Laserproduktionsaktiviteter inkluderer i øjeblikket skæring, svejsning, varmebehandling, beklædning, dampaflejring, gravering, skrift, beskæring, annealing og chokhærdning. Laserfremstillingsprocesser konkurrerer både teknisk og økonomisk med konventionelle og ikke -konventionelle fremstillingsprocesser såsom mekanisk og termisk bearbejdning, lysbuesvejsning, elektrokemisk og elektrisk udladningsbearbejdning (EDM), slibende vandstråle -skæring, plasmasputning og flammeskæring.
Water Jet Cutting er en proces, der bruges til at skære materialer ved hjælp af en jetstråle med vand som høje 60.000 pund pr. Kvadrat tomme (PSI). Ofte blandes vandet med en slibemiddel som granat, der gør det muligt at skære flere materialer rent for at lukke tolerancer, firkantet og med en god kantfinish. Vandstråler er i stand til at skære mange industrielle materialer, herunder rustfrit stål, inconel, titanium, aluminium, værktøjsstål, keramik, granit og rustningsplade. Denne proces genererer betydelig støj.
Tabellen, der følger, indeholder en sammenligning af metalskæring ved hjælp af CO2 -laserskæreprocessen og vandstråle -skæreprocessen i industriel materialebehandling.
§ Grundlæggende procesforskelle
§ Typiske procesapplikationer og anvendelser
§ Indledende investeringer og gennemsnitlige driftsomkostninger
§ Præcision af proces
§ Sikkerhedsovervejelser og driftsmiljø
Grundlæggende procesforskelle
| Emne | CO2 -laser | Vandstråle |
| Metode til at give energi | Lys 10,6 m (langt infrarød rækkevidde) | Vand |
| Energikilde | Gaslaser | Højtrykspumpe |
| Hvordan energi transmitteres | Stråle styret af spejle (flyvende optik); Fiber-transmission ikke muligt for CO2 -laser | Stive højtryksslanger transmitterer energien |
| Hvordan skåret materiale udvises | Gasstråle plus yderligere gas udviser materiale | Et vandstråle med højt tryk udviser affaldsmateriale |
| Afstand mellem dyse og materiale og maksimal tilladelig tolerance | Ca. 0,2 ″ 0,004 ″, afstandssensor, regulering og z-akse nødvendig | Cirka 0,12 ″ 0,04 ″, afstandssensor, regulering og z-akse nødvendig |
| Fysisk maskinopsætning | Laserkilde altid placeret inde i maskinen | Arbejdsområdet og pumpen kan placeres separat |
| Område af bordstørrelser | 8 ′ x 4 ′ til 20 ′ x 6,5 ′ | 8 ′ x 4 ′ til 13 ′ x 6,5 ′ |
| Typisk bjælkeudgang ved emnet | 1500 til 2600 watt | 4 til 17 kilowatt (4000 bar) |
Typiske procesapplikationer og anvendelser
| Emne | CO2 -laser | Vandstråle |
| Typisk procesanvendelse | Skæring, boring, gravering, ablation, strukturering, svejsning | Skæring, ablation, strukturering |
| 3D -materialeskæring | Vanskelig på grund af stiv strålevejledning og regulering af afstand | Delvist muligt, da resterende energi bag emnet ødelægges |
| Materialer, der er i stand til at blive skåret ved processen | Alle metaller (ekskl. Meget reflekterende metaller), al plast, glas og træ kan skæres | Alle materialer kan skæres ved denne proces |
| Materielle kombinationer | Materialer med forskellige smeltepunkter kan næppe skæres | Muligt, men der er fare for delaminering |
| Sandwichstrukturer med hulrum | Dette er ikke muligt med en CO2 -laser | Begrænset evne |
| Skærematerialer med begrænset eller nedsat adgang | Sjældent muligt på grund af lille afstand og det store laserskærende hoved | Begrænset på grund af den lille afstand mellem dysen og materialet |
| Egenskaber ved det skårne materiale, der påvirker behandlingen | Absorptionsegenskaber for materiale på 10,6 m | Materiel hårdhed er en nøglefaktor |
| Materiel tykkelse, ved hvilken skæring eller behandling er økonomisk | ~ 0,12 ″ til 0,4 ″ afhængigt af materiale | ~ 0,4 ″ til 2,0 ″ |
| Almindelige applikationer til denne proces | Skæring af fladt pladestål med medium tykkelse til metalbehandling | Skæring af sten, keramik og metaller med større tykkelse |
Oprindelige investeringer og gennemsnitlige driftsomkostninger
| Emne | CO2 -laser | Vandstråle |
| Første kapitalinvestering kræves | $ 300.000 med en 20 kW pumpe og en 6,5 ′ x 4 ′ tabel | $ 300.000+ |
| Dele, der vil slides | Beskyttende glas, gas Dyser plus både støv og partikelfiltre | Vandstråle-dyse, fokusering af dysen og alle højtrykskomponenter såsom ventiler, slanger og sæler |
| Gennemsnitligt energiforbrug af komplet skæresystem | Antag en 1500 watt co2laser: Brug af elektrisk strøm: 24-40 kW Lasergas (CO2, N2, HE): 2-16 l/h Skære gas (O2, N2): 500-2000 L/h | Antag en 20 kW pumpe: Brug af elektrisk strøm: 22-35 kW Vand: 10 l/h Slibende: 36 kg/t Bortskaffelse af skæreaffald |
Præcision af proces
| Emne | CO2 -laser | Vandstråle |
| Minimumsstørrelse på den skærespalte | 0,006 ″, afhængigt af skærehastighed | 0,02 ″ |
| Skær overfladeudseende | Cut Surface viser en stribet struktur | Den skårne overflade ser ud til at have været sandblæst, afhængigt af skærehastigheden |
| Grad af skårne kanter til helt parallelle | God; Lejlighedsvis demonstrerer koniske kanter | God; Der er en "halet" effekt i kurver i tilfælde af tykkere materialer |
| Behandlingstolerance | Ca. 0,002 ″ | Ca. 0,008 ″ |
| Grad af burring på udskæringen | Kun delvis burring forekommer | Ingen burring forekommer |
| Termisk stress af materiale | Deformation, temperering og strukturelle ændringer kan forekomme i materialet | Ingen termisk stress opstår |
| Kræfter, der handler på materiale i retning af gas eller vandstråle under forarbejdning | Gastrykket udgør Problemer med tynd Arbejdsstykker, afstand kan ikke vedligeholdes | Høj: Tynde, små dele kan således kun behandles i begrænset grad |
Sikkerhedsovervejelser og driftsmiljø
| Emne | CO2 -laser | Vandstråle |
| Personlig sikkerhedUdstyrskrav | Laserbeskyttelsessikkerhedsbriller er ikke absolut nødvendige | Beskyttende sikkerhedsbriller, ørebeskyttelse og beskyttelse mod kontakt med vandstråle med højt tryk er nødvendigt |
| Produktion af røg og støv under forarbejdning | Forekommer; Plast og nogle metallegeringer kan producere giftige gasser | Ikke relevant til skæring af vandstråle |
| Støjforurening og fare | Meget lav | Usædvanligt høj |
| Krav til maskinrensning på grund af procesrem | Lav oprydning | Høj oprydning |
| Skære affald produceret af processen | Skære affald er hovedsageligt i form af støv, der kræver vakuumekstraktion og filtrering | Store mængder skære affald forekommer på grund af blanding af vand med slibemidler |