ლაზერის წარმოების საქმიანობა ამჟამად მოიცავს ჭრას, შედუღებას, თერმულ დამუშავებას, მოპირკეთებას, ორთქლის დეპონირებას, გრავირებას, სკრიპტს, მორთვას, ანეილაციას და დარტყმის გამკვრივებას. ლაზერული წარმოების პროცესები კონკურენციას უწევს როგორც ტექნიკურად, ასევე ეკონომიკურ კონკურენციას ჩვეულებრივი და არატრადიციული წარმოების პროცესებთან, როგორიცაა მექანიკური და თერმული დამუშავება, რკალის შედუღება, ელექტროქიმიური და ელექტრული გამონადენის დამუშავება (EDM), აბრაზიული წყლის ჭავლით ჭრა, პლაზმური ჭრა და ცეცხლის ჭრა.
წყლის ჭავლით ჭრა არის პროცესი, რომელიც გამოიყენება მასალების დასაჭრელად, წნევის ქვეშ მყოფი წყლის ჭავლის გამოყენებით, 60,000 ფუნტი კვადრატულ ინჩზე (psi). ხშირად, წყალს ურევენ გარნეტის მსგავს აბრაზიულს, რაც საშუალებას აძლევს უფრო მეტ მასალას სუფთად დაჭრას ტოლერანტობამდე, კვადრატული და კარგი ნაპირებით. წყლის ჭავლებს შეუძლიათ მრავალი სამრეწველო მასალის მოჭრა, მათ შორის უჟანგავი ფოლადი, ინკონელი, ტიტანი, ალუმინი, ხელსაწყოების ფოლადი, კერამიკა, გრანიტი და ჯავშანტექნიკა. ეს პროცესი წარმოქმნის მნიშვნელოვან ხმაურს.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი შეიცავს ლითონის ჭრის შედარებას CO2 ლაზერული ჭრის პროცესისა და წყლის ჭავლით ჭრის პროცესის გამოყენებით სამრეწველო მასალების დამუშავებაში.
§ პროცესის ფუნდამენტური განსხვავებები
§ ტიპიური პროცესის აპლიკაციები და გამოყენება
§ საწყისი ინვესტიცია და საშუალო საოპერაციო ხარჯები
§ პროცესის სიზუსტე
§ უსაფრთხოების მოსაზრებები და საოპერაციო გარემო
პროცესის ფუნდამენტური განსხვავებები
| საგანი | Co2 ლაზერი | წყლის ჭავლით ჭრა |
| ენერგიის გაცემის მეთოდი | სინათლე 10,6 მ (შორს ინფრაწითელი დიაპაზონი) | წყალი |
| ენერგიის წყარო | გაზის ლაზერი | მაღალი წნევის ტუმბო |
| როგორ გადაეცემა ენერგია | სარკეებით მართული სხივი (მფრინავი ოპტიკა); ბოჭკოვანი გადაცემა არა შესაძლებელია CO2 ლაზერისთვის | ხისტი მაღალი წნევის შლანგები გადასცემს ენერგიას |
| როგორ გამოიდევნება მოჭრილი მასალა | გაზის ჭავლი, პლუს დამატებითი გაზი გამოდევნის მასალას | მაღალი წნევის წყლის ჭავლი გამოდევნის ნარჩენ მასალას |
| მანძილი საქშენსა და მასალას შორის და მაქსიმალური დასაშვები ტოლერანტობა | საჭიროა დაახლოებით 0,2″ 0,004″, მანძილის სენსორი, რეგულირება და Z ღერძი | საჭიროა დაახლოებით 0,12″ 0,04″, მანძილის სენსორი, რეგულირება და Z ღერძი |
| ფიზიკური აპარატის დაყენება | ლაზერული წყარო ყოველთვის მდებარეობს აპარატის შიგნით | სამუშაო ადგილი და ტუმბო შეიძლება განთავსდეს ცალკე |
| მაგიდის ზომის დიაპაზონი | 8′ x 4′-დან 20′ x 6,5′-მდე | 8′ x 4′-დან 13′ x 6,5′-მდე |
| ტიპიური სხივის გამომავალი სამუშაო ნაწილზე | 1500-დან 2600 ვატამდე | 4-დან 17 კილოვატამდე (4000 ბარი) |
ტიპიური პროცესის აპლიკაციები და გამოყენება
| საგანი | Co2 ლაზერი | წყლის ჭავლით ჭრა |
| ტიპიური პროცესის გამოყენება | ჭრა, ბურღვა, გრავირება, აბლაცია, სტრუქტურირება, შედუღება | ჭრა, აბლაცია, სტრუქტურირება |
| 3D მასალის ჭრა | რთულია ხისტი სხივის მიმართულების და მანძილის რეგულირების გამო | ნაწილობრივ შესაძლებელია, რადგან სამუშაო ნაწილის უკან ნარჩენი ენერგია განადგურებულია |
| მასალების მოჭრა შესაძლებელია პროცესით | ყველა ლითონი (გარდა ძლიერ ამრეკლავი ლითონებისა), ყველა პლასტმასის, მინის და ხის მოჭრა შესაძლებელია | ამ პროცესით შესაძლებელია ყველა მასალის მოჭრა |
| მასალების კომბინაციები | სხვადასხვა დნობის წერტილის მქონე მასალები ძლივს იჭრება | შესაძლებელია, მაგრამ არსებობს დელამინაციის საშიშროება |
| სენდვიჩის სტრუქტურები ღრუებით | CO2 ლაზერით ეს შეუძლებელია | შეზღუდული შესაძლებლობები |
