Οι δραστηριότητες κατασκευής λέιζερ περιλαμβάνουν επί του παρόντος κοπή, συγκόλληση, θερμική επεξεργασία, επένδυση, εναπόθεση ατμών, χάραξη, χάραξη, κοπή, ανόπτηση και σκλήρυνση με κραδασμούς. Οι διαδικασίες κατασκευής λέιζερ ανταγωνίζονται τόσο τεχνικά όσο και οικονομικά τις συμβατικές και μη συμβατικές διαδικασίες παραγωγής όπως η μηχανική και θερμική κατεργασία, η συγκόλληση τόξου, η ηλεκτροχημική μηχανική και η κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης (EDM), η κοπή με λειαντικό πίδακα νερού, η κοπή πλάσματος και η κοπή με φλόγα.
Η κοπή με πίδακα νερού είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για την κοπή υλικών χρησιμοποιώντας πίδακα νερού υπό πίεση έως και 60.000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Συχνά, το νερό αναμιγνύεται με ένα λειαντικό σαν γρανάτη που επιτρέπει σε περισσότερα υλικά να κοπούν καθαρά σε κοντινές ανοχές, τετράγωνα και με καλό φινίρισμα άκρων. Οι πίδακες νερού είναι ικανοί να κόβουν πολλά βιομηχανικά υλικά, όπως ανοξείδωτο χάλυβα, Inconel, τιτάνιο, αλουμίνιο, χάλυβας εργαλείων, κεραμικά, γρανίτη και πλάκες θωράκισης. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί σημαντικό θόρυβο.
Ο πίνακας που ακολουθεί περιέχει μια σύγκριση της κοπής μετάλλων με χρήση της διαδικασίας κοπής με λέιζερ CO2 και της διαδικασίας κοπής με πίδακα νερού στη βιομηχανική επεξεργασία υλικών.
§ Θεμελιώδεις διαφορές διαδικασίας
§ Τυπικές εφαρμογές και χρήσεις διεργασιών
§ Αρχική επένδυση και μέσο κόστος λειτουργίας
§ Ακρίβεια διαδικασίας
§ Θέματα ασφάλειας και περιβάλλον λειτουργίας
Βασικές διαφορές διαδικασίας
| Θέμα | Λέιζερ Co2 | Κοπή με πίδακα νερού |
| Μέθοδος μετάδοσης ενέργειας | Φως 10,6 m (μακρινό εύρος υπέρυθρων) | Νερό |
| Πηγή ενέργειας | Λέιζερ αερίου | Αντλία υψηλής πίεσης |
| Πώς μεταδίδεται η ενέργεια | Δοκός που καθοδηγείται από καθρέφτες (ιπτάμενα οπτικά). μετάδοση ινών όχι εφικτό για λέιζερ CO2 | Οι άκαμπτοι σωλήνες υψηλής πίεσης μεταδίδουν την ενέργεια |
| Πώς αποβάλλεται το κομμένο υλικό | Πίδακας αερίου, συν επιπλέον αέριο αποβάλλει υλικό | Ένας πίδακας νερού υψηλής πίεσης διώχνει τα απόβλητα |
| Απόσταση μεταξύ ακροφυσίου και υλικού και μέγιστη επιτρεπόμενη ανοχή | Περίπου 0,2″ 0,004″, απαιτείται αισθητήρας απόστασης, ρύθμιση και άξονας Z | Περίπου 0,12″ 0,04″, απαραίτητος αισθητήρας απόστασης, ρύθμιση και άξονας Z |
| Ρύθμιση φυσικής μηχανής | Η πηγή λέιζερ βρίσκεται πάντα μέσα στο μηχάνημα | Ο χώρος εργασίας και η αντλία μπορούν να τοποθετηθούν χωριστά |
| Γκάμα μεγεθών τραπεζιών | 8′ x 4′ έως 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ έως 13′ x 6,5′ |
| Τυπική έξοδος δέσμης στο τεμάχιο εργασίας | 1500 έως 2600 Watt | 4 έως 17 κιλοβάτ (4000 bar) |
Τυπικές εφαρμογές και χρήσεις διεργασιών
| Θέμα | Λέιζερ Co2 | Κοπή με πίδακα νερού |
| Τυπικές χρήσεις διαδικασίας | Κοπή, διάτρηση, χάραξη, αφαίρεση, δόμηση, συγκόλληση | Κοπή, αφαίρεση, δόμηση |
| 3D κοπή υλικού | Δύσκολο λόγω της άκαμπτης καθοδήγησης της δέσμης και της ρύθμισης της απόστασης | Μερικώς δυνατό, καθώς η υπολειπόμενη ενέργεια πίσω από το τεμάχιο εργασίας καταστρέφεται |
| Υλικά που μπορούν να κοπούν με τη διαδικασία | Όλα τα μέταλλα (εκτός από μέταλλα υψηλής ανακλαστικότητας), όλα τα πλαστικά, το γυαλί και το ξύλο μπορούν να κοπούν | Όλα τα υλικά μπορούν να κοπούν με αυτή τη διαδικασία |
| Συνδυασμοί υλικών | Τα υλικά με διαφορετικά σημεία τήξης δύσκολα κόβονται | Πιθανό, αλλά υπάρχει κίνδυνος αποκόλλησης |
