A lézergyártási tevékenységek jelenleg a vágást, hegesztést, hőkezelést, burkolást, gőzleválasztást, gravírozást, karcolást, vágást, izzítást és lökéskeményítést foglalják magukban. A lézeres gyártási folyamatok műszakilag és gazdaságilag egyaránt versenyeznek a hagyományos és nem hagyományos gyártási eljárásokkal, mint például a mechanikai és termikus megmunkálás, ívhegesztés, elektrokémiai és elektromos kisüléses megmunkálás (EDM), abrazív vízsugaras vágás, plazmavágás és lángvágás.
A vízsugaras vágás olyan folyamat, amelyet anyagok vágására használnak, akár 60 000 font/négyzethüvelyk (psi) nyomású vízsugár segítségével. A vizet gyakran összekeverik egy csiszolóanyaggal, például gránáttal, amely lehetővé teszi több anyag tisztán vágását a tűréshatárok közelében, szögletesen és jó élsimítással. A vízsugárral számos ipari anyag vágható, beleértve a rozsdamentes acélt, az Inconelt, a titánt, az alumíniumot, a szerszámacélt, a kerámiát, a gránitot és a páncéllemezt. Ez a folyamat jelentős zajt generál.
Az alábbi táblázat a CO2 lézeres vágási eljárással végzett fémvágás és az ipari anyagfeldolgozás vízsugaras vágási eljárásának összehasonlítását tartalmazza.
§ Alapvető folyamatbeli különbségek
§ Tipikus folyamatalkalmazások és felhasználások
§ Kezdeti beruházás és átlagos működési költségek
§ A folyamat pontossága
§ Biztonsági szempontok és működési környezet
Alapvető folyamatbeli különbségek
| Téma | Co2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Az energia átadás módja | Fény 10,6 m (távoli infravörös tartomány) | Víz |
| Energiaforrás | Gázlézer | Nagynyomású szivattyú |
| Hogyan történik az energia továbbítása | Tükrök által vezetett sugár (repülő optika); szál-átvitel nem CO2 lézerrel megvalósítható | Merev nagynyomású tömlők továbbítják az energiát |
| A vágott anyag kilökése | Gázsugár, plusz további gáz kilöki az anyagot | A nagynyomású vízsugár kiszorítja a hulladékot |
| A fúvóka és az anyag közötti távolság és a megengedett legnagyobb tűrés | Kb. 0,2″ 0,004″, távolságérzékelő, szabályozás és Z-tengely szükséges | Kb. 0,12″ 0,04″, távolságérzékelő, szabályozás és Z-tengely szükséges |
| Fizikai gépbeállítás | A lézerforrás mindig a gép belsejében található | A munkaterület és a szivattyú külön is elhelyezhető |
| Asztalméretek választéka | 8′ x 4′ – 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ – 13′ x 6,5′ |
| Tipikus sugárkibocsátás a munkadarabon | 1500-2600 watt | 4-17 kilowatt (4000 bar) |
Tipikus folyamatalkalmazások és felhasználások
| Téma | Co2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Tipikus folyamatfelhasználások | Vágás, fúrás, gravírozás, abláció, strukturálás, hegesztés | Vágás, abláció, strukturálás |
| 3D anyagvágás | Nehéz a merev sugárvezetés és a távolságszabályozás miatt | Részben lehetséges, mivel a munkadarab mögötti maradék energia megsemmisül |
| Az eljárással vágható anyagok | Minden fém (kivéve az erősen tükröződő fémeket), minden műanyag, üveg és fa vágható | Ezzel az eljárással minden anyag vágható |
| Anyagkombinációk | A különböző olvadáspontú anyagokat alig lehet vágni | Lehetséges, de fennáll a rétegvesztés veszélye |
| Szendvics szerkezetek üregekkel | Ez CO2 lézerrel nem lehetséges | Korlátozott képesség |