| მასალების ჭრა შეზღუდული ან დაქვეითებული წვდომით | იშვიათად შესაძლებელია მცირე მანძილისა და დიდი ლაზერული ჭრის თავის გამო | შეზღუდულია საქშენსა და მასალას შორის მცირე მანძილის გამო |
| მოჭრილი მასალის თვისებები, რომლებიც გავლენას ახდენენ დამუშავებაზე | მასალის შთანთქმის მახასიათებლები 10.6მ | მასალის სიმტკიცე არის მთავარი ფაქტორი |
| მასალის სისქე, რომლის დროსაც ჭრა ან დამუშავება ეკონომიურია | ~0,12″-დან 0,4″-მდე, მასალის მიხედვით | ~0,4″-დან 2,0″-მდე |
| საერთო აპლიკაციები ამ პროცესისთვის | საშუალო სისქის ბრტყელი ფურცლის ფურცლის ჭრა ლითონის ფურცლის დასამუშავებლად | ქვის, კერამიკის და მეტი სისქის ლითონების ჭრა |
საწყისი ინვესტიცია და საშუალო საოპერაციო ხარჯები
| საგანი | Co2 ლაზერი | წყლის ჭავლით ჭრა |
| საჭიროა საწყისი კაპიტალის ინვესტიცია | $300,000 20 კვტ ტუმბოთი და 6.5 x 4" მაგიდით | $300,000+ |
| ნაწილები, რომლებიც გაცვეთილია | დამცავი მინა, გაზი საქშენები, პლუს მტვერი და ნაწილაკების ფილტრები | წყლის ჭავლის საქშენი, ფოკუსირების საქშენი და ყველა მაღალი წნევის კომპონენტი, როგორიცაა სარქველები, შლანგები და ლუქები |
| სრული ჭრის სისტემის ენერგიის საშუალო მოხმარება | დავუშვათ 1500 ვატიანი CO2 ლაზერი: ელექტროენერგიის გამოყენება: 24-40 კვტ ლაზერული გაზი (CO2, N2, He): 2-16 ლ/სთ საჭრელი გაზი (O2, N2): 500-2000 ლ/სთ | დავუშვათ 20 კვტ ტუმბო: ელექტროენერგიის გამოყენება: 22-35 კვტ წყალი: 10 ლ/სთ აბრაზიული: 36 კგ/სთ ჭრის ნარჩენების განადგურება |
პროცესის სიზუსტე
| საგანი | Co2 ლაზერი | წყლის ჭავლით ჭრა |
| ჭრის ჭრილის მინიმალური ზომა | 0,006″, დამოკიდებულია ჭრის სიჩქარეზე | 0.02″ |
| მოჭრილი ზედაპირის გარეგნობა | მოჭრილი ზედაპირი აჩვენებს განივზოლიან სტრუქტურას | მოჭრილი ზედაპირი, როგორც ჩანს, ქვიშის აფეთქებით მოხდა, რაც დამოკიდებულია ჭრის სიჩქარეზე |
| მოჭრილი კიდეების ხარისხი მთლიანად პარალელურად | კარგი; ზოგჯერ გამოჩნდება კონუსური კიდეები | კარგი; სქელი მასალების შემთხვევაში მოსახვევებში არის "კუდიანი" ეფექტი |
| დამუშავების ტოლერანტობა | დაახლოებით 0.002″ | დაახლოებით 0.008″ |
| ჭრის ხარისხი ჭრილზე | ხდება მხოლოდ ნაწილობრივი გახეხვა | გახეხვა არ ხდება |
| მასალის თერმული სტრესი | მასალაში შეიძლება მოხდეს დეფორმაცია, წრთობა და სტრუქტურული ცვლილებები | თერმული სტრესი არ ხდება |
| ძალები, რომლებიც მოქმედებენ მასალაზე გაზის ან წყლის ჭავლის მიმართულებით დამუშავების დროს | გაზის წნევა უქმნის პრობლემები თხელი სამუშაო ნაწილები, მანძილი შენახვა შეუძლებელია | მაღალი: თხელი, მცირე ნაწილების დამუშავება შესაძლებელია მხოლოდ შეზღუდული ხარისხით |
უსაფრთხოების მოსაზრებები და საოპერაციო გარემო
| საგანი | Co2 ლაზერი | წყლის ჭავლით ჭრა |
| პირადი უსაფრთხოებააღჭურვილობის მოთხოვნები | ლაზერული დამცავი სათვალე არ არის აბსოლუტურად აუცილებელი | საჭიროა დამცავი სათვალეები, ყურის დაცვა და მაღალი წნევის წყლის ჭავლთან კონტაქტისგან დაცვა |
| დამუშავების დროს კვამლისა და მტვრის წარმოქმნა | ხდება; პლასტმასმა და ზოგიერთი ლითონის შენადნობები შეიძლება წარმოქმნან ტოქსიკური აირები | არ გამოიყენება წყლის ჭავლით ჭრისთვის |
| ხმაურის დაბინძურება და საფრთხე | ძალიან დაბალი | უჩვეულოდ მაღალი |
| მანქანების დასუფთავების მოთხოვნები პროცესის არეულობის გამო | დაბალი გაწმენდა | მაღალი გამწმენდი |
| პროცესის შედეგად წარმოქმნილი ნარჩენების ჭრა | ჭრის ნარჩენები ძირითადად არის მტვრის სახით, რომელიც საჭიროებს ვაკუუმური მოპოვებას და ფილტრაციას | დიდი რაოდენობით ჭრის ნარჩენები წარმოიქმნება წყლის აბრაზიებთან შერევის გამო |