Lāzera ražošanas darbības pašlaik ietver griešanu, metināšanu, termisko apstrādi, apšuvumu, tvaiku pārklāšanu, gravēšanu, skrāpēšanu, apgriešanu, atkausēšanu un trieciencietināšanu. Lāzera ražošanas procesi gan tehniski, gan ekonomiski konkurē ar tradicionālajiem un netradicionālajiem ražošanas procesiem, piemēram, mehānisko un termisko apstrādi, loka metināšanu, elektroķīmisko un elektriskās izlādes apstrādi (EDM), abrazīvu ūdens strūklas griešanu, plazmas griešanu un liesmas griešanu.
Griešana ar ūdens strūklu ir process, ko izmanto, lai grieztu materiālus, izmantojot spiediena ūdens strūklu līdz pat 60 000 mārciņām uz kvadrātcollu (psi). Bieži vien ūdens tiek sajaukts ar abrazīvu, piemēram, granātu, kas ļauj tīri sagriezt vairāk materiālu līdz pielaidēm, taisni un ar labu malu apdari. Ar ūdens strūklu var griezt daudzus rūpnieciskus materiālus, tostarp nerūsējošo tēraudu, Inconel, titānu, alumīniju, instrumentu tēraudu, keramiku, granītu un bruņu plāksnes. Šis process rada ievērojamu troksni.
Nākamajā tabulā ir salīdzinājums metāla griešanai, izmantojot CO2 lāzergriešanas procesu, un ūdens strūklas griešanas procesu rūpnieciskajā materiālu apstrādē.
§ Procesu pamatatšķirības
§ Tipiski procesa pielietojumi un lietojumi
§ Sākotnējās investīcijas un vidējās ekspluatācijas izmaksas
§ Procesa precizitāte
§ Drošības apsvērumi un darbības vide
Procesu pamatatšķirības
| Priekšmets | Co2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Enerģijas nodošanas metode | Gaisma 10,6 m (tālais infrasarkanais diapazons) | Ūdens |
| Enerģijas avots | Gāzes lāzers | Augstspiediena sūknis |
| Kā tiek pārraidīta enerģija | Spoguļu vadīts stars (lidojoša optika); šķiedras pārraide nav iespējams CO2 lāzeram | Stingras augstspiediena šļūtenes pārraida enerģiju |
| Kā tiek izspiests grieztais materiāls | Gāzes strūkla, kā arī papildu gāze izspiež materiālu | Augstspiediena ūdens strūkla izspiež atkritumus |
| Attālums starp sprauslu un materiālu un maksimālā pieļaujamā pielaide | Aptuveni 0,2″ 0,004″, nepieciešams attāluma sensors, regulēšana un Z ass | Aptuveni 0,12″ 0,04″, nepieciešams attāluma sensors, regulēšana un Z ass |
| Fiziskā mašīnas iestatīšana | Lāzera avots vienmēr atrodas iekārtas iekšpusē | Darba zonu un sūkni var novietot atsevišķi |
| Galdu izmēru klāsts | 8′ x 4′ līdz 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ līdz 13′ x 6,5′ |
| Tipiska staru izvade pie sagataves | 1500 līdz 2600 vati | 4 līdz 17 kilovati (4000 bāri) |
Tipiski procesa pielietojumi un lietojumi
| Priekšmets | Co2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Tipiski procesa lietojumi | Griešana, urbšana, gravēšana, ablācija, strukturēšana, metināšana | Griešana, ablācija, strukturēšana |
| 3D materiālu griešana | Sarežģīti stingrā stara vadības un attāluma regulēšanas dēļ | Daļēji iespējams, jo tiek iznīcināta atlikušā enerģija aiz sagataves |
| Materiāli, kurus var sagriezt procesa laikā | Var griezt visus metālus (izņemot ļoti atstarojošos metālus), visas plastmasas, stiklu un koku | Ar šo procesu var sagriezt visus materiālus |
| Materiālu kombinācijas | Materiālus ar dažādu kušanas temperatūru tik tikko var sagriezt | Iespējams, taču pastāv atslāņošanās risks |
| Sviestmaižu konstrukcijas ar dobumiem | Tas nav iespējams ar CO2 lāzeru | Ierobežotas spējas |
