Lazer üretim faaliyetleri şu anda kesme, kaynaklama, ısıl işlem, kaplama, buhar biriktirme, oyma, çizme, kırpma, tavlama ve şokla sertleştirmeyi içermektedir. Lazer üretim süreçleri, mekanik ve termal işleme, ark kaynağı, elektrokimyasal ve elektrik deşarjlı işleme (EDM), aşındırıcı su jetiyle kesme, plazma kesme ve alevle kesme gibi geleneksel ve geleneksel olmayan üretim süreçleriyle hem teknik hem de ekonomik açıdan rekabet eder.
Su jeti ile kesme, malzemeleri inç kare başına 60.000 pound (psi) kadar yüksek basınçlı su jeti kullanarak kesmek için kullanılan bir işlemdir. Çoğu zaman su, daha fazla malzemenin yakın toleranslara, düzgün ve iyi bir kenar cilasına sahip olacak şekilde temiz bir şekilde kesilmesini sağlayan garnet benzeri bir aşındırıcıyla karıştırılır. Su jetleri paslanmaz çelik, Inconel, titanyum, alüminyum, takım çeliği, seramik, granit ve zırh plakası dahil olmak üzere birçok endüstriyel malzemeyi kesme kapasitesine sahiptir. Bu işlem önemli miktarda gürültüye neden olur.
Aşağıdaki tablo, endüstriyel malzeme işlemede CO2 lazerle kesme işlemi ve su jeti ile kesme işlemi kullanılarak metal kesmenin bir karşılaştırmasını içerir.
§ Temel süreç farklılıkları
§ Tipik proses uygulamaları ve kullanımları
§ İlk yatırım ve ortalama işletme maliyetleri
§ Sürecin kesinliği
§ Güvenlik hususları ve çalışma ortamı
Temel süreç farklılıkları
| Ders | Co2 lazer | Su jeti ile kesme |
| Enerji verme yöntemi | Işık 10,6 m (uzak kızılötesi aralık) | su |
| Enerji kaynağı | Gaz lazeri | Yüksek basınç pompası |
| Enerji nasıl iletilir | Aynalar tarafından yönlendirilen ışın (uçan optik); fiber iletimi değil CO2 lazer için uygun | Sert yüksek basınç hortumları enerjiyi iletir |
| Kesilen malzeme nasıl dışarı atılır? | Gaz jeti ve ilave gaz malzemeyi dışarı atar | Yüksek basınçlı su jeti atık malzemeyi dışarı atar |
| Meme ile malzeme arasındaki mesafe ve izin verilen maksimum tolerans | Yaklaşık 0,2″ 0,004″, mesafe sensörü, düzenleme ve Z ekseni gereklidir | Yaklaşık 0,12″ 0,04″, mesafe sensörü, düzenleme ve Z ekseni gereklidir |
| Fiziksel makine kurulumu | Lazer kaynağı her zaman makinenin içinde bulunur | Çalışma alanı ve pompa ayrı ayrı yerleştirilebilir |
| Masa boyutları aralığı | 8' x 4' ila 20' x 6,5' | 8' x 4' ila 13' x 6,5' |
| İş parçasındaki tipik ışın çıkışı | 1500 ila 2600 Watt | 4 ila 17 kilowatt (4000 bar) |
Tipik proses uygulamaları ve kullanımları
| Ders | Co2 lazer | Su jeti ile kesme |
| Tipik süreç kullanımları | Kesme, delme, gravür, ablasyon, yapılandırma, kaynak | Kesme, ablasyon, yapılandırma |
| 3 boyutlu malzeme kesimi | Sert ışın kılavuzu ve mesafe düzenlemesi nedeniyle zor | İş parçasının arkasında kalan enerji yok edildiği için kısmen mümkün |
| Prosesle kesilebilen malzemeler | Tüm metaller (yüksek derecede yansıtıcı metaller hariç), tüm plastikler, cam ve ahşap kesilebilir | Bu işlemle tüm malzemeler kesilebilir |
| Malzeme kombinasyonları | Farklı erime noktalarına sahip malzemeler zorlukla kesilebilir | Mümkün, ancak katmanlara ayrılma tehlikesi var |
| Boşluklu sandviç yapılar | CO2 lazerle bu mümkün değildir | Sınırlı yetenek |
