Le attività di produzione laser attualmente comprendono il taglio, la saldatura, il trattamento del calore, il rivestimento, la deposizione di vapore, l'incisione, la scrittura, il taglio, la ricottura e l'indurimento degli shock. I processi di produzione laser competono sia tecnicamente che economicamente con processi di produzione convenzionali e non convenzionali come la lavorazione meccanica e termica, la saldatura ad arco, la lavorazione elettrochimica ed elettrica (EDM), il taglio del getto d'acqua abrasivo, il taglio del plasma e il taglio della fiamma.
Il taglio del getto d'acqua è un processo utilizzato per tagliare i materiali usando un getto di acqua pressurizzata come 60.000 libbre per pollice quadrato (PSI). Spesso l'acqua viene mescolata con un granato abrasivo che consente di tagliare più materiali per chiudere le tolleranze, esattamente e con una buona finitura del bordo. I getti d'acqua sono in grado di tagliare molti materiali industriali tra cui acciaio inossidabile, Inconel, titanio, alluminio, acciaio per utensili, ceramiche, granito e piastra per armature. Questo processo genera un rumore significativo.
La tabella che segue contiene un confronto tra il taglio dei metalli utilizzando il processo di taglio laser CO2 e il processo di taglio del getto d'acqua nella lavorazione dei materiali industriali.
§ Differenze di processo fondamentali
§ Applicazioni e usi del processo tipico
§ Investimento iniziale e costi operativi medi
§ Precisione del processo
§ Considerazioni sulla sicurezza e ambiente operativo
Differenze di processo fondamentali
| Soggetto | Laser CO2 | Taglio del getto d'acqua |
| Metodo di energia per impartire | Luce 10,6 m (gamma di infrarossi lontani) | Acqua |
| Fonte di energia | Laser a gas | Pompa ad alta pressione |
| Come viene trasmessa l'energia | Beam guidato da specchi (ottica volante); trasmissione in fibra no fattibile per il laser CO2 | I tubi rigidi ad alta pressione trasmettono l'energia |
| Come viene espulso il materiale tagliato | Getto a gas, più il gas aggiuntivo espelle il materiale | Un getto d'acqua ad alta pressione espelle il materiale di scarto |
| Distanza tra ugello e materiale e tolleranza massima consentita | Circa 0,2 ″ 0,004 ″, sensore di distanza, regolazione e asse z necessario | Circa 0,12 ″ 0,04 ″, sensore di distanza, regolazione e asse z necessario |
| Impostazione della macchina fisica | Sorgente laser sempre situata all'interno della macchina | L'area di lavoro e la pompa possono essere posizionati separatamente |
| Gamma di dimensioni della tabella | 8 ′ x 4 ′ a 20 ′ x 6,5 ′ | 8 ′ x 4 ′ a 13 ′ x 6,5 ′ |
| Output tipico del raggio sul pezzo | Da 1500 a 2600 watt | 4 a 17 chilowatt (4000 bar) |
Applicazioni e usi di processo tipici
| Soggetto | Laser CO2 | Taglio del getto d'acqua |
| Usi tipici del processo | Taglio, perforazione, incisione, ablazione, strutturazione, saldatura | Taglio, ablazione, strutturazione |
| Taglio del materiale 3D | Difficile a causa della guida del raggio rigido e della regolamentazione della distanza | Parzialmente possibile poiché l'energia residua dietro il pezzo viene distrutta |
| Materiali in grado di essere tagliati dal processo | Tutti i metalli (esclusi metalli altamente riflettenti), tutte le materie plastiche, il vetro e il legno possono essere tagliati | Tutti i materiali possono essere tagliati da questo processo |
| Combinazioni di materiali | I materiali con diversi punti di fusione possono essere appena tagliati | Possibile, ma c'è il pericolo di delaminazione |
| Strutture sandwich con cavità | Questo non è possibile con un laser CO2 | Capacità limitata |
