新闻 - 标准金属切割工艺:激光切割与水射流切割

标准金属切割工艺:激光切割与水射流切割

标准金属切割工艺:激光切割与水射流切割

目前的激光制造活动包括切割、焊接、热处理、熔覆、气相沉积、雕刻、划线、修整、退火和冲击硬化。激光制造工艺在技术和经济上都与机械和热加工、电弧焊、电化学和放电加工(EDM)、磨料水射流切割、等离子切割和火焰切割等传统和非常规制造工艺竞争。

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水射流切割是一种使用高达 60,000 磅每平方英寸 (psi) 的高压水射流切割材料的工艺。通常,水会与石榴石等磨料混合,从而能够干净利落地切割更多材料,以达到紧公差、方形和良好的边缘光洁度。水射流能够切割许多工业材料,包括不锈钢、铬镍铁合金、钛、铝、工具钢、陶瓷、花岗岩和装甲板。这个过程会产生显着的噪音。

金属激光切割机

 

下表包含工业材料加工中使用 CO2 激光切割工艺和水射流切割工艺进行金属切割的比较。

§ 基本流程差异

§ 典型工艺应用和用途

§ 初始投资和平均运营成本

§ 加工精度

§ 安全考虑和操作环境

 

 

基本流程差异

主题 二氧化碳激光 水射流切割
赋予能量的方法 光线10.6 m(远红外范围)
能源来源 气体激光器 高压泵
能量如何传输 由镜子引导的光束(飞行光学器件);光纤传输不
适用于 CO2 激光
刚性高压软管传输能量
切割材料如何排出 气体喷射,加上额外的气体排出材料 高压水射流排出废料
喷嘴与材料之间的距离和最大允许公差 大约 0.2" 0.004",需要距离传感器、调节和 Z 轴 大约 0.12" 0.04",需要距离传感器、调节和 Z 轴
物理机设置 激光源始终位于机器内部 工作区域和泵可以分开放置
桌子尺寸范围 8′ x 4′ 至 20′ x 6.5′ 8′ x 4′ 至 13′ x 6.5′
工件上的典型光束输出 1500 至 2600 瓦 4 至 17 千瓦(4000 巴)

典型工艺应用和用途

主题 二氧化碳激光 水射流切割
典型工艺用途 切割、钻孔、雕刻、烧蚀、结构化、焊接 切割、烧蚀、结构化
3D材料切割 由于刚性梁引导和距离调节很困难 部分可能,因为工件后面的残余能量被破坏
能够通过该工艺切割的材料 可以切割所有金属(不包括高反射金属)、所有塑料、玻璃和木材 所有材料均可通过此工艺切割
材料组合 不同熔点的材料几乎无法切割 可能,但存在分层的危险
带空腔的三明治结构 这是 CO2 激光器不可能实现的 能力有限
切割接触受限或受损的材料 由于距离小且激光切割头较大,因此很少可能 由于喷嘴与材料之间的距离较小而受到限制
影响加工的被切割材料的特性 10.6m处材料的吸收特性 材料硬度是关键因素
切割或加工经济的材料厚度 ~0.12" 至 0.4" 取决于材料 ~0.4” 至 2.0”
此过程的常见应用 用于钣金加工的中等厚度平板钢板的切割 切割较厚的石材、陶瓷和金属

初始投资和平均运营成本

主题 二氧化碳激光 水射流切割
所需初始资本投资 300,000 美元,配备 20 kW 泵和 6.5′ x 4′ 工作台 $300,000+
会磨损的零件 防护玻璃,气体
喷嘴,加上灰尘和颗粒过滤器
水喷射喷嘴、聚焦喷嘴以及所有高压部件,例如阀门、软管和密封件
整个切割系统的平均能耗 假设有 1500 瓦 CO2 激光器:
电力使用:
24-40千瓦
激光气体(CO2、N2、He):
2-16升/小时
切割气体(O2、N2):
500-2000升/小时
假设有一个 20 kW 的泵:
电力使用:
22-35千瓦
水:10升/小时
磨料:36公斤/小时
切割废料的处理

加工精度

主题 二氧化碳激光 水射流切割
最小切割缝尺寸 0.006英寸,取决于切割速度 0.02英寸
切割面外观 切割面会呈现出条纹结构 根据切割速度,切割表面看起来像是经过喷砂处理的
切割边缘完全平行的程度 好的;偶尔会表现出圆锥形边缘 好的;对于较厚的材料,曲线中存在“尾部”效应
加工公差 约0.002英寸 约0.008英寸
切口毛刺程度 仅发生部分毛刺 不会出现毛刺
材料的热应力 材料可能会发生变形、回火和结构变化 不发生热应力
加工过程中沿气体或水射流方向作用在材料上的力 气体压力构成
瘦的问题
工件、距离
无法维持
高:薄、小零件因此只能加工到有限的程度

安全考虑和操作环境

主题 二氧化碳激光 水射流切割
人身安全设备要求 激光防护安全眼镜并非绝对必要 需要防护安全眼镜、耳朵防护装置以及防止接触高压水射流的防护装置
加工过程中产生烟尘 确实发生;塑料和某些金属合金可能会产生有毒气体 不适用于水射流切割
噪音污染和危险 很低 异常高
由于工艺混乱而需要机器清洁 低清洁度 高洁净度
减少过程中产生的废物 切割废物主要以粉尘形式存在,需要真空抽吸和过滤 由于水与磨料混合而产生大量切削废料

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