Zu den Laserherstellungsaktivitäten gehören derzeit Schneiden, Schweißen, Wärmebehandlung, Verkleidung, Dampfabscheidung, Gravur, Schreiben, Trimmen, Tempern und Schockhärten. Laserherstellungsprozesse konkurrieren sowohl technisch als auch wirtschaftlich mit herkömmlichen und nicht konventionellen Herstellungsverfahren wie mechanischer und thermischer Bearbeitung, Lichtbogenschweißen, elektrochemischer und elektrischer Entladung (EDM), abrasiven Wasserstrahlabschnitten, Plasmaabschneidung und Flammenabschneidung.
Wasserstrahlschnitt ist ein Prozess, mit dem Materialien mit einem Strahl Druckwasser als hohe 60.000 Pfund pro Quadratzoll (PSI) geschnitten werden. Oft wird das Wasser mit einem abrasiven Granat gemischt, mit dem mehr Materialien sauber geschnitten werden können, um Toleranzen genau und mit einem guten Kantenfinish zu schließen. Wasserdüsen können viele industrielle Materialien schneiden, darunter Edelstahl, Inconel, Titan, Aluminium, Werkzeugstahl, Keramik, Granit und Panzerplatte. Dieser Prozess erzeugt erhebliche Rauschen.
Die folgende Tabelle enthält einen Vergleich des Metallschneidens unter Verwendung des CO2 -Laserschneidverfahrens und des Wasserstrahlabschnitts in der Verarbeitung von Industriematerial.
§ grundlegende Prozessunterschiede
§ Typische Prozessanwendungen und Verwendung
§ Erstinvestitionen und durchschnittliche Betriebskosten
§ Präzision des Prozesses
§ Sicherheitsüberlegungen und Betriebsumgebung
Grundlegende Prozessunterschiede
| Thema | CO2 -Laser | Wasserstrahlschneidung |
| Methode zur Vermittlung von Energie | Licht 10,6 m (Ferninfrarotbereich) | Wasser |
| Energiequelle | Gaslaser | Hochdruckpumpe |
| Wie Energie übertragen wird | Strahl von Spiegeln (Flying Optics) geführt; Faserübertragung nicht Machbar für CO2 -Laser | Starre Hochdruckschläuche übertragen die Energie |
| Wie Schnittmaterial ausgeschlossen wird | Gasstrahl plus zusätzliches Material | Ein Hochdruckwasserstrahl löst Abfallmaterial aus |
| Abstand zwischen Düse und Material und maximal zulässiger Toleranz | Ungefähr 0,2 "0,004", Entfernungssensor, Regulation und Z-Achse notwendig | Ungefähr 0,12 "0,04", Entfernungssensor, Regulation und Z-Achse notwendig |
| Physische Maschine eingerichtet | Laserquelle befindet sich immer in der Maschine | Der Arbeitsbereich und die Pumpe können separat gefunden werden |
| Tischgrößenbereich | 8 'x 4' bis 20 'x 6,5' ' | 8 'x 4' bis 13 'x 6,5' |
| Typische Strahlausgabe am Werkstück | 1500 bis 2600 Watt | 4 bis 17 Kilowatt (4000 bar) |
Typische Prozessanwendungen und verwendet
| Thema | CO2 -Laser | Wasserstrahlschneidung |
| Typischer Prozess verwendet | Schneiden, Bohren, Gravieren, Ablation, Strukturierung, Schweißen | Schneiden, Ablation, Strukturierung |
| 3D -Materialschnitt | Schwierig aufgrund der starren Strahlanleitung und der Regulierung der Entfernung | Teilweise möglich, da die verbleibende Energie hinter dem Werkstück zerstört wird |
| Materialien, die durch den Prozess geschnitten werden können | Alle Metalle (ohne hoch reflektierende Metalle), alle Kunststoffe, Glas und Holz können geschnitten werden | Alle Materialien können durch diesen Prozess geschnitten werden |
| Materialkombinationen | Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten können kaum geschnitten werden | Möglich, aber es besteht die Gefahr der Delaminierung |
| Sandwichstrukturen mit Hohlräumen | Dies ist mit einem CO2 -Laser nicht möglich | Begrenzte Fähigkeiten |