| Tagliare materiali con accesso calmo o compromesso | Raramente possibile a causa della piccola distanza e della grande testa di taglio laser | Limitato a causa della piccola distanza tra l'ugello e il materiale |
| Proprietà del materiale tagliato che influenza l'elaborazione | Caratteristiche di assorbimento del materiale a 10,6 m | La durezza del materiale è un fattore chiave |
| Lo spessore del materiale in cui il taglio o l'elaborazione è economico | ~ 0,12 ″ a 0,4 ″ a seconda del materiale | ~ 0,4 ″ a 2,0 ″ |
| Applicazioni comuni per questo processo | Tagliare l'acciaio piatto di medio spessore per la lavorazione della lamiera | Tagliare di pietra, ceramiche e metalli di maggiore spessore |
Investimento iniziale e costi operativi medi
| Soggetto | Laser CO2 | Taglio del getto d'acqua |
| Investimento di capitale iniziale richiesto | $ 300.000 con una pompa da 20 kW e una tabella 6,5 ′ x 4 ′ | $ 300.000+ |
| Parti che si consumano | Vetro protettivo, gas ugelli, oltre a polvere e filtri delle particelle | Ugello a getto d'acqua, ugello di messa a fuoco e tutti i componenti ad alta pressione come valvole, tubi e sigilli |
| Consumo medio di energia del sistema di taglio completo | Assumi un co2laser da 1500 watt: Uso di energia elettrica: 24-40 kW Laser Gas (CO2, N2, HE): 2-16 L/H. Tagliare il gas (O2, N2): 500-2000 L/H. | Assumi una pompa da 20 kW: Uso di energia elettrica: 22-35 kW Acqua: 10 l/h Abrasivo: 36 kg/h Smaltimento del taglio dei rifiuti |
Precisione del processo
| Soggetto | Laser CO2 | Taglio del getto d'acqua |
| Dimensione minima della fessura di taglio | 0,006 ″, a seconda della velocità di taglio | 0,02 ″ |
| Aspetto della superficie tagliata | La superficie tagliata mostrerà una struttura striata | La superficie del taglio sembrerà essere stata colpita dalla sabbia, a seconda della velocità di taglio |
| Grado di bordi tagliati completamente paralleli | Bene; Occasionalmente dimostrerà bordi conici | Bene; C'è un effetto "coda" nelle curve in caso di materiali più spessi |
| Tolleranza di elaborazione | Circa 0,002 ″ | Circa 0,008 ″ |
| Grado di burring sul taglio | Si verifica solo una sfugge parziale | Non si verifica alcuna sfrenatura |
| Stress termico del materiale | Possono verificarsi cambiamenti di deformazione, tempera e strutturali nel materiale | Non si verifica alcuna stress termico |
| Forze che agiscono sul materiale in direzione del getto di gas o acqua durante la lavorazione | Posa di pressione del gas problemi con sottili pezzi, distanza non può essere mantenuto | Alto: parti sottili e piccole possono quindi essere elaborate solo a un grado limitato |
Considerazioni sulla sicurezza e ambiente operativo
| Soggetto | Laser CO2 | Taglio del getto d'acqua |
| Sicurezza personaleRequisiti dell'attrezzatura | Gli occhiali di sicurezza per protezione laser non sono assolutamente necessari | Sono necessari occhiali di sicurezza protettivi, protezione delle orecchie e protezione dai contatti con getto d'acqua ad alta pressione |
| Produzione di fumo e polvere durante la lavorazione | Si verifica; La plastica e alcune leghe metalliche possono produrre gas tossici | Non applicabile per il taglio del getto d'acqua |
| Inquinamento acustico e pericolo | Molto basso | Insolitamente alto |
| Requisiti di pulizia delle macchine dovute al pasticcio di processo | PULIZIONE LASSA | Cleanna elevata |
| Tagliare i rifiuti prodotti dal processo | Il taglio dei rifiuti è principalmente sotto forma di polvere che richiede estrazione e filtraggio del vuoto | Grandi quantità di rifiuti di taglio si verificano a causa della miscelazione dell'acqua con gli abrasivi |