লেজার কাটিংয়ের নকশা নীতি হল একটি পদ্ধতিগত প্রক্রিয়া কাঠামো যা অপটিক্স, তাপগতিবিদ্যা এবং পদার্থ বিজ্ঞানের সংযোগস্থলে নির্মিত। এর মূল হল উপাদানের সাথে একটি নিয়ন্ত্রণযোগ্য উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের লেজার রশ্মির মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে পদার্থের সুনির্দিষ্ট অপসারণ এবং আকার দেওয়া। এই নীতির বাস্তবায়নের জন্য তিনটি মাত্রা বিবেচনা করা প্রয়োজন: লেজার জেনারেশন এবং ট্রান্সমিশন, এনার্জি মিথস্ক্রিয়া মেকানিজম এবং প্রসেস প্যারামিটার ম্যাচিং, "এনার্জি সোর্স" থেকে "প্রসেসিং রেজাল্ট" পর্যন্ত একটি সম্পূর্ণ লজিক্যাল চেইন তৈরি করে।
লেজার জেনারেশন হচ্ছে ডিজাইনের সূচনা বিন্দু। বর্তমান শিল্প প্রয়োগে, ফাইবার লেজার, CO₂ লেজার, এবং কঠিন-স্টেট লেজারগুলি লাভ মিডিয়া এবং উত্তেজনা পদ্ধতির পার্থক্যের কারণে বিভিন্ন রশ্মির বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে: ফাইবার লেজারগুলি বিরল-আর্থ-ডোপড অপটিক্যাল ফাইবারগুলিকে লাভের মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে এবং উচ্চ ইলেক্ট্রোফিসিয়ন %0 বা বেশি পরিমাণে ইলেক্ট্রোফিসিয়ন অর্জন করতে- সেমিকন্ডাক্টর পাম্পিংয়ের মাধ্যমে, কাছের-ইনফ্রারেড ব্যান্ডে (প্রায় 1070nm) অবিচ্ছিন্ন বা স্পন্দিত বিমের আউটপুট করা, চমৎকার বিমের গুণমান (M² এর কাছাকাছি), কমপ্যাক্ট গঠন এবং রক্ষণাবেক্ষণ-বিনামূল্যে অপারেশনের মতো সুবিধা সহ; CO₂ লেজারগুলি একটি CO₂ গ্যাসের মিশ্রণকে লাভের মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে এবং স্রাব উত্তেজনার মাধ্যমে একটি দূর-ইনফ্রারেড ব্যান্ড (10.6μm) রশ্মি তৈরি করে, যদিও ইলেক্ট্রো-অপ্টিক দক্ষতা তুলনামূলকভাবে কম (প্রায় 10%), কিন্তু ধাতব পদার্থের জন্য পুরু{4} {4}অবসরের হার প্লেট উচ্চতর; সলিড-স্টেট লেজারগুলি (যেমন Nd:YAG) লাভের মাধ্যম হিসাবে স্ফটিক ব্যবহার করে এবং ছোট-পালস বা আল্ট্রাশর্ট-পালস লেজার তৈরি করতে পারে, মাইক্রো-মেশিনিং পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত৷ একটি লেজারের নির্বাচন অবশ্যই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য উপাদানের শোষণ বৈশিষ্ট্যগুলির একটি বিস্তৃত বিবেচনার উপর ভিত্তি করে হতে হবে (যেমন, তামা এবং অ্যালুমিনিয়ামের 10.6μm CO₂ লেজারের উচ্চ প্রতিফলন রয়েছে, যা তাদের ফাইবার লেজারের জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে), প্রয়োজনীয় প্রক্রিয়াকরণের বেধ এবং নির্ভুলতা। এটি ডিজাইনে "শক্তির উত্স অভিযোজনযোগ্যতা" নীতির মূল মূর্ত প্রতীক।
