As actividades de fabricación con láser inclúen actualmente o corte, a soldadura, o tratamento térmico, o revestimento, a deposición de vapor, o gravado, o trazado, o recorte, o recocido e o endurecemento por choque. Os procesos de fabricación con láser compiten tanto técnica como económicamente cos procesos de fabricación convencionais e non convencionais, como o mecanizado mecánico e térmico, a soldadura por arco, o mecanizado electroquímico e de descarga eléctrica (EDM), o corte por chorro de auga abrasivo, o corte por plasma e o corte con chama.
O corte por chorro de auga é un proceso usado para cortar materiais utilizando un chorro de auga a presión de 60.000 libras por polgada cadrada (psi). Moitas veces, a auga mestúrase cun abrasivo como o granate que permite cortar máis materiais de forma limpa para pechar tolerancias, en escuadra e cun bo acabado de bordo. Os chorros de auga son capaces de cortar moitos materiais industriais, incluíndo aceiro inoxidable, Inconel, titanio, aluminio, aceiro para ferramentas, cerámica, granito e placas de blindaxe. Este proceso xera un ruído importante.
A táboa que segue contén unha comparación do corte de metal mediante o proceso de corte con láser CO2 e o proceso de corte por chorro de auga no procesado de materiais industriais.
§ Diferenzas fundamentais de procesos
§ Aplicacións e usos típicos do proceso
§ Investimento inicial e custos medios de explotación
§ Precisión do proceso
§ Consideracións de seguridade e ambiente operativo
Diferenzas fundamentais dos procesos
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Método de impartir enerxía | Luz 10,6 m (rango infravermello afastado) | Auga |
| Fonte de enerxía | Láser de gas | Bomba de alta presión |
| Como se transmite a enerxía | Feixe guiado por espellos (óptica voadora); fibra-transmisión non viable para láser CO2 | As mangueiras ríxidas de alta presión transmiten a enerxía |
| Como se expulsa o material cortado | Chorro de gas, máis gas adicional expulsa material | Un chorro de auga a alta presión expulsa o material de refugallo |
| Distancia entre boquilla e material e tolerancia máxima admisible | Aproximadamente 0,2″ 0,004″, sensor de distancia, regulación e eixe Z necesario | Aproximadamente 0,12″ 0,04″, sensor de distancia, regulación e eixe Z necesario |
| Configuración física da máquina | Fonte láser sempre situada dentro da máquina | A zona de traballo e a bomba pódense situar por separado |
| Rango de tamaños de mesa | 8′ x 4′ a 20′ x 6.5′ | 8′ x 4′ a 13′ x 6,5′ |
| Saída de feixe típica na peza de traballo | 1500 a 2600 Watts | 4 a 17 kilovatios (4000 bar) |
Aplicacións e usos típicos do proceso
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Usos típicos do proceso | Corte, perforación, gravado, ablación, estruturación, soldadura | Corte, ablación, estruturación |
| Corte de material 3D | Difícil pola guía ríxida do feixe e a regulación da distancia | Parcialmente posible xa que a enerxía residual detrás da peza é destruída |
| Materiais susceptibles de ser cortados polo proceso | Pódense cortar todos os metais (excluídos os metais altamente reflectores), todos os plásticos, vidro e madeira | Con este proceso pódense cortar todos os materiais |
| Combinacións de materiais | Os materiais con diferentes puntos de fusión apenas se poden cortar | Posible, pero hai perigo de delaminación |
| Estruturas sándwich con cavidades | Isto non é posible cun láser de CO2 | Capacidade limitada |
| Cortar materiais con acceso limitado ou deteriorado | Raramente é posible debido á pequena distancia e ao gran cabezal de corte con láser | Limitado debido á pequena distancia entre a boquilla e o material |
| Propiedades do material cortado que inflúen no procesado | Características de absorción do material a 10,6 m | A dureza do material é un factor clave |
| Espesor do material no que o corte ou o procesamento é económico | ~0,12" a 0,4" dependendo do material | ~0,4" a 2,0" |
| Aplicacións comúns para este proceso | Corte de chapa plana de espesor medio para procesamento de chapa | Corte de pedra, cerámica e metais de maior grosor |
Investimento inicial e custos medios de explotación
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Investimento de capital inicial necesario | $300.000 cunha bomba de 20 kW e unha mesa de 6,5' x 4' | 300.000 $ máis |
| Pezas que se desgastarán | Vidro protector, gas boquillas, ademais dos filtros de po e de partículas | Boquilla de chorro de auga, boquilla de enfoque e todos os compoñentes de alta presión, como válvulas, mangueiras e selos |
| Consumo enerxético medio do sistema de corte completo | Supón un láser de CO2 de 1500 vatios: Uso de enerxía eléctrica: 24-40 kW Gas láser (CO2, N2, He): 2-16 l/h Gas de corte (O2, N2): 500-2000 l/h | Supón unha bomba de 20 kW: Uso de enerxía eléctrica: 22-35 kW Auga: 10 l/h Abrasivo: 36 kg/h Eliminación de residuos de corte |
Precisión do proceso
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Tamaño mínimo da fenda de corte | 0,006″, dependendo da velocidade de corte | 0,02″ |
| Corte a aparencia da superficie | A superficie cortada mostrará unha estrutura estriada | A superficie de corte parecerá estar lixada, dependendo da velocidade de corte |
| Grao dos bordos cortados para que sexan completamente paralelos | bo; ocasionalmente mostrará bordos cónicos | bo; hai un efecto "cola" nas curvas no caso de materiais máis grosos |
| Tolerancia de procesamento | Aproximadamente 0,002″ | Aproximadamente 0,008″ |
| Grao de rebabas no corte | Só se producen rebabas parciales | Non se producen rebabas |
| Estrés térmico do material | Poden producirse deformacións, temperado e cambios estruturais no material | Non se produce estrés térmico |
| Forzas que actúan sobre o material en dirección do chorro de gas ou auga durante o procesado | Poses de presión de gas problemas coa fina pezas de traballo, distancia non se pode manter | Alto: as pezas finas e pequenas só poden procesarse en grao limitado |
Consideracións de seguridade e ambiente operativo
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Seguridade persoalrequisitos de equipamento | Non son absolutamente necesarios lentes de protección con láser | Necesítanse lentes de protección, protección auditiva e protección contra o contacto con chorro de auga a alta presión |
| Produción de fume e po durante o procesado | Ocorre; os plásticos e algunhas aliaxes metálicas poden producir gases tóxicos | Non é aplicable ao corte por chorro de auga |
| Contaminación acústica e perigo | Moi baixo | Inusualmente alto |
| Requisitos de limpeza da máquina debido á desorde do proceso | Limpeza baixa | Alta limpeza |
| Corte de residuos producidos polo proceso | Os residuos de corte están principalmente en forma de po que requiren extracción e filtrado ao baleiro | Grandes cantidades de residuos de corte prodúcense debido á mestura de auga con abrasivos |