กิจกรรมการผลิตด้วยเลเซอร์ในปัจจุบันรวมถึงการตัดการเชื่อมการรักษาความร้อนการหุ้มการสะสมไอการแกะสลักการเขียนการตัดแต่งการหลอมและการแข็งตัวของช็อก กระบวนการผลิตด้วยเลเซอร์แข่งขันทั้งทางเทคนิคและทางเศรษฐกิจด้วยกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมและแบบไม่เป็นทางการเช่นการตัดเฉือนเชิงกลและความร้อนการเชื่อมอาร์ค, เคมีไฟฟ้าและการตัดเฉือนไฟฟ้า (EDM), การตัดเจ็ทน้ำ
การตัดเจ็ทน้ำเป็นกระบวนการที่ใช้ในการตัดวัสดุโดยใช้เจ็ทของน้ำแรงดันสูงถึง 60,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) บ่อยครั้งที่น้ำผสมกับขัดเช่นโกเมนที่ช่วยให้วัสดุมากขึ้นสามารถตัดได้อย่างสะอาดเพื่อปิดความคลาดเคลื่อนอย่างเต็มที่และมีขอบที่ดี ไอพ่นน้ำมีความสามารถในการตัดวัสดุอุตสาหกรรมมากมายรวมถึงสแตนเลส, Inconel, ไทเทเนียม, อลูมิเนียม, เหล็กเครื่องมือ, เซรามิก, หินแกรนิตและแผ่นเกราะ กระบวนการนี้สร้างเสียงดังอย่างมีนัยสำคัญ
ตารางที่ตามมาประกอบด้วยการเปรียบเทียบการตัดโลหะโดยใช้กระบวนการตัดเลเซอร์ CO2 และกระบวนการตัดเจ็ทน้ำในการแปรรูปวัสดุอุตสาหกรรม
§ความแตกต่างของกระบวนการพื้นฐาน
§แอปพลิเคชันกระบวนการทั่วไปและการใช้งาน
§การลงทุนเบื้องต้นและต้นทุนการดำเนินงานโดยเฉลี่ย
§ความแม่นยำของกระบวนการ
§ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยและสภาพแวดล้อมการดำเนินงาน
ความแตกต่างของกระบวนการพื้นฐาน
| เรื่อง | เลเซอร์ CO2 | การตัดเจ็ทน้ำ |
| วิธีการให้พลังงาน | แสง 10.6 ม. (ช่วงอินฟราเรดไกล) | น้ำ |
| แหล่งพลังงาน | เลเซอร์แก๊ส | ปั๊มแรงดันสูง |
| การส่งพลังงานอย่างไร | คานชี้นำโดยกระจก (เลนส์บิน); การส่งเส้นใยไม่ได้ เป็นไปได้สำหรับเลเซอร์ CO2 | ท่อแรงดันสูงที่แข็งส่งพลังงาน |
| การตัดวัสดุถูกขับออกอย่างไร | เจ็ทแก๊สรวมถึงวัสดุเติมก๊าซเพิ่มเติม | เครื่องบินไอพ่นน้ำแรงดันสูงจะขับเคลื่อนวัสดุเหลือใช้ |
| ระยะห่างระหว่างหัวฉีดกับวัสดุและความอดทนสูงสุดที่อนุญาต | ประมาณ 0.2″ 0.004″, เซ็นเซอร์ระยะทาง, การควบคุมและแกน z ที่จำเป็น | ประมาณ 0.12″ 0.04″, เซ็นเซอร์ระยะทาง, การควบคุมและแกน z ที่จำเป็น |
| การตั้งค่าเครื่องทางกายภาพ | แหล่งกำเนิดเลเซอร์มักจะอยู่ในเครื่อง | พื้นที่ทำงานและปั๊มสามารถแยกกันได้ |
| ช่วงของขนาดตาราง | 8 ′x 4′ ถึง 20 ′x 6.5′ | 8 ′x 4′ ถึง 13 ′x 6.5′ |
| เอาต์พุตลำแสงทั่วไปที่ชิ้นงาน | 1,500 ถึง 2,600 วัตต์ | 4 ถึง 17 กิโลวัตต์ (4000 บาร์) |
แอพพลิเคชั่นกระบวนการและการใช้งานทั่วไป
| เรื่อง | เลเซอร์ CO2 | การตัดเจ็ทน้ำ |
| กระบวนการทั่วไปใช้ | การตัด, การขุดเจาะ, การแกะสลัก, การระเหย, โครงสร้าง, การเชื่อม | การตัด, การระเหย, โครงสร้าง |
| การตัดวัสดุ 3 มิติ | ยากเนื่องจากคำแนะนำลำแสงที่เข้มงวดและการควบคุมระยะทาง | เป็นไปได้บางส่วนเนื่องจากพลังงานที่เหลืออยู่ด้านหลังชิ้นงานถูกทำลาย |
| วัสดุที่สามารถตัดได้โดยกระบวนการ | โลหะทั้งหมด (ไม่รวมโลหะสะท้อนแสงสูง) พลาสติกทั้งหมดแก้วและไม้สามารถตัดได้ | วัสดุทั้งหมดสามารถตัดได้โดยกระบวนการนี้ |
| การผสมผสานวัสดุ | วัสดุที่มีจุดหลอมเหลวที่แตกต่างกันแทบจะไม่สามารถตัดได้ | เป็นไปได้ แต่มีอันตรายจากการปนเปื้อน |
| โครงสร้างแซนวิชกับโพรง | สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ด้วยเลเซอร์ CO2 | ความสามารถ จำกัด |
