Actualment, les activitats de fabricació làser inclouen el tall, la soldadura, el tractament tèrmic, el revestiment, la deposició de vapor, el gravat, el traçat, el retall, el recuit i l'enduriment per cops. Els processos de fabricació làser competeixen tant tècnicament com econòmicament amb els processos de fabricació convencionals i no convencionals, com ara el mecanitzat mecànic i tèrmic, la soldadura per arc, el mecanitzat electroquímic i de descàrrega elèctrica (EDM), el tall per raig d'aigua abrasiu, el tall per plasma i el tall amb flama.
El tall per raig d'aigua és un procés que s'utilitza per tallar materials amb un raig d'aigua a pressió de 60.000 lliures per polzada quadrada (psi). Sovint, l'aigua es barreja amb un abrasiu com el granat que permet tallar més materials amb netedat per tancar toleràncies, de forma recta i amb un bon acabat de vora. Els raigs d'aigua són capaços de tallar molts materials industrials, com ara acer inoxidable, Inconel, titani, alumini, acer per a eines, ceràmica, granit i placa de blindatge. Aquest procés genera un soroll important.
La taula que segueix conté una comparació del tall de metall mitjançant el procés de tall per làser CO2 i el procés de tall per raig d'aigua en el processament de materials industrials.
§ Diferències fonamentals de processos
§ Aplicacions i usos típics del procés
§ Inversió inicial i costos mitjans d'explotació
§ Precisió del procés
§ Consideracions de seguretat i entorn operatiu
Diferències fonamentals de processos
| Assumpte | làser de CO2 | Tall per raig d'aigua |
| Mètode d'impartició d'energia | Llum 10,6 m (rang infrarojo llunyà) | Aigua |
| Font d'energia | Làser de gas | Bomba d'alta pressió |
| Com es transmet l'energia | Feix guiat per miralls (òptica voladora); transmissió de fibra no factible per a làser de CO2 | Les mànegues rígides d'alta pressió transmeten l'energia |
| Com s'expulsa el material tallat | El raig de gas, més el gas addicional expulsa material | Un raig d'aigua a alta pressió expulsa el material de rebuig |
| Distància entre broquet i material i tolerància màxima permesa | Aproximadament 0,2″ 0,004″, sensor de distància, regulació i eix Z necessaris | Aproximadament 0,12″ 0,04″, sensor de distància, regulació i eix Z necessaris |
| Configuració física de la màquina | Font làser sempre situada dins de la màquina | La zona de treball i la bomba es poden situar per separat |
| Gamma de mides de taules | 8′ x 4′ a 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ a 13′ x 6,5′ |
| Sortida de biga típica a la peça de treball | 1500 a 2600 watts | 4 a 17 quilowatts (4000 bar) |
Aplicacions i usos típics del procés
| Assumpte | làser de CO2 | Tall per raig d'aigua |
| Usos típics del procés | Tall, perforació, gravat, ablació, estructuració, soldadura | Tall, ablació, estructuració |
| Tall de material 3D | Difícil a causa de la guia rígida del feix i la regulació de la distància | Parcialment possible ja que l'energia residual darrere de la peça es destrueix |
| Materials que es poden tallar pel procés | Es poden tallar tots els metalls (excepte els metalls altament reflectants), tots els plàstics, el vidre i la fusta | Amb aquest procés es poden tallar tots els materials |
| Combinacions de materials | Els materials amb diferents punts de fusió amb prou feines es poden tallar | Possible, però hi ha 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 | Poques vegades és possible a causa de la petita distància i el gran capçal de tall làser | Limitat a causa de la petita distància entre el broquet i el material |
| Propietats del material tallat que influeixen en el processament | Característiques d'absorció del material a 10,6 m | La duresa del material és un factor clau |
| Gruix del material en què el tall o el processament és econòmic | ~ 0,12 "a 0,4" segons el material | ~0,4" a 2,0" |
| Aplicacions habituals 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 mitjans d'explotació
| Assumpte | Làser de CO2 | Tall per 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 $ o més |
| Parts que es desgastaran | Vidre protector, gas broquets, a més dels filtres de pols i de partícules | Broquet de raig d'aigua, broquet d'enfocament i tots els components d'alta pressió com ara vàlvules, mànegues i segells |
| Consum mitjà d'energia del sistema de tall complet | Suposem un làser de CO2 de 1500 watts: Ús d'energia elèctrica: 24-40 kW Gas làser (CO2, N2, He): 2-16 l/h Gas de tall (O2, N2): 500-2000 l/h | Suposem una bomba de 20 kW: Ús d'energia elèctrica: 22-35 kW Aigua: 10 l/h Abrasiu: 36 kg/h Eliminació de residus de tall |
Precisió del procés
| Assumpte | Làser de CO2 | Tall per raig d'aigua |
| Mida mínima de la ranura de tall | 0,006″, depenent de la velocitat de tall | 0,02 polzades |
| Aspecte de la superfície tallada | La superfície tallada mostrarà una estructura estriada | La superfície de tall semblarà haver estat amb sorra, depenent de la velocitat de tall |
| Grau de tall de les vores completament paral·leles | bo; ocasionalment mostrarà vores còniques | bo; hi ha un efecte "cua" a les corbes en el cas de materials més gruixuts |
| Tolerància de processament | Aproximadament 0,002″ | Aproximadament 0,008″ |
| Grau de rebaba al tall | Només es produeix una rebavada parcial | No es produeix cap rebaba |
| Estrès tèrmic del material | Es poden produir deformacions, tremps i canvis estructurals en el material | No es produeix cap estrès tèrmic |
| Forces que actuen sobre el material en direcció del raig de gas o aigua durant el processament | Poses de pressió de gas problemes amb prim peces de treball, distància no es pot mantenir | Alt: per tant, les peces petites i primes només es poden processar en un grau limitat |
Consideracions de seguretat i entorn operatiu
| Assumpte | Làser de CO2 | Tall per raig d'aigua |
| Seguretat personalrequisits dels equips | Les ulleres de seguretat de protecció làser no són absolutament necessàries | Es necessiten ulleres de seguretat protectores, protecció auditiva i protecció contra el contacte amb raigs d'aigua a 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 al tall per raig d'aigua |
| Contaminació acústica i perill | Molt baix | Inusualment alt |
| Requisits de neteja de la màquina a causa de l'embolic del procés | Neteja baixa | Neteja alta |
| Retall de residus produïts pel procés | Els residus de tall es troben principalment en forma de pols que requereix extracció al buit i filtrat | Es produeixen grans quantitats de residus de tall a causa de la barreja d'aigua amb abrasius |