激光製造活動目前包括切割,焊接,熱處理,覆層,蒸氣沉積,雕刻,塗鴉,修剪,退火和震動硬化。激光製造工藝在技術上和經濟上都與常規和非常規製造工藝(例如機械和熱加工,電弧焊接,電化學和電動機加工(EDM),磨料水流切割,等離子體切割和火焰切割)。
水噴射切割是一種用於使用壓力射流的材料的過程,即每平方英寸高60,000磅(PSI)。通常,水與像石榴石這樣的磨料混合,可以使更多的材料乾淨地切割,以閉合公差,並具有良好的邊緣飾面。水噴頭能夠切割許多工業材料,包括不銹鋼,inconel,鈦,鋁,工具鋼,陶瓷,花崗岩和裝甲板。這個過程產生了明顯的噪音。
隨後的表包含使用CO2激光切割過程和工業材料加工中的水射流切割過程的金屬切割的比較。
§基本過程差異
§典型的過程申請並使用
§初始投資和平均運營成本
§流程精度
§安全考慮和操作環境
基本過程差異
主題 | 二氧化碳激光 | 割射機切割 |
賦予能量的方法 | 光10.6 m(遠紅外範圍) | 水 |
能源 | 氣體激光器 | 高壓泵 |
能量如何傳輸 | 由鏡子引導的光束(飛行光學元件);光纖傳遞不 可行的二氧化碳激光器 | 剛性高壓軟管傳播能量 |
剪切材料如何排出 | 加油機,加上額外的氣體排出材料 | 高壓水噴射排出廢物 |
噴嘴和材料之間的距離以及最大允許的公差 | 大約需要0.2英寸0.004英寸,距離傳感器,調節和Z軸需要 | 大約需要0.12英寸0.04英寸,距離傳感器,調節和Z軸 |
物理機器設置 | 激光源總是位於機器內部 | 工作區和泵可以分開位置 |
尺寸範圍 | 8'x 4'至20'x 6.5' | 8'x 4'至13'x 6.5' |
工件的典型梁輸出 | 1500至2600瓦 | 4至17千瓦(4000 bar) |
典型的過程應用程序和使用
主題 | 二氧化碳激光 | 割射機切割 |
典型的過程使用 | 切割,鑽孔,雕刻,消融,結構,焊接 | 切割,消融,結構 |
3D材料切割 | 由於剛性光束的指導和距離調節而困難 | 部分可能是因為工件背後的殘餘能量被摧毀 |
可以根據過程切割的材料 | 所有金屬(不包括高反射金屬),所有塑料,玻璃和木材都可以切割 | 所有材料都可以通過此過程切割 |
物質組合 | 幾乎沒有熔點的材料幾乎可以切割 | 可能,但存在分層的危險 |
帶有空腔的三明治結構 | 二氧化碳激光器是不可能的 | 能力有限 |
切割材料,易於訪問或受損 | 由於距離很小,很少可能 | 由於噴嘴和材料之間的距離很小,因此受到限制 |
影響處理的切割材料的特性 | 材料的吸收特性為106m | 物質硬度是關鍵因素 |
切割或加工是經濟的物質厚度 | 〜0.12英寸至0.4英寸,具體取決於材料 | 〜0.4英寸至2.0英寸 |
此過程的常見應用 | 切割中等厚度的平板鋼,用於鈑金加工 | 切割厚度更大的石材,陶瓷和金屬 |
初始投資和平均運營成本
主題 | 二氧化碳激光 | 割射機切割 |
必需的初始資本投資 | $ 300,000,帶有20 kW泵和6.5'x 4'桌子 | $ 300,000+ |
會磨損的零件 | 保護玻璃,氣體 噴嘴,加上灰塵和粒子過濾器 | 水噴嘴,聚焦噴嘴以及所有高壓組件,例如閥,軟管和密封件 |
完整切割系統的平均能耗 | 假設一個1500瓦二氧化碳: 電力使用: 24-40 kW 激光氣(CO2,N2,HE): 2-16 l/h 切氣(O2,N2): 500-2000 l/h | 假設一個20 kW泵: 電力使用: 22-35 kW 水:10 l/h 磨料:36公斤/小時 處理垃圾廢物 |
過程的精度
主題 | 二氧化碳激光 | 割射機切割 |
切割縫隙的最小尺寸 | 0.006英寸,具體取決於切割速度 | 0.02英寸 |
切割表面外觀 | 切面將顯示出橫紋結構 | 切割表面似乎是砂刀的,具體取決於切割速度 |
切割邊緣完全平行 | 好的;偶爾會展示錐形邊緣 | 好的;在較厚的材料的情況下,曲線中有“尾巴”效果 |
處理公差 | 大約0.002英寸 | 大約0.008英寸 |
距離埋葬程度 | 只有部分掩埋 | 沒有掩埋 |
材料的熱應力 | 材料中可能發生變形,回火和結構變化 | 沒有熱應力發生 |
加工過程中作用於氣或水噴射的材料的力 | 氣壓姿勢 薄問題 工件,距離 無法維護 | 高:因此,薄的小零件只能處理有限程度 |
安全考慮和操作環境
主題 | 二氧化碳激光 | 割射機切割 |
人身安全設備要求 | 激光保護安全眼鏡不是絕對必要的 | 需要保護性安全眼鏡,耳朵保護和防止與高壓水噴氣機接觸 |
加工過程中的煙霧和灰塵產生 | 確實發生了;塑料和一些金屬合金可能產生有毒氣體 | 不適用於切水 |
噪音污染和危險 | 非常低 | 異常高 |
由於過程混亂,機器清潔要求 | 低清潔 | 高清潔 |
切割過程產生的廢物 | 切廢物主要是以真空提取和過濾的灰塵形式 | 由於將水與磨料混合而發生大量切割廢物 |