| การตัดวัสดุที่มีการเข้าถึงแบบ จำกัด หรือบกพร่อง | ไม่ค่อยเป็นไปได้เนื่องจากระยะทางเล็ก ๆ และหัวตัดเลเซอร์ขนาดใหญ่ | จำกัด เนื่องจากระยะทางเล็ก ๆ ระหว่างหัวฉีดและวัสดุ |
| คุณสมบัติของวัสดุตัดที่มีอิทธิพลต่อการประมวลผล | ลักษณะการดูดซึมของวัสดุที่ 10.6m | ความแข็งของวัสดุเป็นปัจจัยสำคัญ |
| ความหนาของวัสดุที่การตัดหรือการแปรรูปประหยัด | ~ 0.12″ ถึง 0.4″ ขึ้นอยู่กับวัสดุ | ~ 0.4″ ถึง 2.0″ |
| แอปพลิเคชันทั่วไปสำหรับกระบวนการนี้ | การตัดเหล็กแผ่นแบนที่มีความหนาปานกลางสำหรับการแปรรูปโลหะแผ่น | การตัดหินเซรามิกและโลหะที่มีความหนามากขึ้น |
การลงทุนเบื้องต้นและต้นทุนการดำเนินงานโดยเฉลี่ย
| เรื่อง | เลเซอร์ CO2 | การตัดเจ็ทน้ำ |
| จำเป็นต้องมีการลงทุนเริ่มต้น | $ 300,000 พร้อมปั๊ม 20 kW และตาราง 6.5 ′x 4′ | $ 300,000+ |
| ชิ้นส่วนที่จะเสื่อมสภาพ | แก้วป้องกันก๊าซ หัวฉีดรวมทั้งฝุ่นและตัวกรองอนุภาค | หัวฉีดเจ็ทน้ำหัวฉีดและส่วนประกอบแรงดันสูงทั้งหมดเช่นวาล์วท่อและซีลทั้งหมด |
| การใช้พลังงานโดยเฉลี่ยของระบบตัดที่สมบูรณ์ | สมมติว่า CO2LASER 1,500 วัตต์: การใช้พลังงานไฟฟ้า: 24-40 กิโลวัตต์ ก๊าซเลเซอร์ (CO2, N2, เขา): 2-16 L/H การตัดก๊าซ (O2, N2): 500-2000 L/H | สมมติว่าปั๊ม 20 kW: การใช้พลังงานไฟฟ้า: 22-35 kW น้ำ: 10 l/h ขัด: 36 กก./ชม. การกำจัดขยะตัด |
ความแม่นยำของกระบวนการ
| เรื่อง | เลเซอร์ CO2 | การตัดเจ็ทน้ำ |
| ขนาดขั้นต่ำของร่องตัด | 0.006″ ขึ้นอยู่กับความเร็วในการตัด | 0.02″ |
| ตัดลักษณะพื้นผิว | พื้นผิวที่ถูกตัดจะแสดงโครงสร้างที่มีเส้นสาย | พื้นผิวที่ถูกตัดจะปรากฏว่ามีการระเบิดทรายขึ้นอยู่กับความเร็วในการตัด |
| ระดับของขอบตัดให้ขนานกันอย่างสมบูรณ์ | ดี; บางครั้งจะแสดงขอบกรวย | ดี; มีเอฟเฟกต์ "หาง" ในเส้นโค้งในกรณีของวัสดุที่หนาขึ้น |
| ความอดทนในการประมวลผล | ประมาณ 0.002″ | ประมาณ 0.008″ |
| ระดับของการระเบิดบนบาดแผล | เกิดการระเบิดบางส่วนเท่านั้น | ไม่มีการระเบิดเกิดขึ้น |
| ความเครียดจากความร้อนของวัสดุ | การเสียรูปการแบ่งแยกและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอาจเกิดขึ้นในวัสดุ | ไม่มีความเครียดจากความร้อนเกิดขึ้น |
| แรงที่ทำหน้าที่กับวัสดุในทิศทางของก๊าซหรือเครื่องบินไอพ่นในระหว่างการแปรรูป | แรงดันแก๊ส ปัญหาเกี่ยวกับ Thin ชิ้นงานระยะทาง ไม่สามารถรักษาได้ | สูง: ชิ้นส่วนเล็ก ๆ บางส่วนสามารถประมวลผลได้ในระดับ จำกัด เท่านั้น |
ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยและสภาพแวดล้อมการดำเนินงาน
| เรื่อง | เลเซอร์ CO2 | การตัดเจ็ทน้ำ |
| ความปลอดภัยส่วนบุคคลข้อกำหนดอุปกรณ์ | แว่นตานิรภัยป้องกันเลเซอร์ไม่จำเป็นอย่างยิ่ง | แว่นตานิรภัยป้องกันการป้องกันหูและการป้องกันการสัมผัสกับเจ็ทน้ำแรงดันสูงเป็นสิ่งจำเป็น |
| การผลิตควันและฝุ่นระหว่างการแปรรูป | เกิดขึ้น; พลาสติกและโลหะผสมโลหะบางชนิดอาจผลิตก๊าซพิษ | ไม่สามารถใช้ได้กับการตัดเจ็ทน้ำ |
| มลพิษทางเสียงและอันตราย | ต่ำมาก | สูงผิดปกติ |
| ข้อกำหนดการทำความสะอาดเครื่องเนื่องจากกระบวนการยุ่งเหยิง | ทำความสะอาดต่ำ | ทำความสะอาดสูง |
| การตัดของเสียที่เกิดจากกระบวนการ | การตัดของเสียเป็นหลักในรูปแบบของฝุ่นที่ต้องสกัดสูญญากาศและการกรอง | ของเสียจำนวนมากเกิดขึ้นเนื่องจากการผสมน้ำกับสารกัดกร่อน |