Laserske proizvodne aktivnosti trenutno uključuju rezanje, zavarivanje, toplinsku obradu, oblaganje, taloženje parom, graviranje, rezanje, obrezivanje, žarenje i otvrdnjavanje udarnim udarom. Laserski proizvodni procesi natječu se i tehnički i ekonomski s konvencionalnim i nekonvencionalnim proizvodnim procesima kao što su mehanička i toplinska strojna obrada, elektrolučno zavarivanje, elektrokemijska obrada i obrada električnim pražnjenjem (EDM), rezanje abrazivnim vodenim mlazom, rezanje plazmom i rezanje plamenom.
Rezanje vodenim mlazom je postupak koji se koristi za rezanje materijala pomoću mlaza vode pod pritiskom od 60 000 funti po kvadratnom inču (psi). Često se voda miješa s abrazivom poput granata koji omogućuje čisto rezanje više materijala do malih tolerancija, pravokutno i s dobrom završnom obradom rubova. Vodeni mlaznice mogu rezati mnoge industrijske materijale uključujući nehrđajući čelik, Inconel, titan, aluminij, alatni čelik, keramiku, granit i oklopnu ploču. Ovaj proces stvara značajnu buku.
Tablica koja slijedi sadrži usporedbu rezanja metala CO2 laserskim postupkom i vodenim mlazom u industrijskoj obradi materijala.
§ Temeljne razlike procesa
§ Tipične procesne primjene i upotrebe
§ Početna investicija i prosječni operativni troškovi
§ Preciznost procesa
§ Sigurnosna razmatranja i radno okruženje
Temeljne razlike procesa
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Metoda prijenosa energije | Svjetlost 10,6 m (daleki infracrveni domet) | Voda |
| Izvor energije | Plinski laser | Pumpa visokog pritiska |
| Kako se energija prenosi | Zraka vođena ogledalima (leteća optika); fiber-prijenos ne izvedivo za CO2 laser | Čvrsta visokotlačna crijeva prenose energiju |
| Kako se rezani materijal izbacuje | Plinski mlaz, plus dodatni plin izbacuje materijal | Mlaz vode pod visokim pritiskom izbacuje otpadni materijal |
| Udaljenost između mlaznice i materijala i najveća dopuštena tolerancija | Približno 0,2″ 0,004″, potreban senzor udaljenosti, regulacija i Z-os | Otprilike 0,12″ 0,04″, potreban senzor udaljenosti, regulacija i Z-os |
| Fizička postavka stroja | Izvor lasera uvijek se nalazi unutar stroja | Radni prostor i pumpa mogu se nalaziti odvojeno |
| Raspon veličina stolova | 8′ x 4′ do 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ do 13′ x 6,5′ |
| Tipični izlazni snop na izratku | 1500 do 2600 W | 4 do 17 kilovata (4000 bara) |
Tipične procesne primjene i upotrebe
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Tipične upotrebe procesa | Rezanje, bušenje, graviranje, ablacija, strukturiranje, zavarivanje | Rezanje, ablacija, strukturiranje |
| 3D rezanje materijala | Teško zbog krutog vođenja snopa i regulacije udaljenosti | Djelomično moguće jer je zaostala energija iza obratka uništena |
| Materijali koji se mogu rezati postupkom | Mogu se rezati svi metali (osim metala s visokom refleksijom), sva plastika, staklo i drvo | Svi materijali se mogu rezati ovim postupkom |
| Kombinacije materijala | Materijali s različitim talištem jedva se mogu rezati | Moguće, ali postoji opasnost od raslojavanja |
| Sendvič strukture sa šupljinama | To nije moguće s CO2 laserom | Ograničena sposobnost |
| Rezanje materijala s ograničenim ili otežanim pristupom | Rijetko moguće zbog male udaljenosti i velike laserske glave za rezanje | Ograničeno zbog male udaljenosti između mlaznice i materijala |
| Svojstva rezanog materijala koja utječu na obradu | Apsorpcijske karakteristike materijala na 10,6m | Tvrdoća materijala je ključni faktor |
| Debljina materijala pri kojoj je rezanje ili obrada ekonomična | ~0,12″ do 0,4″ ovisno o materijalu | ~0,4″ do 2,0″ |
| Uobičajene primjene za ovaj proces | Rezanje ravnog čeličnog lima srednje debljine za obradu lima | Rezanje kamena, keramike i metala većih debljina |
Početna investicija i prosječni operativni troškovi
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Potrebna početna kapitalna investicija | 300.000 USD s pumpom od 20 kW i stolom 6,5′ x 4′ | 300 000 dolara + |
| Dijelovi koji će se istrošiti | Zaštitno staklo, plin mlaznice, plus filtri za prašinu i čestice | Mlaznica vodenog mlaza, mlaznica za fokusiranje i sve visokotlačne komponente kao što su ventili, crijeva i brtve |
| Prosječna potrošnja energije kompletnog sustava rezanja | Pretpostavimo CO2laser od 1500 W: Potrošnja električne energije: 24-40 kW Laserski plin (CO2, N2, He): 2-16 l/h Plin za rezanje (O2, N2): 500-2000 l/h | Pretpostavimo pumpu od 20 kW: Potrošnja električne energije: 22-35 kW Voda: 10 l/h Abrazivno sredstvo: 36 kg/h Zbrinjavanje otpada od rezanja |
Preciznost procesa
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Minimalna veličina proreza za rezanje | 0,006″, ovisno o brzini rezanja | 0,02" |
| Izgled površine rezanja | Rezana površina će pokazati prugastu strukturu | Rezana površina će izgledati kao da je pjeskarena, ovisno o brzini rezanja |
| Stupanj odrezanih rubova do potpuno paralelnih | Dobro; povremeno će pokazati stožaste rubove | Dobro; postoji efekt "repa" u krivuljama u slučaju debljih materijala |
| Tolerancija obrade | Otprilike 0,002" | Otprilike 0,008" |
| Stupanj oštrosti na rezu | Dolazi do samo djelomičnog zabiranja | Ne dolazi do udubljenja |
| Toplinsko naprezanje materijala | U materijalu može doći do deformacije, kaljenja i strukturnih promjena | Nema toplinskog naprezanja |
| Sile koje djeluju na materijal u smjeru mlaza plina ili vode tijekom obrade | Poze tlaka plina problema s tankim obradaci, udaljenost ne može se održavati | Visoko: tanki, mali dijelovi mogu se stoga obraditi samo u ograničenoj mjeri |
Sigurnosna razmatranja i radno okruženje
| Predmet | Co2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Osobna sigurnostzahtjevi za opremu | Zaštitne naočale za zaštitu od lasera nisu apsolutno potrebne | Potrebne su zaštitne zaštitne naočale, zaštita za uši i zaštita od kontakta s mlazom vode pod visokim pritiskom |
| Stvaranje dima i prašine tijekom obrade | Događa se; plastika i neke metalne legure mogu proizvoditi otrovne plinove | Nije primjenjivo za rezanje vodenim mlazom |
| Zagađenje bukom i opasnost | Vrlo nisko | Neobično visoka |
| Zahtjevi za čišćenje stroja zbog nereda u procesu | Nisko čišćenje | Visoko čišćenje |
| Rezanje otpada proizvedenog procesom | Otpad od rezanja je uglavnom u obliku prašine koja zahtijeva vakuumsku ekstrakciju i filtriranje | Velike količine otpada od rezanja nastaju zbog miješanja vode s abrazivima |