| Κατασκευές σάντουιτς με κοιλότητες | Αυτό δεν είναι δυνατό με λέιζερ CO2 | Περιορισμένη ικανότητα |
| Υλικά κοπής με περιορισμένη ή μειωμένη πρόσβαση | Σπάνια είναι δυνατό λόγω της μικρής απόστασης και της μεγάλης κεφαλής κοπής με λέιζερ | Περιορισμένη λόγω της μικρής απόστασης μεταξύ του ακροφυσίου και του υλικού |
| Ιδιότητες του κομμένου υλικού που επηρεάζουν την επεξεργασία | Χαρακτηριστικά απορρόφησης υλικού στα 10,6μ | Η σκληρότητα του υλικού είναι βασικός παράγοντας |
| Πάχος υλικού στο οποίο η κοπή ή η επεξεργασία είναι οικονομική | ~0,12″ έως 0,4″ ανάλογα με το υλικό | ~0,4″ έως 2,0″ |
| Συνήθεις εφαρμογές για αυτή τη διαδικασία | Κοπή επίπεδης λαμαρίνας μεσαίου πάχους για επεξεργασία λαμαρίνας | Κοπή πέτρας, κεραμικών και μετάλλων μεγαλύτερου πάχους |
Αρχική επένδυση και μέσο κόστος λειτουργίας
| Θέμα | Λέιζερ Co2 | Κοπή με πίδακα νερού |
| Απαιτείται αρχική επένδυση κεφαλαίου | 300.000 $ με μια αντλία 20 kW και ένα τραπέζι 6,5 "x 4" | $300.000+ |
| Μέρη που θα φθαρούν | Προστατευτικό γυαλί, αέριο ακροφύσια, καθώς και τα φίλτρα σκόνης και σωματιδίων | Ακροφύσιο εκτόξευσης νερού, ακροφύσιο εστίασης και όλα τα εξαρτήματα υψηλής πίεσης όπως βαλβίδες, εύκαμπτοι σωλήνες και τσιμούχες |
| Μέση κατανάλωση ενέργειας πλήρους συστήματος κοπής | Υποθέστε ένα λέιζερ CO2 1500 Watt: Χρήση ηλεκτρικής ενέργειας: 24-40 kW Αέριο λέιζερ (CO2, N2, He): 2-16 l/h Αέριο κοπής (O2, N2): 500-2000 l/h | Υποθέστε μια αντλία 20 kW: Χρήση ηλεκτρικής ενέργειας: 22-35 kW Νερό: 10 l/h Λειαντικό: 36 kg/h Διάθεση απορριμμάτων κοπής |
Ακρίβεια διαδικασίας
| Θέμα | Λέιζερ Co2 | Κοπή με πίδακα νερού |
| Ελάχιστο μέγεθος της σχισμής κοπής | 0,006″, ανάλογα με την ταχύτητα κοπής | 0,02″ |
| Εμφάνιση επιφάνειας κοπής | Η κομμένη επιφάνεια θα εμφανίσει μια ραβδωτή δομή | Η επιφάνεια κοπής φαίνεται να έχει αμμοβολή, ανάλογα με την ταχύτητα κοπής |
| Βαθμός κομμένων άκρων σε εντελώς παράλληλες | Καλός; περιστασιακά θα εμφανίζει κωνικές ακμές | Καλός; υπάρχει μια «ουρά» επίδραση στις καμπύλες στην περίπτωση παχύτερων υλικών |
| Ανοχή επεξεργασίας | Περίπου 0,002″ | Περίπου 0,008″ |
| Βαθμός ραγίσματος στην τομή | Συμβαίνει μόνο μερικό τρύπημα | Δεν παρουσιάζεται διάτρηση |
| Θερμική καταπόνηση υλικού | Μπορεί να προκύψουν παραμόρφωση, σκλήρυνση και δομικές αλλαγές στο υλικό | Δεν υπάρχει θερμική καταπόνηση |
| Δυνάμεις που δρουν στο υλικό προς την κατεύθυνση του αερίου ή του νερού κατά την επεξεργασία | Θέσεις πίεσης αερίου προβλήματα με το λεπτό τεμάχια εργασίας, απόσταση δεν μπορεί να διατηρηθεί | Υψηλό: λεπτά, μικρά μέρη μπορούν επομένως να υποστούν επεξεργασία μόνο σε περιορισμένο βαθμό |
Θέματα ασφάλειας και περιβάλλον λειτουργίας
| Θέμα | Λέιζερ Co2 | Κοπή με πίδακα νερού |
| Προσωπική ασφάλειααπαιτήσεις εξοπλισμού | Τα προστατευτικά γυαλιά λέιζερ δεν είναι απολύτως απαραίτητα | Απαιτούνται προστατευτικά γυαλιά ασφαλείας, προστασία αυτιών και προστασία από την επαφή με πίδακα νερού υψηλής πίεσης |
| Παραγωγή καπνού και σκόνης κατά την επεξεργασία | Συμβαίνει? πλαστικά και ορισμένα κράματα μετάλλων μπορεί να παράγουν τοξικά αέρια | Δεν ισχύει για κοπή με πίδακα νερού |
| Ηχορύπανση και κίνδυνος | Πολύ χαμηλά | Ασυνήθιστα ψηλά |
| Απαιτήσεις καθαρισμού μηχανήματος λόγω ακαταστασίας της διαδικασίας | Χαμηλός καθαρισμός | Υψηλό καθάρισμα |
| Κοπή απορριμμάτων που παράγονται από τη διαδικασία | Τα απόβλητα κοπής είναι κυρίως με τη μορφή σκόνης που απαιτεί εκχύλιση και φιλτράρισμα υπό κενό | Μεγάλες ποσότητες απορριμμάτων κοπής εμφανίζονται λόγω της ανάμειξης νερού με λειαντικά |