Laserproduksjonsaktiviteter inkluderer for tiden skjæring, sveising, varmebehandling, kledning, dampavsetning, gravering, risting, trimming, gløding og sjokkherding. Laserproduksjonsprosesser konkurrerer både teknisk og økonomisk med konvensjonelle og ikke-konvensjonelle produksjonsprosesser som mekanisk og termisk maskinering, buesveising, elektrokjemisk og elektrisk utladningsmaskinering (EDM), abrasiv vannstråleskjæring, plasmaskjæring og flammeskjæring.
Vannstråleskjæring er en prosess som brukes til å kutte materialer ved å bruke en stråle av trykkvann så høye 60 000 pund per kvadrattomme (psi). Vannet blandes ofte med en slipende granat som gjør at flere materialer kan kuttes rent til tette toleranser, rett og med en god kantfinish. Vannstråler er i stand til å kutte mange industrielle materialer, inkludert rustfritt stål, Inconel, titan, aluminium, verktøystål, keramikk, granitt og panserplate. Denne prosessen genererer betydelig støy.
Tabellen som følger inneholder en sammenligning av metallskjæring ved bruk av CO2-laserskjæringsprosessen og vannstråleskjæringsprosessen i industriell materialbehandling.
§ Grunnleggende prosessforskjeller
§ Typiske prosessapplikasjoner og bruksområder
§ Startinvestering og gjennomsnittlige driftskostnader
§ Presisjon av prosess
§ Sikkerhetshensyn og driftsmiljø
Grunnleggende prosessforskjeller
| Tema | Co2 laser | Vannstråleskjæring |
| Metode for å formidle energi | Lys 10,6 m (langt infrarødt område) | Vann |
| Kilde til energi | Gasslaser | Høytrykkspumpe |
| Hvordan energi overføres | Stråle ledet av speil (flygende optikk); fiberoverføring ikke mulig for CO2-laser | Stive høytrykksslanger overfører energien |
| Hvordan kuttet materiale utvises | Gassstråle pluss ekstra gass driver ut materiale | En høytrykksvannstråle driver ut avfallsmateriale |
| Avstand mellom dyse og materiale og maksimal tillatt toleranse | Omtrent 0,2″ 0,004″, avstandssensor, regulering og Z-akse nødvendig | Omtrent 0,12″ 0,04″, avstandssensor, regulering og Z-akse nødvendig |
| Fysisk maskinoppsett | Laserkilden er alltid plassert inne i maskinen | Arbeidsområdet og pumpen kan plasseres separat |
| Utvalg av bordstørrelser | 8′ x 4′ til 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ til 13′ x 6,5′ |
| Typisk stråleutgang ved arbeidsstykket | 1500 til 2600 watt | 4 til 17 kilowatt (4000 bar) |
Typiske prosessapplikasjoner og bruksområder
| Tema | Co2 laser | Vannstråleskjæring |
| Typiske prosessbruk | Kutting, boring, gravering, ablasjon, strukturering, sveising | Kutting, ablasjon, strukturering |
| 3D-materialskjæring | Vanskelig på grunn av stiv stråleføring og regulering av avstand | Delvis mulig siden restenergi bak arbeidsstykket blir ødelagt |
| Materialer som kan kuttes ved prosessen | Alle metaller (unntatt høyreflekterende metaller), all plast, glass og tre kan kuttes | Alle materialer kan kuttes ved denne prosessen |
| Materialkombinasjoner | Materialer med forskjellige smeltepunkter kan knapt kuttes | Mulig, men det er fare for delaminering |
| Sandwichstrukturer med hulrom | Dette er ikke mulig med en CO2-laser | Begrenset evne |
| Kutte materialer med begrenset eller nedsatt tilgang | Sjelden mulig på grunn av liten avstand og det store laserskjærehodet | Begrenset på grunn av liten avstand mellom dysen og materialet |
| Egenskaper til det kuttede materialet som påvirker bearbeidingen | Absorpsjonsegenskaper for materiale ved 10,6m | Materialets hardhet er en nøkkelfaktor |
| Materialtykkelse der kutting eller bearbeiding er økonomisk | ~0,12″ til 0,4″ avhengig av materiale | ~0,4" til 2,0" |
| Vanlige applikasjoner for denne prosessen | Skjæring av flatt stålplate av middels tykkelse for platebearbeiding | Skjæring av stein, keramikk og metaller med større tykkelse |
Startinvestering og gjennomsnittlige driftskostnader
| Tema | Co2 laser | Vannstråleskjæring |
| Startkapitalinvestering kreves | $300 000 med en 20 kW pumpe og et 6,5′ x 4′ bord | $300 000+ |
| Deler som vil slites ut | Beskyttelsesglass, gass dyser, pluss både støv- og partikkelfiltrene | Vannstråledyse, fokuseringsdyse og alle høytrykkskomponenter som ventiler, slanger og tetninger |
| Gjennomsnittlig energiforbruk for komplett skjæresystem | Anta en 1500 watt CO2-laser: Bruk av strøm: 24-40 kW Lasergass (CO2, N2, He): 2-16 l/t Skjæregass (O2, N2): 500-2000 l/t | Anta en 20 kW pumpe: Bruk av strøm: 22-35 kW Vann: 10 l/t Slipemiddel: 36 kg/t Avhending av skjæreavfall |
Presisjon av prosessen
| Tema | Co2 laser | Vannstråleskjæring |
| Minimum størrelse på skjærespalten | 0,006″, avhengig av skjærehastighet | 0,02" |
| Utseende av kuttet overflate | Kutteflaten vil vise en stripete struktur | Skjærflaten vil se ut til å være sandblåst, avhengig av skjærehastigheten |
| Grad av kuttekanter til helt parallelle | God; av og til vil vise koniske kanter | God; det er en "hale"-effekt i kurver ved tykkere materialer |
| Behandlingstoleranse | Omtrent 0,002" | Omtrent 0,008 tommer |
| Grad av grating på kuttet | Kun delvis nedgraving forekommer | Ingen graving forekommer |
| Termisk spenning av materialet | Deformasjon, herding og strukturelle endringer kan forekomme i materialet | Ingen termisk stress oppstår |
| Krefter som virker på materialet i retning av gass eller vannstråle under prosessering | Gasstrykk utgjør problemer med tynn arbeidsstykker, avstand kan ikke opprettholdes | Høy: tynne, små deler kan derfor kun bearbeides i begrenset grad |
Sikkerhetshensyn og driftsmiljø
| Tema | Co2 laser | Vannstråleskjæring |
| Personlig sikkerhetutstyrskrav | Vernebriller med laserbeskyttelse er ikke absolutt nødvendig | Beskyttende vernebriller, hørselvern og beskyttelse mot kontakt med høytrykksvannstråle er nødvendig |
| Produksjon av røyk og støv under bearbeiding | Forekommer; plast og enkelte metallegeringer kan produsere giftige gasser | Gjelder ikke for vannstråleskjæring |
| Støyforurensning og fare | Veldig lavt | Uvanlig høy |
| Krav til maskinrengjøring på grunn av prosessrot | Lite opprydding | Høy opprydding |
| Kutte avfall produsert av prosessen | Kutteavfall er hovedsakelig i form av støv som krever vakuumavsug og filtrering | Store mengder skjæreavfall oppstår på grunn av blanding av vann med slipemidler |