Les activitats de fabricació de làser inclouen actualment el tall, la soldadura, el tractament tèrmic, el revestiment, la deposició de vapor, el gravat, l'escriptura, la retallada, el recuit i l'enduriment de xoc. Els processos de fabricació de làser competeixen tant tècnicament com econòmicament amb processos de fabricació convencionals i no convencionals, com ara mecanitzat mecànic i tèrmic, soldadura d’arc, electroquímica i mecanització de descàrrega elèctrica (EDM), tall de raig d’aigua abrasiu, tall de plasma i tall de flama.
El tall de raig d’aigua és un procés que s’utilitza per tallar materials amb un raig d’aigua a pressió com a 60.000 lliures altes per polzada quadrada (PSI). Sovint, l’aigua es barreja amb un granat abrasiu que permet tallar més materials per tancar les toleràncies, de forma clara i amb un bon acabat de vora. Els dolls d’aigua són capaços de tallar molts materials industrials, com ara acer inoxidable, inconel, titani, alumini, acer d’eines, ceràmica, granit i placa d’armadura. Aquest procés genera un soroll important.
La taula que segueix conté una comparació del tall de metalls mitjançant el procés de tall de làser de CO2 i el procés de tall de raig d’aigua en el processament de materials industrials.
§ Diferències de processos fonamentals
§ Aplicacions i usos típics de procés
§ Inversió inicial i costos operatius mitjans
§ Precisió del procés
§ Consideracions de seguretat i entorn operatiu
Diferències fonamentals del procés
| Dominar | Làser de CO2 | Tall a raig d'aigua |
| Mètode per impartir energia | Llum 10,6 m (gamma infraroja) | Regar |
| Font d’energia | Làser de gas | Bomba d'alta pressió |
| Com es transmet l’energia | Beam guiat per miralls (òptica voladora); Transmissió de fibra no factible per al làser de CO2 | Les mànegues rígides d’alta pressió transmeten l’energia |
| Com s’expulsa el material tallat | Raig de gas, a més de gastar gas addicional | Un raig d’aigua d’alta pressió expulsa el material de residus |
| Distància entre la boquilla i el material i la màxima tolerància permesa | Aproximadament 0,2 ″ 0,004 ″, sensor de distància, regulació i eix z | Aproximadament 0,12 ″ 0,04 ″, sensor de distància, regulació i eix z |
| Configuració de la màquina física | Font làser sempre situat dins de la màquina | La zona de treball i la bomba es poden localitzar per separat |
| Gamma de mides de la taula | 8 ′ x 4 ′ a 20 ′ x 6,5 ′ | 8 ′ x 4 ′ a 13 ′ x 6,5 ′ |
| Sortida típica del feix a la peça | 1500 a 2600 watts | 4 a 17 quilowatts (4.000 bar) |
Aplicacions i usos típics de procés
| Dominar | Làser de CO2 | Tall a raig d'aigua |
| Utilitzacions típiques del procés | Tall, perforació, gravat, ablació, estructuració, soldadura | Tall, ablació, estructuració |
| Tall de material 3D | Difícil a causa de l’orientació rígida del feix i la regulació de la distància | Parcialment possible, ja que es destrueix l’energia residual darrere de la peça |
| Materials capaços de tallar -se pel procés | Tots els metalls (excloent els metalls molt reflectants), es poden tallar tots els plàstics, el vidre i la fusta | Tots els materials es poden tallar per aquest procés |
| Combinacions de materials | Els materials amb diferents punts de fusió amb prou feines es poden tallar | Possible, però hi ha un perill de delaminació |
| Estructures sandvitx amb cavitats | Això no és possible amb un làser de CO2 | Capacitat limitada |
| Materials de tall amb accés limitat o deteriorat | Rarament és possible a causa de la distància petita i el gran capçal de tall làser | Limitat a causa de la petita distància entre la boquilla i el material |
| Propietats del material tallat que influeixen en el processament | Característiques d’absorció del material a 10,6 m | La duresa material és un factor clau |
| El gruix de material a què el tall o el processament és econòmic | ~ 0,12 "a 0,4" segons el material | ~ 0,4 "a 2,0" |
| Aplicacions comunes per a aquest procés | Tall de xapa plana d'acer de gruix mitjà per al processament de xapa | Tall de pedra, ceràmica i metalls de major gruix |
Inversió inicial i costos operatius mitjans
| Dominar | Làser de CO2 | Tall a raig d'aigua |
| Inversió de capital inicial necessària | 300.000 dòlars amb una bomba de 20 kW i una taula de 6,5 ′ x 4 ′ | 300.000 dòlars+ |
| Parts que es desgastaran | Vidre de protecció, gas broquets, a més de la pols i els filtres de partícules | La boquilla de raig d’aigua, la boquilla enfocada i tots els components d’alta pressió com vàlvules, mànegues i segells |
| Consum energètic mitjà del sistema de tall complet | Assumeix un CO2LASER de 1500 watts: Ús d’energia elèctrica: 24-40 kW Gas làser (CO2, N2, HE): 2-16 l/h Tall Gas (O2, N2): 500-2000 L/h | Suposeu una bomba de 20 kW: Ús d’energia elèctrica: 22-35 kW Aigua: 10 l/h Abrasiu: 36 kg/h Eliminació dels residus de tall |
Precisió del procés
| Dominar | Làser de CO2 | Tall a raig d'aigua |
| Mida mínima de l'escletxa de tall | 0,006 ″, segons la velocitat de tall | 0,02 ″ |
| Tallar l’aspecte superficial | La superfície de tall mostrarà una estructura estriada | La superfície tallada sembla haver estat colpejada de sorra, depenent de la velocitat de tall |
| Grau de vores tallades a paral·lel | Bo; De tant en tant demostrarà vores còniques | Bo; Hi ha un efecte “cutre” en les corbes en el cas de materials més gruixuts |
| Tolerància al processament | Aproximadament 0,002 ″ | Aproximadament 0,008 ″ |
| Grau de burring al tall | Només es produeix un enterrament parcial | No es produeix cap enterrament |
| Estrès tèrmic del material | Es pot produir una deformació, el temperament i els canvis estructurals al material | No es produeix cap tensió tèrmica |
| Forces que actuen sobre material en direcció a gas o raig d’aigua durant el processament | La pressió del gas presenta Problemes amb prim Plaques, distància no es pot mantenir | Alt: les parts primes i petites només es poden processar en grau limitada |
Consideracions de seguretat i entorn operatiu
| Dominar | Làser de CO2 | Tall a raig d'aigua |
| Seguretat personalRequisits dels equips | Les ulleres de seguretat de protecció làser no són absolutament necessàries | Calen ulleres de seguretat protectores, protecció de les orelles i protecció contra el contacte amb el raig d’aigua d’alta pressió |
| Producció de fum i pols durant el processament | Es produeix; Els plàstics i alguns aliatges metàl·lics poden produir gasos tòxics | No s'aplica per al tall de raig d'aigua |
| Contaminació i perill del soroll | Molt baix | Inusualment alt |
| Requisits de neteja de màquines a causa del desastre del procés | Neteja baixa | Neteja alta |
| Tall de residus produïts pel procés | El tall de residus és principalment en forma de pols que requereix extracció i filtratge al buit | Es produeixen grans quantitats de residus de tall a causa de la barreja d’aigua amb abrasius |