — उच्च peak power, कम duty cycle और negative focus — ताकि एक बार में थोड़ी मात्रा में material पिघले और वाष्पित हो। Pierce धीरे-धीरे गहराता है; हर pulse महीन कणों को अंदर की ओर धकेलता है। Assist gas के रूप में compressed air या nitrogen का प्रयोग होता है — hole के चौड़ा होने को कम करने के लिए; oxygen पर अधिक ध्यान देना चाहिए क्योंकि वह carbon steel से reaction करता है। Assist gas का दबाव (BAR) कटिंग में उपयोग किए जाने वाले oxygen दबाव से कम होता है। गहराई बढ़ाने में कुछ seconds लगते हैं; प्रक्रिया हमेशा एक चरण में पूरी नहीं होती — यह मोटाई पर निर्भर करती है। अंतिम चरण पूरा breakthrough पूर्ण करता है; यदि air या nitrogen का प्रयोग हुआ हो, तो assist gas तुरंत कटिंग के लिए oxygen से बदल दिया जाता है।

चरणवार प्रक्रिया: laser beam से workpiece के irradiation के बाद, material surface पहले गर्म होता है (A); फिर heating धीरे-धीरे गहराती है (B) → (C) → (D) और अंत में breakthrough होता है (E)।

यह प्रक्रिया तेज़ नहीं है, परंतु हमें smooth pierce मिलता है, hole की geometry जितना संभव हो उतनी सुरक्षित रहती है — entry point साफ़ रहता है, heat-affected zone न्यूनतम होती है।

ऐसी pierce Blasting pierce से शुरू करनी चाहिए और फिर Gradual pierces चरण जोड़ने चाहिए।

सारांश

• 8 mm तक के metal के लिए Blasting pierce उपयोग किया जा सकता है: entry point rough हो सकता है, परंतु यदि holes की परिशुद्धता critical नहीं है, तो 1 चरण पर्याप्त है।
• यदि laser power 3 kW से कम हो और metal 3–8 mm हो, तो मोटाई के अनुसार Gradual pierces जोड़ते हुए 2 चरण की pierce की सिफ़ारिश की जाती है।

Gases — किसे किससे काटें

• Stainless steel को oxygen से काटना अतार्किक है. Oxygen से material लगभग जलता है — दहन उच्च तापमान पर oxidation है, और oxygen catalyst की भूमिका निभाता है। इस तरह stainless से rust-able steel बन जाता है — उसके anti-corrosion गुण नष्ट हो जाते हैं — और oxygen metal को पर्याप्त cooling भी नहीं देता।
• Compressed air से 3 mm तक material काटना बेहतर है।
• Stainless steel, aluminum और brass को 6 mm तक काटने के लिए अक्सर एक ही Blasting pierce पर्याप्त होता है। मुख्य समस्या hole की परिशुद्धता है; मोटे metal में समस्याएँ खराब melt-evacuation और अस्थिर cutting के कारण होती हैं।

Pierce समस्याओं के सामान्य कारण

1. लंबा Duty cycle।
2. उच्च दबाव।
3. उच्च Frequency।
4. निरंतर Gas on purge बंद नहीं किया गया, या Extra blow समय बहुत लंबा है।
5. Gradual pierces के बीच Extra blow समय बहुत कम है।

दबाव और parameters

दबाव कटिंग के समान होना चाहिए — gas के अनुसार 0.3 से 12 bar। यदि gas दबाव melt को निकालने के लिए बहुत कम है और गति cutting जैसी ही है, तो गर्म melt hole में रह जाता है।

Hole का व्यास दबाव बढ़ने से बढ़ता है और laser power बढ़ने से घटता है। दबाव को 4 से 8 bar बढ़ाने से pierce समय लगभग 10 % घट जाता है।

समाधान

• सबसे पहले Peak power (peak power) बढ़ाएँ।
• Beam alignment (centering) जाँचें।
• Focus को negative में लाएँ।
• Pierce में main cutting gas के समान दूसरा gas चुनें।
• Gradual pierces चरणों के बीच Extra blow बढ़ाएँ।
• Gas दबाव कम करें।

यदि पहले pierce पर गर्म धातु का छिटकाव होता है:

1. पहले उस चरण की frequency (Hz) घटाएँ जहाँ छिटकाव होता है। उदाहरण: 100 Hz से 10 Hz; दूसरे चरण में 100 Hz रहने दें — यदि 10 Hz metal को break नहीं कर पाये।
2. दबाव घटाएँ — उदाहरण के लिए, पहले चरण में 1 bar से 0.6 bar; दूसरे चरण में और कम रखें ताकि "धमाका" न हो, जैसे 0.5 bar।
3. यदि यह काफ़ी न हो — अंतिम चरण को छोड़कर बाकी सब चरणों में duty cycle 20 % घटाएँ और frequency को 10 Hz तक नीचे ले आएँ; यदि metal pierce न हो, तो frequency 50 Hz की वृद्धि से बढ़ाएँ।

सामान्य प्रयोजन का CO₂ laser pierce की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता।

उदाहरण

1500 W तक की मशीनों पर pierce — 8, 10, 12 mm जैसी मोटाइयाँ भी एक ही चरण (1 stage) में configure की जा सकती हैं। 20 mm pierce भी संभव है, परंतु इसमें बहुत समय लगता है: कम power, कम frequency, cutting height 20–30 mm — pierce time लगभग एक घंटा, यह mass production के लिए उपयुक्त नहीं है।

लंबे pierce का उदाहरण: 50 Hz, power 100 %, duty cycle 56 %, 10 mm पर pierce time — 20–30 sec. यह भी आदर्श से दूर है।

एक से अधिक चरण 10 mm से ऊपर के pierce में या जब बारीक, साफ़ entry point चाहिए हो, तब आवश्यक है।