লেজার ট্রান্সমিশন এবং ফোকাসিং সুনির্দিষ্ট শক্তি সরবরাহের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। লেজার রেজোন্যান্ট গহ্বর থেকে রশ্মি আউটপুট অপটিক্যাল উপাদান যেমন collimating মিরর এবং প্রতিফলিত আয়না মাধ্যমে প্রক্রিয়াকরণ মাথা প্রেরণ করা প্রয়োজন. তারপরে, একটি ফোকাসিং মিরর (সাধারণত একটি উত্তল লেন্স) দশ থেকে শত মাইক্রোমিটার ব্যাস বিশিষ্ট একটি দাগে অপসারণকারী মরীচিকে রূপান্তরিত করে। স্পট ব্যাস (d), ফোকাল দৈর্ঘ্য (f), এবং ঘটনা রশ্মির ব্যাস (D) এর মধ্যে সম্পর্ক লেন্স ইমেজিং সূত্র (d≈f·θ, যেখানে θ হল মরীচি অপসারণ কোণ) অনুসরণ করে, সরাসরি শক্তির ঘনত্ব নির্ধারণ করে (E=P/(πd²/4), যেখানে P হল স্পট শক্তির উচ্চতর শক্তি,{5} ছোট শক্তির আকার{5}} ঘনত্ব, এবং উচ্চ- নির্ভুল কাটিং অর্জন করা তত সহজ। নকশার জন্য প্রক্রিয়াকরণ এলাকা এবং নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে ফোকাল দৈর্ঘ্য নির্বাচন করা প্রয়োজন (সংক্ষিপ্ত ফোকাল দৈর্ঘ্যের ফলে ফোকাস একটি ছোট ফোকাস স্পট কিন্তু অগভীর গভীরতা ফোকাস, পাতলা প্লেটগুলির নির্ভুলতা কাটার জন্য উপযুক্ত; দীর্ঘ ফোকাল দৈর্ঘ্যের ফোকাসের একটি বড় গভীরতা থাকে, পুরু প্লেটগুলির স্থিতিশীল প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত)। গতিশীল ফোকাসিং টেকনোলজি (যেমন প্লেটের পৃষ্ঠের অস্থিরতা অনুসরণ করার জন্য প্রক্রিয়াকরণ হেডের Z-অক্ষ বরাবর ফোকাল পয়েন্টের অবস্থানকে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সামঞ্জস্য করা) প্লেটে অসমতার কারণে শক্তির ক্ষয়ক্ষতির জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে ব্যবহৃত হয়, কর্মক্ষেত্রে শক্তির অভিন্নতা নিশ্চিত করে।
শক্তি এবং উপাদানের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া প্রক্রিয়া কাটিয়া প্রক্রিয়ার শারীরিক প্রকৃতি নির্ধারণ করে। যখন একটি লেজার রশ্মি উপাদান পৃষ্ঠকে বিকিরণ করে, তখন শক্তি শোষিত হয় এবং তাপে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে স্থানীয় তাপমাত্রা দ্রুত গলনাঙ্কে বা এমনকি স্ফুটনাঙ্কে বৃদ্ধি পায় (অধিকাংশ ধাতব পদার্থের গলনাঙ্ক 1000 ডিগ্রির উপরে, এবং স্ফুটনাঙ্ক 3000 ডিগ্রিতে পৌঁছাতে পারে)। কম তাপ পরিবাহিতা (যেমন স্টেইনলেস স্টিল) সহ উপকরণগুলির জন্য, তাপ স্পট এলাকায় ঘনীভূত হয়, যা দ্রুত গলতে সক্ষম হয়; অত্যন্ত প্রতিফলিত উপাদানগুলির জন্য (যেমন অ্যালুমিনিয়াম এবং তামা), শক্তি শোষণকে উন্নত করতে লেজারের শক্তি বাড়ানো বা স্পন্দিত মোড ব্যবহার করা প্রয়োজন (পিক পাওয়ারের সাথে প্রতিফলন প্রান্তটি ভেঙে)। গলিত ধাতু একটি সহায়ক গ্যাস (অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, বা সংকুচিত বায়ু) দ্বারা কার্ফ থেকে উড়িয়ে দেওয়া হয়: অক্সিজেন লোহার (অক্সিডেশন) সাথে এক্সোথার্মিকভাবে বিক্রিয়া করে, অতিরিক্ত কাটা শক্তি প্রদান করে, কার্বন স্টিলের মতো সহজে অক্সিডাইজড পদার্থের উচ্চ গতিতে কাটার জন্য উপযুক্ত; নাইট্রোজেন, একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস হিসাবে, শুধুমাত্র গতিশক্তি ব্যবহার করে স্ল্যাগ অপসারণ করে, অক্সিডেশন এড়ায় এবং ফলস্বরূপ একটি উচ্চ-গুণমান, বিবর্ণ কাট, স্টেইনলেস স্টীল এবং অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলির মতো উচ্চ সারফেস কোয়ালিটি প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত। উপাদানের তাপ পরিবাহিতা, নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা, এবং অক্সিডেশন বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে নকশাটি অবশ্যই সহায়ক গ্যাসের ধরন এবং চাপের সাথে মেলে-খুব কম চাপের ফলে স্ল্যাগ অবশিষ্টাংশ তৈরি হবে, যখন খুব বেশি চাপ একটি অত্যধিক চওড়া কার্ফ বা উপাদানের ক্ষতির কারণ হতে পারে। অপ্টিক্যাল পাথের সাথে হস্তক্ষেপ না করে দক্ষ স্ল্যাগ অপসারণ নিশ্চিত করার জন্য অগ্রভাগের গঠন এবং বায়ুপ্রবাহের দিকটি অপ্টিমাইজ করার জন্য সংখ্যাসূচক সিমুলেশন (যেমন কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিকস (সিএফডি) গ্যাস প্রবাহ ক্ষেত্রের বিশ্লেষণ) প্রয়োজন।
প্রক্রিয়া পরামিতিগুলির সমন্বিত নকশা স্থিতিশীল কাটিয়া অর্জনের মূল। লেজার পাওয়ার (P), কাটিংয়ের গতি (v), পালস ফ্রিকোয়েন্সি (f), এবং শুল্ক চক্র (η) অবশ্যই মিলতে হবে: শক্তি প্রতি ইউনিট সময় মোট শক্তি ইনপুট নির্ধারণ করে, গতি শক্তির সময়কালকে প্রভাবিত করে (প্রতি ইউনিট দৈর্ঘ্য=E/v) এবং উভয়ই একসাথে নির্ধারণ করে যে উপাদানটি সম্পূর্ণরূপে গলিত/বাষ্পীভূত হয়েছে কিনা। স্পন্দিত মোডে, ফ্রিকোয়েন্সি এবং ডিউটি চক্র একক-পালস শক্তি (E_pulse=P × η/f) এবং নাড়ির ব্যবধান নিয়ন্ত্রণ করে যাতে ক্রমাগত উত্তাপের কারণে তাপ সঞ্চয় না হয় (যেমন, পুরু প্লেট কাটাতে, কম ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ শুল্ক চক্র তাপের প্রস্থকে কমিয়ে দিতে পারে- প্রভাবিত অঞ্চল)। একটি "মেটেরিয়াল-বেধ-প্যারামিটার" ডাটাবেস স্থাপনের জন্য ডিজাইনের অর্থোগোনাল পরীক্ষামূলক নকশা বা মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদম ব্যবহার করা উচিত। উদাহরণস্বরূপ, 3মিমি পুরু 304 স্টেইনলেস স্টিলের জন্য, 1200W পাওয়ার, 2মি/মিনিট গতি এবং 0.8MPa নাইট্রোজেন চাপে পরামিতি সংমিশ্রণকে অপ্টিমাইজ করে উচ্চ-একটি ক্রস-বিভাগীয় রুক্ষতা Ra 125μm এর কম বা সমান।
সংক্ষেপে, লেজার কাটিংয়ের নকশা নীতি হল "শক্তির উৎস বৈশিষ্ট্য, অপটিক্যাল পাথ ট্রান্সমিশন, উপাদান মিথস্ক্রিয়া এবং পরামিতি ম্যাচিং" এর একটি বহুমাত্রিক সমন্বয়। মূলত, এটি লেজারের ভৌত বৈশিষ্ট্য এবং বস্তুগত আচরণের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে বিমূর্ত "আলোক শক্তি" কে নিয়ন্ত্রণযোগ্য "প্রসেসিং ফোর্স"-এ রূপান্তরিত করে, অবশেষে জটিল কনট্যুরগুলির দক্ষ এবং উচ্চ- নির্ভুলতা অর্জন করে। এই নীতির ক্রমাগত বিবর্তন (যেমন আল্ট্রাফাস্ট লেজারে ফেমটোসেকেন্ড/পিকোসেকেন্ড পালস থার্মাল ডিফিউশন দমন করতে এবং বুদ্ধিমান অ্যালগরিদম ব্যবহার করে বাস্তব-টাইম প্যারামিটার অপ্টিমাইজেশান) ক্রমাগত লেজার কাটিংয়ের প্রয়োগের সীমানাকে প্রসারিত করছে, এটিকে উন্নত প্রযুক্তিতে একটি অপরিহার্য প্রযুক্তিতে পরিণত করছে।
