Lazerių gamybos veikla šiuo metu apima pjovimą, suvirinimą, terminį apdorojimą, apvalkalą, garų nusodinimą, graviravimą, įbrėžimą, apipjaustymą, atkaitinimą ir grūdinimą smūgiu. Lazeriniai gamybos procesai techniškai ir ekonomiškai konkuruoja su įprastiniais ir netradiciniais gamybos procesais, tokiais kaip mechaninis ir terminis apdirbimas, lankinis suvirinimas, elektrocheminis ir elektros išlydžio apdorojimas (EDM), abrazyvinis pjovimas vandens srove, plazminis pjovimas ir pjovimas liepsna.
Pjovimas vandens srove yra procesas, naudojamas medžiagoms pjaustyti naudojant 60 000 svarų kvadratiniame colyje (psi) slėgio vandens srovę. Dažnai vanduo sumaišomas su abrazyvu, pavyzdžiui, granatu, kuris leidžia švariai, stačiai ir gerai apdailinti kraštą, švariai nupjauti daugiau medžiagų, kad tolerancijos būtų artimos. Vandens srove galima pjauti daugybę pramoninių medžiagų, įskaitant nerūdijantį plieną, Inconel, titaną, aliuminį, įrankių plieną, keramiką, granitą ir šarvus. Šis procesas sukelia didelį triukšmą.
Toliau pateiktoje lentelėje palyginamas metalo pjovimas naudojant CO2 lazerinį pjovimo procesą ir pjovimo vandens srove procesą pramoninių medžiagų apdirbimo metu.
§ Esminiai proceso skirtumai
§ Tipinės proceso programos ir panaudojimas
§ Pradinės investicijos ir vidutinės veiklos sąnaudos
§ Proceso tikslumas
§ Saugos sumetimai ir darbo aplinka
Esminiai proceso skirtumai
| Tema | Co2 lazeris | Pjovimas vandens srove |
| Energijos perdavimo būdas | Šviesa 10,6 m (tolimas infraraudonųjų spindulių diapazonas) | Vanduo |
| Energijos šaltinis | Dujų lazeris | Aukšto slėgio siurblys |
| Kaip perduodama energija | Spindulį valdo veidrodžiai (skraidanti optika); skaidulinis perdavimas ne tinka CO2 lazeriui | Tvirtos aukšto slėgio žarnos perduoda energiją |
| Kaip išstumiama nupjauta medžiaga | Dujų srovė ir papildomos dujos išstumia medžiagą | Aukšto slėgio vandens srovė išstumia atliekas |
| Atstumas tarp purkštuko ir medžiagos bei didžiausia leistina paklaida | Maždaug 0,2 ″ 0,004 ″, būtinas atstumo jutiklis, reguliavimas ir Z ašis | Maždaug 0,12″ 0,04″, būtinas atstumo jutiklis, reguliavimas ir Z ašis |
| Fizinis mašinos nustatymas | Lazerio šaltinis visada yra mašinos viduje | Darbo zona ir siurblys gali būti išdėstyti atskirai |
| Stalo dydžių diapazonas | 8′ x 4′ iki 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ iki 13′ x 6,5′ |
| Tipiškas pluošto išėjimas į ruošinį | Nuo 1500 iki 2600 vatų | nuo 4 iki 17 kilovatų (4000 barų) |
Tipinės proceso programos ir panaudojimas
| Tema | Co2 lazeris | Pjovimas vandens srove |
| Įprasti proceso naudojimo būdai | Pjovimas, gręžimas, graviravimas, abliavimas, struktūrizavimas, suvirinimas | Pjovimas, abliacija, struktūrizavimas |
| 3D medžiagos pjovimas | Sunku dėl standaus spindulio valdymo ir atstumo reguliavimo | Iš dalies įmanoma, nes sunaikinama už ruošinio likusi energija |
| Medžiagos, kurias galima pjaustyti proceso metu | Galima pjauti visus metalus (išskyrus stipriai atspindinčius metalus), visus plastikus, stiklą ir medieną | Visos medžiagos gali būti pjaustomos šiuo procesu |
| Medžiagų deriniai | Medžiagos su skirtingu lydymosi tašku vos gali būti pjaustomos | Galima, bet yra delaminacijos pavojus |
| Sumuštinių konstrukcijos su ertmėmis | Tai neįmanoma naudojant CO2 lazerį | Ribotos galimybės |
