Laserové výrobní činnosti v současné době zahrnují řezání, svařování, tepelné ošetření, opláštění, depozice páry, gravírování, písař, ořezávání, žíhání a kalení nárazů. Laserové výrobní procesy konkurují jak technicky, tak ekonomicky s konvenčními a nekonvenčními výrobními procesy, jako je mechanické a tepelné obrábění, svařování oblouku, elektrochemické a elektrické vypouštěcí obrábění (EDM), řezáním abrazivního vodního proudu, řezání plazmy a řezání plamene.
Řezání vodních paprsků je proces používaný k řezání materiálů pomocí proudu tlakové vody jako vysokých 60 000 liber na čtvereční palec (PSI). Voda je často smíchána s abrazivním granátem, který umožňuje čistě více materiálů, aby uzavřely tolerance, přímo a s dobrým povrchem okraje. Vodní trysky jsou schopny řezat mnoho průmyslových materiálů, včetně nerezové oceli, inconel, titanu, hliníku, nástrojové oceli, keramiky, žuly a brnění. Tento proces vytváří významný šum.
Následující tabulka obsahuje srovnání řezání kovů pomocí procesu řezání laseru CO2 a procesu řezání vodních trysek při zpracování průmyslového materiálu.
§ Základní procesní rozdíly
§ Typické procesní aplikace a použití
§ Počáteční investice a průměrné provozní náklady
§ Přesnost procesu
§ Bezpečnostní úvahy a provozní prostředí
Základní procesní rozdíly
| Podrobit | CO2 laser | Řezání vodních paprsků |
| Metoda předávání energie | Světlo 10,6 m (daleko infračervené rozsah) | Voda |
| Zdroj energie | Plynový laser | Vysokotlaké čerpadlo |
| Jak se přenáší energie | Paprsek vedený zrcadly (létající optika); Transmise vlákna ne proveditelné pro laser CO2 | Tuhé vysokotlaké hadice přenášejí energii |
| Jak je vyloučen materiál | Plynový paprsek plus další materiál vyloučí plyn | Vysokotlaká paprsková paprsek vypouští odpadní materiál |
| Vzdálenost mezi tryskou a materiálem a maximálním přípustnou tolerancí | Přibližně 0,2 ″ 0,004 ″, senzor vzdálenosti, regulace a osa z je nutná | Přibližně 0,12 ″ 0,04 ″, je nutná senzor vzdálenosti, regulace a osy Z |
| Nastavení fyzického stroje | Laserový zdroj vždy umístěný uvnitř stroje | Pracovní oblast a čerpadlo mohou být umístěny samostatně |
| Rozsah velikostí tabulek | 8 'x 4' až 20 'x 6,5' | 8 'x 4' až 13 'x 6,5' |
| Typický výstup paprsku na obrobku | 1500 až 2600 wattů | 4 až 17 kilowattů (4000 bar) |
Typické procesní aplikace a použití
| Podrobit | CO2 laser | Řezání vodních paprsků |
| Typické procesy použití | Řezání, vrtání, gravírování, ablace, strukturování, svařování | Řezání, ablace, strukturování |
| 3D řezání materiálu | Obtížné kvůli tuhému vedení paprsku a regulaci vzdálenosti | Částečně možné, protože zbytková energie za obrobkem je zničena |
| Materiály, které mohou být omezeny procesem | Všechny kovy (s výjimkou vysoce reflexních kovů), všechny plasty, sklo a dřevo lze řezat | Všechny materiály lze tímto procesem snížit |
| Kombinace materiálu | Materiály s různými body tání lze stěží řezat | Možné, ale existuje nebezpečí delaminace |
| Sendvičové struktury s dutinami | To není možné s laserem CO2 | Omezená schopnost |
