Laserske proizvodne aktivnosti trenutno uključuju rezanje, zavarivanje, termičku obradu, oblaganje, taloženje parom, graviranje, urezivanje, obrezivanje, žarenje i udarno očvršćavanje. Laserski proizvodni procesi se natječu i tehnički i ekonomski s konvencionalnim i nekonvencionalnim proizvodnim procesima kao što su mehanička i termička obrada, elektrolučno zavarivanje, elektrohemijska i obrada električnim pražnjenjem (EDM), abrazivno rezanje vodenim mlazom, plazma rezanje i rezanje plamenom.
Rezanje vodenim mlazom je proces koji se koristi za rezanje materijala pomoću mlaza vode pod pritiskom do 60.000 funti po kvadratnom inču (psi). Često se voda pomiješa s abrazivom poput granata koji omogućava da se više materijala reže čisto kako bi se zatvorile tolerancije, pravokutne i sa dobrom završnom obradom rubova. Mlaznice vode mogu rezati mnoge industrijske materijale uključujući nerđajući čelik, inkonel, titanijum, aluminijum, alatni čelik, keramiku, granit i oklopne ploče. Ovaj proces stvara značajnu buku.
Tabela koja slijedi sadrži poređenje rezanja metala korištenjem CO2 laserskog procesa rezanja i procesa rezanja vodenim mlazom u industrijskoj obradi materijala.
§ Osnovne procesne razlike
§ Tipične procesne primjene i upotrebe
§ Početna investicija i prosječni operativni troškovi
§ Preciznost procesa
§ Bezbednosna pitanja i radno okruženje
Fundamentalne procesne razlike
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Način prenošenja energije | Svetlost 10,6 m (daleko infracrveni opseg) | Voda |
| Izvor energije | Gasni laser | Pumpa visokog pritiska |
| Kako se energija prenosi | Snop vođen ogledalima (leteća optika); prijenos vlakana ne izvodljivo za CO2 laser | Kruta visokotlačna crijeva prenose energiju |
| Kako se rezani materijal izbacuje | Mlaz plina, plus dodatni plin izbacuje materijal | Mlaz vode pod visokim pritiskom izbacuje otpadni materijal |
| Udaljenost između mlaznice i materijala i maksimalna dozvoljena tolerancija | Približno 0,2″ 0,004″, senzor udaljenosti, regulacija i Z-osa su neophodni | Približno 0,12″ 0,04″, senzor udaljenosti, regulacija i Z-osa su neophodni |
| Fizičko podešavanje mašine | Izvor lasera se uvek nalazi unutar mašine | Radni prostor i pumpa mogu biti odvojeni |
| Raspon veličina stolova | 8′ x 4′ do 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ do 13′ x 6,5′ |
| Tipičan izlaz snopa na radnom komadu | 1500 do 2600 vati | 4 do 17 kilovata (4000 bara) |
Tipične procesne primjene i upotrebe
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Tipične upotrebe procesa | Rezanje, bušenje, graviranje, ablacija, strukturiranje, zavarivanje | Rezanje, ablacija, strukturiranje |
| 3D rezanje materijala | Teško zbog krutog vođenja zraka i regulacije udaljenosti | Djelomično moguće jer je zaostala energija iza radnog komada uništena |
| Materijali koji se mogu rezati postupkom | Svi metali (osim metala sa visokom refleksijom), sva plastika, staklo i drvo mogu se rezati | Svi materijali se mogu rezati ovim postupkom |
| Kombinacije materijala | Materijali sa različitim tačkama topljenja jedva se mogu rezati | Moguće, ali postoji opasnost od raslojavanja |
| Sendvič strukture sa šupljinama | Ovo nije moguće sa CO2 laserom | Ograničena sposobnost |
| Rezanje materijala sa ograničenim ili otežanim pristupom | Rijetko moguće zbog male udaljenosti i velike glave za lasersko rezanje | Ograničeno zbog male udaljenosti između mlaznice i materijala |
| Svojstva rezanog materijala koja utiču na obradu | Upijajuće karakteristike materijala na 10,6m | Tvrdoća materijala je ključni faktor |
| Debljina materijala pri kojoj je rezanje ili obrada ekonomično | ~0,12″ do 0,4″ u zavisnosti od materijala | ~0,4″ do 2,0″ |
| Uobičajene aplikacije za ovaj proces | Rezanje ravnog čeličnog lima srednje debljine za obradu lima | Rezanje kamena, keramike i metala veće debljine |
Početna investicija i prosječni operativni troškovi
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Potrebna početna kapitalna investicija | 300.000 dolara sa pumpom od 20 kW i stolom od 6,5′ x 4′ | $300,000+ |
| Delovi koji će se istrošiti | Zaštitno staklo, plin mlaznice, plus i filteri za prašinu i čestice | Mlaznica vodenog mlaza, mlaznica za fokusiranje i sve komponente visokog pritiska kao što su ventili, creva i zaptivke |
| Prosječna potrošnja energije kompletnog sistema rezanja | Pretpostavimo CO2 laser od 1500 W: Potrošnja električne energije: 24-40 kW Laserski plin (CO2, N2, He): 2-16 l/h Rezni plin (O2, N2): 500-2000 l/h | Pretpostavimo pumpu od 20 kW: Potrošnja električne energije: 22-35 kW Voda: 10 l/h Abraziv: 36 kg/h Odlaganje otpada od rezanja |
Preciznost procesa
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Minimalna veličina proreza za rezanje | 0,006″, ovisno o brzini rezanja | 0,02″ |
| Izgled površine reza | Površina rezanja će pokazati prugastu strukturu | Čini se da je površina reza pjeskarena, ovisno o brzini rezanja |
| Stepen rezanih ivica do potpuno paralelnih | Dobro; povremeno će pokazati konusne ivice | Dobro; postoji efekat „repa“ u krivinama u slučaju debljih materijala |
| Tolerancija obrade | Približno 0,002″ | Približno 0,008″ |
| Stepen udubljenja na rezu | Dolazi samo do djelimičnog nagrizanja | Ne dolazi do grebanja |
| Termičko naprezanje materijala | U materijalu se mogu pojaviti deformacije, kaljenje i strukturne promjene | Ne dolazi do termičkog stresa |
| Sile koje djeluju na materijal u smjeru plinskog ili vodenog mlaza tokom obrade | Poze pritiska gasa problemi sa tankim obradak, rastojanje ne može se održavati | Visoka: tanki, mali dijelovi se stoga mogu obraditi samo u ograničenom stepenu |
Razmatranja o sigurnosti i radnom okruženju
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Lična sigurnostzahtjevi za opremom | Zaštitne naočare za lasersku zaštitu nisu apsolutno neophodne | Potrebne su zaštitne zaštitne naočare, zaštita za uši i zaštita od kontakta sa mlazom vode pod visokim pritiskom |
| Proizvodnja dima i prašine tokom obrade | Pojavljuje se; plastika i neke legure metala mogu proizvesti otrovne plinove | Nije primenljivo za rezanje vodenim mlazom |
| Zagađenje bukom i opasnost | Veoma nisko | Neobično visoko |
| Zahtjevi za mašinsko čišćenje zbog nereda u procesu | Nisko čišćenje | High clean up |
| Rezanje otpada koji nastaje ovim procesom | Otpad od rezanja je uglavnom u obliku prašine koja zahtijeva vakuum ekstrakciju i filtriranje | Velike količine otpada od rezanja nastaju zbog miješanja vode sa abrazivima |