Dejavnosti laserske proizvodnje trenutno vključujejo rezanje, varjenje, toplotno obdelavo, oplaščenje, nanašanje s paro, graviranje, črkanje, obrezovanje, žarjenje in udarno utrjevanje. Laserski proizvodni procesi tako tehnično kot ekonomsko tekmujejo s konvencionalnimi in nekonvencionalnimi proizvodnimi postopki, kot so mehanska in toplotna obdelava, obločno varjenje, elektrokemična obdelava in obdelava z električnim praznjenjem (EDM), rezanje z abrazivnim vodnim curkom, plazemsko in plamensko rezanje.
Rezanje z vodnim curkom je postopek, ki se uporablja za rezanje materialov z uporabo curka vode pod pritiskom do 60.000 funtov na kvadratni palec (psi). Pogosto je voda pomešana z abrazivom, kot je granat, ki omogoča čisto rezanje več materialov do majhnih toleranc, pravokotno in z dobro končno obdelavo robov. Vodni curki so sposobni rezati številne industrijske materiale, vključno z nerjavnim jeklom, inkonelom, titanom, aluminijem, orodnim jeklom, keramiko, granitom in oklepno ploščo. Ta proces ustvarja velik hrup.
Tabela, ki sledi, vsebuje primerjavo rezanja kovin s CO2 laserskim postopkom in vodnim curkom pri industrijski obdelavi materialov.
§ Temeljne procesne razlike
§ Tipične procesne aplikacije in uporabe
§ Začetna naložba in povprečni obratovalni stroški
§ Natančnost postopka
§ Varnostni vidiki in delovno okolje
Temeljne procesne razlike
| Predmet | Co2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Metoda dovajanja energije | Svetloba 10,6 m (daljnji infrardeči obseg) | voda |
| Vir energije | Plinski laser | Visokotlačna črpalka |
| Kako se energija prenaša | Žarek voden z ogledali (leteča optika); optični prenos ne izvedljivo za CO2 laser | Toge visokotlačne cevi prenašajo energijo |
| Kako se rezan material izloči | Plinski curek in dodaten plin iztisne material | Visokotlačni vodni curek izžene odpadni material |
| Razdalja med šobo in materialom ter največja dovoljena toleranca | Približno 0,2″ 0,004″, senzor razdalje, regulacija in Z-os potrebni | Približno 0,12″ 0,04″, senzor razdalje, regulacija in Z-os potrebni |
| Fizična nastavitev stroja | Vir laserja je vedno v notranjosti stroja | Delovno območje in črpalko lahko postavite ločeno |
| Razpon velikosti miz | 8′ x 4′ do 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ do 13′ x 6,5′ |
| Tipičen izhod žarka na obdelovancu | 1500 do 2600 vatov | 4 do 17 kilovatov (4000 barov) |
Tipične procesne aplikacije in uporabe
| Predmet | Co2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Tipične uporabe postopka | Rezanje, vrtanje, graviranje, ablacija, strukturiranje, varjenje | Rezanje, ablacija, strukturiranje |
| 3D razrez materiala | Težavno zaradi togega vodenja žarka in regulacije razdalje | Delno možno, ker je preostala energija za obdelovancem uničena |
| Materiali, ki jih je mogoče rezati s postopkom | Vse kovine (razen kovin z visoko refleksijo), vso plastiko, steklo in les je mogoče rezati | S tem postopkom je mogoče rezati vse materiale |
| Kombinacije materialov | Materiale z različnimi tališči je komaj mogoče rezati | Možno, vendar obstaja nevarnost razslojevanja |
| Sendvič strukture z votlinami | Pri CO2 laserju to ni mogoče | Omejena sposobnost |
| Rezanje materialov z omejenim ali oteženim dostopom | Redko mogoče zaradi majhne razdalje in velike laserske rezalne glave | Omejeno zaradi majhne razdalje med šobo in materialom |
| Lastnosti rezanega materiala, ki vplivajo na obdelavo | Absorpcijske lastnosti materiala na 10,6 m | Trdota materiala je ključni dejavnik |
| Debelina materiala, pri kateri je rezanje ali obdelava ekonomična | ~0,12″ do 0,4″, odvisno od materiala | ~0,4″ do 2,0″ |
| Pogoste aplikacije za ta postopek | Razrez ploščate jeklene pločevine srednje debeline za obdelavo pločevine | Rezanje kamna, keramike in kovin večjih debelin |
Začetna investicija in povprečni obratovalni stroški
| Predmet | Co2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Potreben začetni kapitalski vložek | 300.000 $ s črpalko 20 kW in mizo 6,5′ x 4′ | 300.000 $+ |
| Deli, ki se bodo obrabili | Zaščitno steklo, plin šobe ter filtri za prah in delce | Šoba za vodni curek, šoba za fokusiranje in vse visokotlačne komponente, kot so ventili, cevi in tesnila |
| Povprečna poraba energije celotnega rezalnega sistema | Predpostavimo 1500 W CO2laser: Poraba električne energije: 24-40 kW Laserski plin (CO2, N2, He): 2-16 l/h Rezalni plin (O2, N2): 500-2000 l/h | Predpostavimo črpalko z močjo 20 kW: Poraba električne energije: 22-35 kW Voda: 10 l/h Abrazivno sredstvo: 36 kg/h Odvoz rezalnih odpadkov |
Natančnost postopka
| Predmet | Co2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Najmanjša velikost rezalne reže | 0,006″, odvisno od hitrosti rezanja | 0,02″ |
| Videz rezane površine | Odrezana površina bo pokazala progasto strukturo | Odrezana površina bo videti, kot da je bila peskana, odvisno od hitrosti rezanja |
| Stopnja odrezanih robov do popolnoma vzporednih | dobro; občasno bo pokazala stožčaste robove | dobro; v primeru debelejših materialov je v krivuljah učinek "repa". |
| Toleranca obdelave | Približno 0,002" | Približno 0,008" |
| Stopnja brušenja na rezu | Pojavi se le delno brušenje | Ne pride do vrtenja |
| Toplotna obremenitev materiala | V materialu lahko pride do deformacije, popuščanja in strukturnih sprememb | Ne pride do toplotnega stresa |
| Sile, ki med obdelavo delujejo na material v smeri plinskega ali vodnega curka | Tlak plina predstavlja težave s tanko obdelovanci, razdalja ni mogoče vzdrževati | Visoka: tanke, majhne dele je tako mogoče obdelati le v omejenem obsegu |
Varnostni vidiki in delovno okolje
| Predmet | Co2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Osebna varnostzahteve glede opreme | Zaščitna očala za lasersko zaščito niso nujno potrebna | Potrebna so zaščitna očala, zaščita za sluh in zaščita pred stikom z vodnim curkom pod visokim pritiskom |
| Nastajanje dima in prahu med obdelavo | Se pojavi; plastika in nekatere kovinske zlitine lahko proizvajajo strupene pline | Ni primerno za rezanje z vodnim curkom |
| Onesnaženje s hrupom in nevarnost | Zelo nizko | Nenavadno visoko |
| Zahteve za strojno čiščenje zaradi nereda v procesu | Nizko čiščenje | Visoko čiščenje |
| Rezanje odpadkov, ki nastanejo pri procesu | Odpadki pri rezanju so večinoma v obliki prahu, ki zahteva vakuumsko ekstrakcijo in filtriranje | Velike količine odpadkov pri rezanju nastanejo zaradi mešanja vode z abrazivi |