| Řezací materiály s omezeným nebo zhoršeným přístupem | Jen zřídka možné kvůli malé vzdálenosti a velké řezací hlavě laseru | Omezeno kvůli malé vzdálenosti mezi tryskou a materiálem |
| Vlastnosti řezaného materiálu, které ovlivňují zpracování | Absorpční charakteristiky materiálu při 10,6 m | Tvrdost materiálu je klíčovým faktorem |
| Tloušťka materiálu, při které je řezání nebo zpracování hospodárné | ~ 0,12 ″ až 0,4 ″ v závislosti na materiálu | ~ 0,4 ″ až 2,0 ″ |
| Běžné aplikace pro tento proces | Řezání plochého plechu oceli se střední tloušťkou pro zpracování plechu | Řezání kamene, keramiky a kovů větší tloušťky |
Počáteční investice a průměrné provozní náklady
| Podrobit | CO2 laser | Řezání vodních paprsků |
| Počáteční kapitálová investice vyžaduje | 300 000 $ s čerpadlem 20 kW a tabulkou 6,5 ′ x 4 ' | 300 000 $+ |
| Části, které se budou opotřebovat | Ochranné sklo, plyn trysky plus prach i filtry částic | Vodopádní tryska, zaostřovací tryska a všechny vysokotlaké komponenty, jako jsou ventily, hadice a těsnění |
| Průměrná spotřeba energie kompletního řezacího systému | Předpokládejme 1500 watt co2laser: Použití elektrické energie: 24-40 kW Laserový plyn (CO2, N2, HE): 2-16 L/H. Řezací plyn (O2, N2): 500-2000 l/h | Předpokládejme čerpadlo 20 kW: Použití elektrické energie: 22-35 kW Voda: 10 l/h Abrasive: 36 kg/h Likvidace řezání odpadu |
Přesnost procesu
| Podrobit | CO2 laser | Řezání vodních paprsků |
| Minimální velikost řezací štěrbiny | 0,006 ″, v závislosti na rychlosti řezání | 0,02 ″ |
| Řezaný vzhled povrchu | Cut Surface bude zobrazovat pruhovanou strukturu | Vyřezaný povrch bude vypadat jako pískovnice, v závislosti na rychlosti řezání |
| Stupeň řezaných hran | Dobrý; občas demonstruje kuželové hrany | Dobrý; V případě silnějších materiálů existuje „ocasný“ efekt křivek |
| Tolerance zpracování | Přibližně 0,002 ″ | Přibližně 0,008 ″ |
| Stupeň hnízda na řezu | Dochází k pouze částečnému květví | Nedochází k žádnému sestavování |
| Tepelné napětí materiálu | V materiálu se mohou objevit deformace, temperování a strukturální změny | Nedochází k tepelnému napětí |
| Síly působící na materiál ve směru plynu nebo vodovodů během zpracování | Tlak plynu představuje problémy s tenkými Obrobky, vzdálenost nelze udržovat | Vysoké: Tenké, malé části lze tedy zpracovat pouze do omezeného stupně |
Bezpečnostní úvahy a provozní prostředí
| Podrobit | CO2 laser | Řezání vodních paprsků |
| Osobní bezpečnostPožadavky na vybavení | Bezpečnostní brýle na ochranu laseru nejsou nezbytně nutné | Ochranné bezpečnostní brýle, ochrana uší a ochrana před kontaktem s vysokotlakým paprskem vody |
| Výroba kouře a prachu během zpracování | Se vyskytuje; Plasty a některé kovové slitiny mohou produkovat toxické plyny | Nelze použít pro řezání paprsků vody |
| Znečištění a nebezpečí hluku | Velmi nízké | Neobvykle vysoká |
| Požadavky na čištění stroje v důsledku procesu nepořádku | Nízké čištění | Vysoké čištění |
| Řezání odpadu produkovaného procesem | Řezání odpadu je hlavně ve formě prachu vyžadujícího vakuovou extrakci a filtrování | Velké množství řezání odpadu se vyskytuje v důsledku míchání vody s abrazivami |