| Sınırlı veya engelli erişime sahip malzemelerin kesilmesi | Küçük mesafe ve büyük lazer kesme kafası nedeniyle nadiren mümkündür | Meme ile malzeme arasındaki mesafenin küçük olması nedeniyle sınırlıdır |
| Kesilen malzemenin işlemeyi etkileyen özellikleri | Malzemenin 10,6m'deki emme özellikleri | Malzeme sertliği önemli bir faktördür |
| Kesmenin veya işlemenin ekonomik olduğu malzeme kalınlığı | Malzemeye bağlı olarak ~0,12″ ila 0,4″ | ~0,4" ila 2,0" |
| Bu süreç için ortak uygulamalar | Sac işleme için orta kalınlıkta düz çelik sacların kesilmesi | Taş, seramik ve daha kalın metallerin kesilmesi |
İlk yatırım ve ortalama işletme maliyetleri
| Ders | Co2 lazer | Su jeti ile kesme |
| İlk sermaye yatırımı gerekli | 20 kW'lık bir pompa ve 6,5' x 4' masayla 300.000 ABD doları | 300.000$+ |
| Aşınacak parçalar | Koruyucu cam, gaz nozullar ve ayrıca toz ve parçacık filtreleri | Su jeti nozulu, odaklama nozulu ve vanalar, hortumlar ve contalar gibi tüm yüksek basınçlı bileşenler |
| Komple kesme sisteminin ortalama enerji tüketimi | 1500 Watt'lık bir CO2lazer olduğunu varsayalım: Elektrik gücü kullanımı: 24-40 kW Lazer gazı (CO2, N2, He): 2-16 l/saat Kesme gazı (O2, N2): 500-2000 l/saat | 20 kW'lık bir pompa varsayalım: Elektrik gücü kullanımı: 22-35kW Su: 10 l/saat Aşındırıcı: 36 kg/saat Kesme atıklarının imhası |
Sürecin kesinliği
| Ders | Co2 lazer | Su jeti ile kesme |
| Kesme yarığının minimum boyutu | 0,006″, kesme hızına bağlı olarak | 0,02" |
| Kesilmiş yüzey görünümü | Kesilen yüzey çizgili bir yapı gösterecek | Kesme hızına bağlı olarak kesilen yüzey kumlanmış gibi görünecektir |
| Kesilen kenarların derecesi tamamen paralel olacak şekilde | İyi; ara sıra konik kenarlar gösterecektir | İyi; daha kalın malzemeler söz konusu olduğunda eğrilerde "kuyruklu" bir etki vardır |
| İşleme toleransı | Yaklaşık 0,002″ | Yaklaşık 0,008″ |
| Kesimdeki çapak derecesi | Yalnızca kısmi çapaklanma meydana gelir | Çapak oluşmaz |
| Malzemenin termal gerilimi | Malzemede deformasyon, temperleme ve yapısal değişiklikler meydana gelebilir | Termal stres oluşmaz |
| İşleme sırasında malzemeye gaz veya su jeti yönünde etki eden kuvvetler | Gaz basıncı pozları ince sorunlar iş parçaları, mesafe sürdürülemez | Yüksek: ince, küçük parçalar bu nedenle yalnızca sınırlı derecede işlenebilir |
Güvenlik hususları ve çalışma ortamı
| Ders | Co2 lazer | Su jeti ile kesme |
| Kişisel güvenlikekipman gereksinimleri | Lazer korumalı güvenlik gözlükleri kesinlikle gerekli değildir | Koruyucu güvenlik gözlükleri, kulak koruması ve yüksek basınçlı su jetiyle temasa karşı koruma gereklidir |
| İşleme sırasında duman ve toz oluşumu | Meydana gelir; plastikler ve bazı metal alaşımları zehirli gazlar üretebilir | Su jeti kesimi için geçerli değildir |
| Gürültü kirliliği ve tehlike | Çok düşük | Alışılmadık derecede yüksek |
| Proses karışıklığı nedeniyle makine temizleme gereksinimleri | Düşük temizleme | Yüksek temizlik |
| Proses tarafından üretilen atıkların kesilmesi | Kesme atığı esas olarak vakumla ekstraksiyon ve filtreleme gerektiren toz formundadır | Suyun aşındırıcılarla karıştırılması nedeniyle büyük miktarlarda kesme atığı meydana gelir |