Lasertillverkningsaktiviteter inkluderar för närvarande skärning, svetsning, värmebehandling, beklädnad, ångavsättning, gravering, skrift, trimning, glödgning och chockhärdning. Lasertillverkningsprocesser konkurrerar både tekniskt och ekonomiskt med konventionella och icke -konventionella tillverkningsprocesser såsom mekanisk och termisk bearbetning, bågsvetsning, elektrokemisk och elektrisk urladdningsbearbetning (EDM), slipande vattenstrålskärning, plasmskärning och låga skärning.
Vattenstrålskärning är en process som används för att klippa material med hjälp av en jet av trycksatt vatten som höga 60 000 pund per kvadrat tum (PSI). Ofta blandas vattnet med ett slipande som granat som gör att fler material kan skäras rent för att stänga toleranser, kvadratiskt och med en bra kantfinish. Vattenstrålar kan klippa många industriella material inklusive rostfritt stål, Inconel, titan, aluminium, verktygsstål, keramik, granit och rustningsplatta. Denna process genererar betydande brus.
Tabellen som följer innehåller en jämförelse av metallskärning med hjälp av CO2 -laserskärningsprocessen och vattenstrålskärningsprocessen i industriell materialbehandling.
§ Grundläggande processskillnader
§ Typiska processapplikationer och användningar
§ Inledande investeringar och genomsnittliga driftskostnader
§ Precision i processen
§ Säkerhetshänsyn och driftsmiljö
Grundläggande processskillnader
| Ämne | CO2 -laser | Vattenstråle |
| Metod för att förmedla energi | Ljus 10,6 m (långt infraröd intervall) | Vatten |
| Energikälla | Gaslaser | Högtryckspump |
| Hur energi överförs | Stråle styrd av speglar (flygande optik); fiberöverföring inte genomförbar för CO2 -laser | Styva högtrycksslangar överför energin |
| Hur klippt material förvisas | Gasstråle, plus ytterligare gasutvisningsmaterial | En högtrycksvattenstråle utvisar avfallsmaterial |
| Avstånd mellan munstycke och material och maximalt tillåtet tolerans | Cirka 0,2 ″ 0,004 ″, distanssensor, reglering och z-axel nödvändig | Cirka 0,12 ″ 0,04 ″, distanssensor, reglering och z-axel nödvändig |
| Fysisk maskinuppsättning | Laserkälla ligger alltid inuti maskinen | Arbetsområdet och pumpen kan placeras separat |
| Bordstorlek | 8 ′ x 4 ′ till 20 ′ x 6,5 ′ | 8 ′ x 4 ′ till 13 ′ x 6,5 ′ |
| Typisk strålutgång vid arbetsstycket | 1500 till 2600 watt | 4 till 17 kilowatt (4000 bar) |
Typiska processapplikationer och användningar
| Ämne | CO2 -laser | Vattenstråle |
| Typiska processanvändningar | Skärning, borrning, gravering, ablation, strukturering, svetsning | Skärning, ablation, strukturering |
| 3D -materialskärning | Svårt på grund av styv strålvägledning och reglering av avstånd | Delvis möjligt eftersom restenergi bakom arbetsstycket förstörs |
| Material som kan klippas av processen | Alla metaller (exklusive mycket reflekterande metaller), alla plast, glas och trä kan skäras | Allt material kan skäras genom denna process |
| Materialkombinationer | Material med olika smältpunkter kan knappt skäras | Möjligt, men det finns en fara för delaminering |
| Smörgåsstrukturer med hålrum | Detta är inte möjligt med en CO2 -laser | Begränsad förmåga |
| Skärande material med liminterad eller nedsatt åtkomst | Sällan möjligt på grund av litet avstånd och det stora laserskärhuvudet | Begränsad på grund av det lilla avståndet mellan munstycket och materialet |
| Egenskaper hos det klippta materialet som påverkar bearbetningen | Absorptionsegenskaper hos material vid 10,6 m | Materialhårdhet är en nyckelfaktor |
| Materialtjocklek vid vilken skärning eller bearbetning är ekonomisk | ~ 0,12 ″ till 0,4 ″ beroende på material | ~ 0,4 ″ till 2,0 ″ |
| Vanliga applikationer för denna process | Skärning av plant stål med medeltjocklek för plåtbearbetning | Skärning av sten, keramik och metaller med större tjocklek |
Initial investering och genomsnittliga driftskostnader
| Ämne | CO2 -laser | Vattenstråle |
| Inledande kapitalinvesteringar krävs | 300 000 dollar med en 20 kW -pump och en 6,5 ′ x 4 ′ bord | 300 000 dollar+ |
| Delar som kommer att slitna | Skyddsglas, gas munstycken, plus både damm och partikelfilter | Vattenstråle munstycke, fokuserande munstycke och alla högtryckskomponenter som ventiler, slangar och tätningar |
| Genomsnittlig energiförbrukning av komplett skärsystem | Anta en 1500 watt co2laser: Elektrisk kraftanvändning: 24-40 kW Lasergas (CO2, N2, HE): 2-16 l/h Skärande gas (O2, N2): 500-2000 l/h | Anta en 20 kW pump: Elektrisk kraftanvändning: 22-35 kW Vatten: 10 l/h Slipning: 36 kg/h Bortskaffande av att minska avfallet |
Processens precision
| Ämne | CO2 -laser | Vattenstråle |
| Minsta storlek på skärningsslitsen | 0,006 ″, beroende på skärhastighet | 0,02 ″ |
| Skär ytutseende | Skärytan visar en strierad struktur | Skurytan verkar ha varit sandblast, beroende på skärhastigheten |
| Grad av klippkantar till helt parallella | Bra; Ibland kommer det att visa koniska kanter | Bra; Det finns en "svansad" effekt i kurvor i fallet med tjockare material |
| Bearbetningstolerans | Ungefär 0,002 ″ | Ungefär 0,008 ″ |
| Grad av burring på snittet | Endast partiell burring inträffar | Ingen burring inträffar |
| Termisk stress av material | Deformation, härdning och strukturella förändringar kan uppstå i materialet | Ingen termisk stress inträffar |
| Krafter som verkar på material i riktning mot gas eller vattenstråle under bearbetningen | Gastryckposer Problem med tunn arbetsstycken, avstånd kan inte upprätthållas | Hög: Tunna, små delar kan således endast bearbetas i begränsad grad |
Säkerhetshänsyn och driftsmiljö
| Ämne | CO2 -laser | Vattenstråle |
| Personlig säkerhetutrustningskrav | Laserskyddssäkerhetsglasögon är inte absolut nödvändiga | Skyddssäkerhetsglasögon, öronskydd och skydd mot kontakt med högtrycksvattenstråle behövs |
| Produktion av rök och damm under bearbetningen | Inträffar; Plast och vissa metalllegeringar kan producera giftiga gaser | Inte tillämpligt för vattenstråle |
| Bullerföroreningar och fara | Mycket låg | Ovanligt högt |
| Krav på maskinrengöring på grund av processröst | Låg rengöring | Högrengöring |
| Skär avfall som produceras av processen | Att skära avfall är främst i form av damm som kräver vakuumuttag och filtrering | Stora mängder skärande avfall sker på grund av blandning av vatten med slipmedel |