| Korlátozott vagy korlátozott hozzáférésű anyagok vágása | Ritkán lehetséges a kis távolság és a nagy lézervágó fej miatt | A fúvóka és az anyag közötti kis távolság miatt korlátozott |
| A vágott anyag feldolgozást befolyásoló tulajdonságai | Az anyag abszorpciós jellemzői 10,6 m-en | Az anyag keménysége kulcsfontosságú tényező |
| Anyagvastagság, amelynél a vágás vagy feldolgozás gazdaságos | Anyagtól függően ~0,12″-0,4″ | ~0,4" - 2,0" |
| Gyakori alkalmazások ehhez a folyamathoz | Közepes vastagságú lapos acéllemez vágása lemezfeldolgozáshoz | Kő, kerámia és nagyobb vastagságú fémek vágása |
Kezdeti beruházás és átlagos üzemeltetési költségek
| Téma | Co2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Kezdeti tőkebefektetés szükséges | 300 000 dollár egy 20 kW-os szivattyúval és egy 6,5′ x 4′-es asztallal | 300 000 USD+ |
| Elhasználódó alkatrészek | Védőüveg, gáz fúvókák, valamint a por és a részecskeszűrők | Vízsugár fúvóka, fókuszáló fúvóka és minden nagynyomású alkatrész, például szelepek, tömlők és tömítések |
| A teljes vágórendszer átlagos energiafogyasztása | Tételezzünk fel egy 1500 wattos CO2-lézert: Elektromos energia felhasználás: 24-40 kW Lézergáz (CO2, N2, He): 2-16 l/h Vágógáz (O2, N2): 500-2000 l/h | Tételezzünk fel egy 20 kW-os szivattyút: Elektromos energia felhasználás: 22-35 kW Víz: 10 l/h Csiszolóanyag: 36 kg/h Vágási hulladék ártalmatlanítása |
A folyamat pontossága
| Téma | Co2 lézer | Vízsugaras vágás |
| A vágórés minimális mérete | 0,006″, a vágási sebességtől függően | 0,02″ |
| Vágott felület megjelenése | A vágott felület csíkos szerkezetet fog mutatni | A vágási sebességtől függően a vágási felület homokfúvásnak tűnik |
| A vágott élek mértéke teljesen párhuzamos | Jó; időnként kúpos éleket mutat be | Jó; vastagabb anyagok esetén a görbékben „farok” hatás jelentkezik |
| Feldolgozási tolerancia | Körülbelül 0,002″ | Körülbelül 0,008 hüvelyk |
| Sorjásodás mértéke a vágáson | Csak részleges sorjazás következik be | Nem történik sorjazás |
| Az anyag hőfeszültsége | Az anyagban deformáció, megeresztés és szerkezeti változások léphetnek fel | Termikus feszültség nem lép fel |
| A feldolgozás során az anyagra ható erők gáz- vagy vízsugár irányában | Gáznyomás jelent problémák vékony munkadarabok, távolság nem tartható fenn | Magas: vékony, kis részek így csak korlátozottan dolgozhatók meg |
Biztonsági szempontok és működési környezet
| Téma | Co2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Személyes biztonságfelszerelési követelmények | A lézeres védőszemüveg nem feltétlenül szükséges | Védőszemüvegre, fülvédőre és nagynyomású vízsugárral való érintkezés elleni védelemre van szükség |
| Füst- és porképződés a feldolgozás során | Előfordul; a műanyagok és egyes fémötvözetek mérgező gázokat termelhetnek | Nem alkalmazható vízsugaras vágáshoz |
| Zajszennyezés és veszély | Nagyon alacsony | Szokatlanul magas |
| Géptisztítási követelmények a folyamat hibája miatt | Alacsony takarítás | Magas takarítás |
| Az eljárás során keletkező hulladék vágása | A vágási hulladék főleg por formájában keletkezik, amely vákuumos elszívást és szűrést igényel | Nagy mennyiségű vágási hulladék keletkezik a víz és a csiszolóanyag összekeverése miatt |