פעילויות ייצור הלייזר כוללות כיום חיתוך, ריתוך, טיפול בחום, חיפוי, שקיעת אדים, חריטה, חריטה, חיתוך, חישול והתקשות. תהליכי ייצור בלייזר מתחרים הן מבחינה טכנית והן מבחינה כלכלית עם תהליכי ייצור קונבנציונליים ולא קונבנציונליים כגון עיבוד מכני ותרמי, ריתוך קשת, עיבוד אלקטרוכימי ופריקה חשמלית (EDM), חיתוך סילון מים שוחק, חיתוך פלזמה וחיתוך להבה.
חיתוך סילון מים הוא תהליך המשמש לחיתוך חומרים באמצעות סילון של מים בלחץ בגובה של 60,000 פאונד לאינץ' רבוע (psi). לעתים קרובות, המים מעורבבים עם חומר שוחק כמו נופך המאפשר לחתוך יותר חומרים בצורה נקייה לסובלנות קרובה, בצורה מרובעת ועם גימור קצה טוב. סילוני מים מסוגלים לחתוך חומרים תעשייתיים רבים כולל נירוסטה, אינקונל, טיטניום, אלומיניום, פלדת כלי עבודה, קרמיקה, גרניט ולוח שריון. תהליך זה יוצר רעש משמעותי.
הטבלה הבאה מכילה השוואה בין חיתוך מתכת באמצעות תהליך חיתוך לייזר CO2 ותהליך חיתוך בסילון מים בעיבוד חומרים תעשייתיים.
§ הבדלי תהליכים בסיסיים
§ יישומי תהליך ושימושים אופייניים
§ השקעה ראשונית ועלויות תפעול ממוצעות
§ דיוק התהליך
§ שיקולי בטיחות וסביבת הפעלה
הבדלי תהליכים בסיסיים
| נוֹשֵׂא | לייזר Co2 | חיתוך סילון מים |
| שיטת הקניית אנרגיה | אור 10.6 מ' (טווח אינפרא אדום רחוק) | מַיִם |
| מקור אנרגיה | לייזר גז | משאבה בלחץ גבוה |
| איך מועברת אנרגיה | קרן מונחית על ידי מראות (אופטיקה מעופפת); שידור סיבים לא אפשרי עבור לייזר CO2 | צינורות קשיחים בלחץ גבוה מעבירים את האנרגיה |
| איך מוציאים חומר חתוך | סילון גז, בתוספת גז נוסף מוציא חומר | סילון מים בלחץ גבוה מוציא חומרי פסולת |
| מרחק בין זרבובית לחומר וסובלנות מקסימלית המותרת | 0.2 אינץ' 0.004 אינץ' בקירוב, חיישן מרחק, ויסות וציר Z נחוצים | 0.12 אינץ' 0.04 אינץ' בקירוב, חיישן מרחק, ויסות וציר Z נחוצים |
| הגדרת מכונה פיזית | מקור לייזר ממוקם תמיד בתוך המכונה | ניתן למקם את אזור העבודה והמשאבה בנפרד |
| מגוון גדלי שולחנות | 8' x 4' עד 20' x 6.5' | 8' x 4' עד 13' x 6.5' |
| פלט קרן אופייני בחומר העבודה | 1500 עד 2600 וואט | 4 עד 17 קילוואט (4000 בר) |
יישומי תהליך ושימושים אופייניים
| נוֹשֵׂא | לייזר Co2 | חיתוך סילון מים |
| שימושים אופייניים בתהליך | חיתוך, קידוח, חריטה, אבלציה, מבנה, ריתוך | חיתוך, אבלציה, מבנה |
| חיתוך חומרים תלת מימדיים | קשה בגלל הנחיית אלומה קשיחה וויסות המרחק | אפשרי חלקית מכיוון ששארית האנרגיה מאחורי חומר העבודה נהרסת |
| חומרים שניתן לחתוך בתהליך | ניתן לחתוך את כל המתכות (למעט מתכות מחזירות אור), כל הפלסטיק, הזכוכית והעץ | ניתן לחתוך את כל החומרים בתהליך זה |
| שילובי חומרים | חומרים בעלי נקודות התכה שונות בקושי ניתן לחתוך | אפשרי, אבל יש סכנה של דלמינציה |
| מבני סנדוויץ' עם חללים | זה לא אפשרי עם לייזר CO2 | יכולת מוגבלת |