| Pjovimo medžiagos su ribota arba sutrikusia prieiga | Retai įmanoma dėl mažo atstumo ir didelės lazerinio pjovimo galvutės | Ribotas dėl mažo atstumo tarp purkštuko ir medžiagos |
| Pjaustytos medžiagos savybės, turinčios įtakos apdorojimui | Medžiagos sugėrimo charakteristikos esant 10,6 m | Medžiagos kietumas yra pagrindinis veiksnys |
| Medžiagos storis, kurio pjovimas ar apdorojimas yra ekonomiškas | ~0,12″ iki 0,4″, priklausomai nuo medžiagos | ~0,4″ iki 2,0″ |
| Įprastos šio proceso programos | Vidutinio storio plokščio plieno lakšto pjovimas lakštų apdirbimui | Akmens, keramikos ir didesnio storio metalų pjovimas |
Pradinės investicijos ir vidutinės veiklos sąnaudos
| Tema | Co2 lazeris | Pjovimas vandens srove |
| Reikalingos pradinės kapitalo investicijos | 300 000 USD su 20 kW siurbliu ir 6,5 ′ x 4 ′ stalu | 300 000+ USD |
| Dalys, kurios susidėvės | Apsauginis stiklas, dujos purkštukai, taip pat dulkių ir dalelių filtrai | Vandens srovės antgalis, fokusavimo antgalis ir visi aukšto slėgio komponentai, tokie kaip vožtuvai, žarnos ir sandarikliai |
| Vidutinis visos pjovimo sistemos energijos suvartojimas | Tarkime, 1500 vatų CO2 lazeris: Elektros energijos naudojimas: 24-40 kW Lazerio dujos (CO2, N2, He): 2-16 l/val Pjovimo dujos (O2, N2): 500-2000 l/val | Tarkime, 20 kW siurblys: Elektros energijos naudojimas: 22-35 kW Vanduo: 10 l/val Abrazyvas: 36 kg/val Pjovimo atliekų išvežimas |
Proceso tikslumas
| Tema | Co2 lazeris | Pjovimas vandens srove |
| Mažiausias pjovimo plyšio dydis | 0,006 ″, priklausomai nuo pjovimo greičio | 0,02 colio |
| Iškirpto paviršiaus išvaizda | Iškirptas paviršius parodys dryžuotą struktūrą | Atsižvelgiant į pjovimo greitį, atrodo, kad pjaunamas paviršius buvo nuvalytas smėliasrove |
| Nupjautų kraštų laipsnis iki visiškai lygiagrečios | Geras; kartais pademonstruos kūginius kraštus | Geras; storesnių medžiagų atveju kreivėse yra „uodegos“ efektas |
| Apdorojimo tolerancija | Maždaug 0,002 ″ | Maždaug 0,008 colio |
| Įtrūkimo laipsnis pjūvyje | Atsiranda tik dalinis įdubimas | Nevyksta įdubimas |
| Medžiagos šiluminis įtempis | Medžiagoje gali atsirasti deformacijų, grūdinimosi ir struktūrinių pokyčių | Neatsiranda terminis įtempis |
| Jėgos, veikiančios medžiagą dujų arba vandens srovės kryptimi apdorojant | Dujų slėgis kelia problemos su plonu ruošiniai, atstumas negalima išlaikyti | Aukštas: todėl plonas, mažas dalis galima apdoroti tik ribotai |
Saugos sumetimai ir darbo aplinka
| Tema | Co2 lazeris | Pjovimas vandens srove |
| Asmeninis saugumasįrangos reikalavimai | Lazeriniai apsauginiai akiniai nėra visiškai būtini | Reikalingi apsauginiai akiniai, ausų apsauga ir apsauga nuo kontakto su aukšto slėgio vandens srove |
| Apdorojimo metu susidaro dūmai ir dulkės | Atsiranda; plastikai ir kai kurie metalų lydiniai gali išskirti toksiškas dujas | Netaikoma pjovimui vandens srove |
| Triukšmo tarša ir pavojus | Labai žemas | Neįprastai aukštas |
| Mašinos valymo reikalavimai dėl proceso netvarkos | Žemas valymas | Aukštas valymas |
| Proceso metu susidarančių atliekų pjovimas | Pjovimo atliekos daugiausia yra dulkių pavidalo, kurias reikia ištraukti vakuumu ir filtruoti | Didelis pjovimo atliekų kiekis susidaro maišant vandenį su abrazyvais |