현재 레이저 제조 활동에는 절단, 용접, 열처리, 클래딩, 증착, 조각, 스크라이빙, 트리밍, 어닐링, 충격 경화 등이 포함됩니다. 레이저 제조 공정은 기계 및 열 가공, 아크 용접, 전기화학 및 방전 가공(EDM), 연마재 워터젯 절단, 플라즈마 절단, 화염 절단과 같은 기존 및 비전통적 제조 공정과 기술적, 경제적으로 경쟁합니다.
워터젯 절단은 최대 60,000psi(60,000파운드/제곱인치)의 가압수를 분사하여 재료를 절단하는 공정입니다. 이 물은 종종 가넷과 같은 연마재와 혼합되어 더 많은 재료를 정밀한 공차로, 정사각형으로, 그리고 우수한 모서리 마감으로 깨끗하게 절단할 수 있도록 합니다. 워터젯은 스테인리스강, 인코넬, 티타늄, 알루미늄, 공구강, 세라믹, 화강암, 장갑판 등 다양한 산업 소재를 절단할 수 있습니다. 이 공정은 상당한 소음을 발생시킵니다.
다음 표는 산업용 소재 가공에서 CO2 레이저 절단 공정과 워터젯 절단 공정을 이용한 금속 절단을 비교한 것입니다.
§ 기본 프로세스 차이점
§ 일반적인 공정 응용 프로그램 및 사용
§ 초기 투자 및 평균 운영 비용
§ 공정의 정밀도
§ 안전 고려 사항 및 작동 환경
근본적인 프로세스 차이점
| 주제 | CO2 레이저 | 워터젯 절단 |
| 에너지 전달 방법 | 가벼움 10.6m (원적외선 범위) | 물 |
| 에너지원 | 가스 레이저 | 고압 펌프 |
| 에너지는 어떻게 전달되는가 | 거울에 의해 유도되는 빔(비행 광학 장치), 광섬유 전송 없음 CO2 레이저에 적용 가능 | 견고한 고압 호스는 에너지를 전달합니다. |
| 절단된 재료가 어떻게 배출되는가 | 가스젯과 추가 가스가 물질을 배출합니다. | 고압 물 분사로 폐기물을 배출합니다. |
| 노즐과 재료 사이의 거리 및 최대 허용 오차 | 약 0.2″ 0.004″, 거리 센서, 조절 및 Z축 필요 | 약 0.12″ 0.04″, 거리 센서, 조절 및 Z축 필요 |
| 물리적 기계 설정 | 레이저 소스는 항상 기계 내부에 위치합니다. | 작업 영역과 펌프는 별도로 위치할 수 있습니다. |
| 테이블 크기 범위 | 8′ x 4′ ~ 20′ x 6.5′ | 8′ x 4′ ~ 13′ x 6.5′ |
| 작업물의 일반적인 빔 출력 | 1500~2600와트 | 4~17킬로와트(4000바) |
일반적인 프로세스 응용 프로그램 및 사용
| 주제 | CO2 레이저 | 워터젯 절단 |
| 일반적인 프로세스 사용 | 절단, 드릴링, 조각, 절삭, 구조화, 용접 | 절단, 절제, 구조화 |
| 3D 소재 절단 | 엄격한 빔 유도 및 거리 조절로 인해 어려움 | 작업물 뒤의 잔류 에너지가 파괴되므로 부분적으로 가능합니다. |
| 공정에 의해 절단 가능한 재료 | 모든 금속(반사성이 높은 금속 제외), 모든 플라스틱, 유리, 목재를 절단할 수 있습니다. | 모든 소재는 이 공정으로 절단이 가능합니다. |
| 재료 조합 | 녹는점이 다른 재료는 거의 절단이 불가능합니다. | 가능하나 박리의 위험이 있습니다. |
| 공동이 있는 샌드위치 구조 | CO2 레이저에서는 불가능합니다. | 제한된 능력 |