| חיתוך חומרים עם גישה מוגבלת או לקויה | לעתים רחוקות אפשרי בגלל מרחק קטן וראש חיתוך לייזר גדול | מוגבל בשל המרחק הקטן בין הזרבובית לחומר |
| מאפייני החומר החתוך המשפיעים על העיבוד | מאפייני ספיגה של חומר ב-10.6 מ' | קשיות החומר היא גורם מפתח |
| עובי חומר שבו חיתוך או עיבוד חסכוני | ~0.12 אינץ' עד 0.4 אינץ' תלוי בחומר | ~0.4 אינץ' עד 2.0 אינץ' |
| יישומים נפוצים לתהליך זה | חיתוך של פלדה שטוחה בעובי בינוני לעיבוד פח | חיתוך של אבן, קרמיקה ומתכות בעובי גדול יותר |
השקעה ראשונית ועלויות תפעול ממוצעות
| נוֹשֵׂא | לייזר Co2 | חיתוך סילון מים |
| נדרשת השקעה הונית ראשונית | 300,000 דולר עם משאבה של 20 קילוואט ושולחן בגודל 6.5 אינץ' x 4 אינץ' | $300,000+ |
| חלקים שיתבלו | זכוכית מגן, גז חרירים, בתוספת מסנני אבק וגם מסנני חלקיקים | פיית סילון מים, פיית מיקוד וכל רכיבי הלחץ הגבוה כגון שסתומים, צינורות ואטמים |
| צריכת אנרגיה ממוצעת של מערכת חיתוך שלמה | נניח שלייזר CO2 של 1500 וואט: שימוש בחשמל: 24-40 קילוואט גז לייזר (CO2, N2, He): 2-16 ליטר לשעה גז חיתוך (O2, N2): 500-2000 ליטר לשעה | נניח משאבה של 20 קילוואט: שימוש בחשמל: 22-35 קילוואט מים: 10 ליטר לשעה חומר שוחק: 36 ק"ג לשעה פינוי פסולת חיתוך |
דיוק של תהליך
| נוֹשֵׂא | לייזר Co2 | חיתוך סילון מים |
| גודל מינימלי של חריץ החיתוך | 0.006 אינץ', תלוי במהירות החיתוך | 0.02 אינץ' |
| מראה משטח חתוך | משטח חתוך יראה מבנה מפוספס | נראה כי משטח החתך עבר התזת חול, בהתאם למהירות החיתוך |
| מידת החיתוך של הקצוות עד מקבילים לחלוטין | טוֹב; מדי פעם יפגין קצוות חרוטים | טוֹב; יש אפקט "זנב" בעיקולים במקרה של חומרים עבים יותר |
| סובלנות לעיבוד | 0.002 אינץ' בערך | 0.008 אינץ' בערך |
| מידת הצריבה על החתך | רק צריבה חלקית מתרחשת | לא מתרחשת צריבה |
| מתח תרמי של חומר | עיוותים, מזג ושינויים מבניים עשויים להתרחש בחומר | לא מתרחש מתח תרמי |
| כוחות הפועלים על החומר בכיוון של סילון גז או מים במהלך העיבוד | לחץ גז בעיות עם דק חלקי עבודה, מרחק לא ניתן לקיים | גבוה: ניתן לעבד חלקים דקים וקטנים רק במידה מוגבלת |
שיקולי בטיחות וסביבת הפעלה
| נוֹשֵׂא | לייזר Co2 | חיתוך סילון מים |
| בטיחות אישיתדרישות הציוד | משקפי בטיחות להגנת לייזר אינם נחוצים לחלוטין | יש צורך במשקפי בטיחות, מיגון אוזניים והגנה מפני מגע עם סילון מים בלחץ גבוה |
| ייצור עשן ואבק במהלך העיבוד | מתרחשת; פלסטיק וסגסוגות מתכת מסוימות עלולים לייצר גזים רעילים | לא מתאים לחיתוך סילון מים |
| זיהום רעש וסכנה | נמוך מאוד | גבוה בצורה בלתי רגילה |
| דרישות ניקוי מכונה עקב בלגן בתהליך | ניקוי נמוך | ניקיון גבוה |
| חיתוך פסולת שנוצרת בתהליך | חיתוך פסולת הוא בעיקר בצורת אבק הדורש חילוץ וסינון בוואקום | כמויות גדולות של פסולת חיתוך מתרחשות עקב ערבוב מים עם חומרים שוחקים |