| Schneiden von Materialien mit limierter oder beeinträchtigter Zugang | Selten aufgrund kleiner Entfernungen und dem großen Laserschneidkopf möglich | Begrenzt aufgrund des geringen Abstands zwischen der Düse und dem Material |
| Eigenschaften des Schnittmaterials, die die Verarbeitung beeinflussen | Absorptionseigenschaften von Material bei 10,6 m | Materialhärte ist ein Schlüsselfaktor |
| Materialdicke, bei dem Schneiden oder Verarbeitung wirtschaftlich ist | ~ 0,12 bis 0,4 Zoll je nach Material | ~ 0,4 "bis 2,0" |
| Gemeinsame Anwendungen für diesen Prozess | Schneiden von flachen Blechstahl mit mittlerer Dicke für die Blechverarbeitung | Schneiden von Stein, Keramik und Metallen mit größerer Dicke |
Erstinvestitionen und durchschnittliche Betriebskosten
| Thema | CO2 -Laser | Wasserstrahlschneidung |
| Erste Kapitalinvestitionen erforderlich | $ 300.000 mit einer 20 kW -Pumpe und einer 6,5 'x 4' Tabelle | $ 300.000+ |
| Teile, die abgenutzt sind | Schutzglas, Gas Düsen sowie Staub- und Partikelfilter | Wasserstrahldüse, Fokussierdüse und alle Hochdruckkomponenten wie Ventile, Schläuche und Dichtungen |
| Durchschnittlicher Energieverbrauch des vollständigen Schneidsystems | Nehmen Sie einen 1500 -Watt -CO2Laser an: Elektrikleistung: 24-40 kW Lasergas (CO2, N2, er): 2-16 l/h Schneiden von Gas (O2, N2): 500-2000 l/h | Nehmen Sie eine 20 -kW -Pumpe an: Elektrikleistung: 22-35 kW Wasser: 10 l/h Abrasive: 36 kg/h Entsorgung von Abfallabfällen |
Prozesspräzision
| Thema | CO2 -Laser | Wasserstrahlschneidung |
| Mindestgröße des Schneidschlitzes | 0,006 ″, abhängig von der Schnittgeschwindigkeit | 0,02 " |
| Oberflächenaussehen schneiden | Schnittfläche zeigt eine gestreifte Struktur | Die Schnittfläche scheint je nach Schnittgeschwindigkeit sandblastet zu sein |
| Grad der Schnittkanten vollständig parallel | Gut; Gelegentlich zeigen konische Kanten | Gut; In Kurven gibt es bei dickeren Materialien einen „Schwanzeffekt“ |
| Verarbeitungstoleranz | Ungefähr 0,002 " | Ungefähr 0,008 " |
| Grad des Burrings auf dem Schnitt | Es tritt nur teilweise Burring auf | Es tritt kein Burring auf |
| Wärmespannung des Materials | Verformungen, Temperaturen und strukturelle Veränderungen können im Material auftreten | Es tritt kein thermischer Stress auf |
| Kräfte, die während der Verarbeitung auf Material in Richtung Gas oder Wasserstrahl wirken | Gasdruck posiert Probleme mit dünn Werkstücke, Entfernung kann nicht aufrechterhalten werden | Hoch: Dünn, kleine Teile können daher nur in begrenztem Maße verarbeitet werden |
Sicherheitsüberlegungen und Betriebsumgebung
| Thema | CO2 -Laser | Wasserstrahlschneidung |
| Persönliche SicherheitAnforderungen an die Ausrüstung | Laserschutz -Sicherheitsbrillen sind nicht unbedingt erforderlich | Schutzsicherheitsbrillen, Ohrschutz und Schutz vor Kontakt mit Hochdruckwasserstrahl werden benötigt |
| Produktion von Rauch und Staub während der Verarbeitung | Tritt auf; Kunststoffe und einige Metalllegierungen können giftige Gase produzieren | Nicht für Wasserstrahlabschnitte anwendbar |
| Lärmbelastung und Gefahr | Sehr niedrig | Ungewöhnlich hoch |
| Anforderungen der Maschinenreinigung aufgrund des Prozessmesses | Niedrig aufräumen | Hoch aufräumen |
| Abfall schneiden, die durch den Prozess erzeugt werden | Schneidenabfall erfolgt hauptsächlich in Form von Staub, die eine Vakuumgewinnung und Filterung erfordern | Es treten große Mengen Schneidabfälle auf, die Wasser mit Schleifmitteln gemischt haben |