| 접근이 제한되거나 손상된 재료 절단 | 거리가 짧고 레이저 커팅 헤드가 크기 때문에 거의 불가능합니다. | 노즐과 소재 사이의 거리가 좁아 제한적 |
| 가공에 영향을 미치는 절단 재료의 특성 | 10.6m에서의 재료 흡수 특성 | 재료의 경도는 핵심 요소입니다 |
| 절단 또는 가공이 경제적인 재료 두께 | 재료에 따라 ~0.12인치 ~ 0.4인치 | ~0.4인치 ~ 2.0인치 |
| 이 프로세스의 일반적인 응용 프로그램 | 판금 가공을 위한 중간 두께의 평판 강판 절단 | 더 두꺼운 돌, 세라믹 및 금속 절단 |
초기 투자 및 평균 운영 비용
| 주제 | CO2 레이저 | 워터젯 절단 |
| 초기 자본 투자 필요 | 20kW 펌프와 6.5' x 4' 테이블이 포함된 300,000달러 | 30만 달러 이상 |
| 마모될 부품 | 보호 유리, 가스 노즐과 먼지 필터, 입자 필터 모두 | 워터젯 노즐, 포커싱 노즐 및 밸브, 호스, 씰 등 모든 고압 부품 |
| 전체 절단 시스템의 평균 에너지 소비량 | 1500와트 CO2 레이저를 가정해 보겠습니다. 전력 사용: 24~40kW 레이저 가스(CO2, N2, He): 2-16리터/시간 절단 가스(O2, N2): 500-2000 l/h | 20kW 펌프를 가정해 보겠습니다. 전력 사용: 22-35kW 물: 10 l/h 연마제: 36kg/h 절단 폐기물 처리 |
공정의 정밀도
| 주제 | CO2 레이저 | 워터젯 절단 |
| 절단 슬릿의 최소 크기 | 0.006인치, 절단 속도에 따라 다름 | 0.02인치 |
| 절단면 모양 | 절단면에는 줄무늬 구조가 나타납니다. | 절단 속도에 따라 절단면은 모래 분사된 것처럼 보일 수 있습니다. |
| 절단면이 완전히 평행한 정도 | 좋음; 가끔 원뿔 모양의 모서리가 보일 수 있음 | 좋습니다. 두꺼운 재료의 경우 곡선에 "꼬리" 효과가 있습니다. |
| 처리 허용 오차 | 약 0.002인치 | 약 0.008인치 |
| 절단면의 버링 정도 | 부분적인 버링만 발생합니다. | 버링이 발생하지 않습니다 |
| 재료의 열 응력 | 재료에는 변형, 강화 및 구조적 변화가 발생할 수 있습니다. | 열 응력이 발생하지 않습니다. |
| 가공 중 가스 또는 물 분사 방향으로 재료에 작용하는 힘 | 가스 압력 포즈 얇은 문제 작업물, 거리 유지할 수 없다 | 높음: 얇고 작은 부품은 제한적으로만 처리될 수 있습니다. |
안전 고려 사항 및 작동 환경
| 주제 | CO2 레이저 | 워터젯 절단 |
| 개인 안전장비 요구 사항 | 레이저 보호 안전 안경은 절대적으로 필요하지 않습니다. | 보호 안전 안경, 귀 보호 장비 및 고압 물 분사에 대한 접촉으로부터 보호가 필요합니다. |
| 가공 중 연기 및 먼지 발생 | 발생합니다. 플라스틱과 일부 금속 합금은 독성 가스를 생성할 수 있습니다. | 워터젯 절단에는 적용 불가 |
| 소음 공해 및 위험 | 매우 낮음 | 비정상적으로 높다 |
| 공정 혼란으로 인한 기계 세척 요구 사항 | 낮은 청소 | 높은 청소 |
| 공정에서 발생하는 폐기물 절감 | 절단 폐기물은 주로 진공 추출 및 필터링이 필요한 먼지 형태입니다. | 연마제와 물을 혼합하면 대량의 절단 폐기물이 발생합니다. |