| Materiālu griešana ar ierobežotu vai traucētu piekļuvi | Reti iespējams mazā attāluma un lielās lāzergriešanas galviņas dēļ | Ierobežots mazā attāluma dēļ starp sprauslu un materiālu |
| Grieztā materiāla īpašības, kas ietekmē apstrādi | Materiāla absorbcijas īpašības pie 10,6 m | Materiāla cietība ir galvenais faktors |
| Materiāla biezums, pie kura griešana vai apstrāde ir ekonomiska | ~0,12″ līdz 0,4″ atkarībā no materiāla | ~0,4″ līdz 2,0″ |
| Izplatītākās lietojumprogrammas šim procesam | Vidēja biezuma plakano lokšņu tērauda griešana lokšņu metāla apstrādei | Akmens, keramikas un lielāka biezuma metālu griešana |
Sākotnējās investīcijas un vidējās ekspluatācijas izmaksas
| Priekšmets | Co2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Nepieciešams sākotnējais kapitālieguldījums | 300 000 USD ar 20 kW sūkni un 6,5 x 4 collu galdu | 300 000+ |
| Detaļas, kas nolietosies | Aizsargstikls, gāze sprauslas, kā arī putekļu un daļiņu filtri | Ūdens strūklas sprausla, fokusēšanas sprausla un visas augstspiediena sastāvdaļas, piemēram, vārsti, šļūtenes un blīves |
| Pilnas griešanas sistēmas vidējais enerģijas patēriņš | Pieņemsim 1500 vatu CO2 lāzeru: Elektroenerģijas patēriņš: 24-40 kW Lāzera gāze (CO2, N2, He): 2-16 l/h Griešanas gāze (O2, N2): 500-2000 l/h | Pieņemsim 20 kW sūkni: Elektroenerģijas patēriņš: 22-35 kW Ūdens: 10 l/h Abrazīvs: 36 kg/h Griešanas atkritumu iznīcināšana |
Procesa precizitāte
| Priekšmets | Co2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Minimālais griešanas spraugas izmērs | 0,006″, atkarībā no griešanas ātruma | 0,02 collas |
| Griezuma virsmas izskats | Griezuma virsma parādīs svītrainu struktūru | Šķiet, ka griezuma virsma ir apstrādāta ar smilšu strūklu atkarībā no griešanas ātruma |
| Griezto malu pakāpe līdz pilnīgi paralēlai | Labs; dažkārt demonstrēs koniskas malas | Labs; biezāku materiālu gadījumā līknēs ir “astes” efekts |
| Apstrādes tolerance | Aptuveni 0,002 collas | Aptuveni 0,008 collas |
| Iecirtuma pakāpe griezumā | Notiek tikai daļēja urbšana | Nekāda atduršana nenotiek |
| Materiāla termiskais spriegums | Materiālā var rasties deformācija, rūdīšana un struktūras izmaiņas | Termiskais spriegums nenotiek |
| Spēki, kas apstrādes laikā iedarbojas uz materiālu gāzes vai ūdens strūklas virzienā | Gāzes spiediens rada problēmas ar tievu sagataves, attālums nevar uzturēt | Augsts: plānas, mazas detaļas tādējādi var apstrādāt tikai ierobežotā apjomā |
Drošības apsvērumi un darbības vide
| Priekšmets | Co2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Personīgā drošībaaprīkojuma prasības | Lāzera aizsargbrilles nav absolūti nepieciešamas | Nepieciešamas aizsargbrilles, ausu aizsardzība un aizsardzība pret saskari ar augstspiediena ūdens strūklu |
| Dūmu un putekļu veidošanās apstrādes laikā | Vai rodas; plastmasa un daži metālu sakausējumi var radīt toksiskas gāzes | Nav piemērojams griešanai ar ūdens strūklu |
| Trokšņa piesārņojums un briesmas | Ļoti zems | Neparasti augsts |
| Mašīnas tīrīšanas prasības procesa nekārtības dēļ | Zema tīrīšana | Augsta tīrīšana |
| Procesa radīto atkritumu griešana | Griešanas atkritumi galvenokārt ir putekļu veidā, kam nepieciešama vakuuma ekstrakcija un filtrēšana | Liels daudzums griešanas atkritumu rodas, sajaucot ūdeni ar abrazīviem materiāliem |