فعالیت‌های تولید لیزر در حال حاضر شامل برش، جوشکاری، عملیات حرارتی، روکش‌کاری، رسوب بخار، حکاکی، خط‌کشی، پیرایش، بازپخت و سخت‌سازی ضربه‌ای است.فرآیندهای تولید لیزر از نظر فنی و اقتصادی با فرآیندهای تولید معمولی و غیر متعارف مانند ماشینکاری مکانیکی و حرارتی، جوشکاری قوس الکتریکی، ماشینکاری الکتروشیمیایی و تخلیه الکتریکی (EDM)، برش با جت آب ساینده، برش پلاسما و برش شعله رقابت می‌کنند.
برش با جت آب فرآیندی است که برای برش مواد با استفاده از جت آب تحت فشار 60000 پوند بر اینچ مربع (psi) استفاده می شود.اغلب، آب با یک ماده ساینده مانند گارنت مخلوط می شود که باعث می شود مواد بیشتری به طور تمیز و با تلورانس های نزدیک بریده شوند، به صورت مربعی و با پوشش لبه خوب.واتر جت ها قادر به برش بسیاری از مواد صنعتی از جمله فولاد ضد زنگ، اینکونل، تیتانیوم، آلومینیوم، فولاد ابزار، سرامیک، گرانیت و صفحه زره هستند.این فرآیند نویز قابل توجهی ایجاد می کند.
جدول زیر شامل مقایسه برش فلز با استفاده از فرآیند برش لیزر CO2 و فرآیند برش جت آب در پردازش مواد صنعتی است.
§ تفاوت های اساسی فرآیند
§ کاربردها و کاربردهای فرآیند معمولی
§ سرمایه گذاری اولیه و متوسط هزینه های عملیاتی
§ دقت فرآیند
§ ملاحظات ایمنی و محیط عملیاتی
تفاوت های اساسی فرآیند
| موضوع | لیزر Co2 | برش با جت آب |
| روش انتقال انرژی | نور 10.6 متر (محدوده مادون قرمز دور) | اب |
| منبع انرژی | لیزر گازی | پمپ فشار قوی |
| انرژی چگونه منتقل می شود | پرتو هدایت شده توسط آینه ها (اپتیک پرواز)؛انتقال فیبر نه برای لیزر CO2 امکان پذیر است | شیلنگ های سفت و سخت فشار قوی انرژی را منتقل می کنند |
| نحوه دفع مواد برش خورده | جت گاز، به علاوه گاز اضافی مواد را دفع می کند | یک جت آب با فشار بالا مواد زائد را دفع می کند |
| فاصله بین نازل و مواد و حداکثر تحمل مجاز | تقریباً 0.2 اینچ 0.004 اینچ، سنسور فاصله، تنظیم و محور Z لازم است | تقریباً 0.12 اینچ 0.04 اینچ، سنسور فاصله، تنظیم و محور Z لازم است |
| راه اندازی ماشین فیزیکی | منبع لیزر همیشه در داخل دستگاه قرار دارد | محل کار و پمپ را می توان به طور جداگانه قرار داد |
| طیف وسیعی از اندازه های میز | 8*4 تا 20*6.5* | 8*4 تا 13*6.5* |
| خروجی پرتو معمولی در قطعه کار | 1500 تا 2600 وات | 4 تا 17 کیلووات (4000 بار) |
کاربردها و کاربردهای فرآیند معمولی
| موضوع | لیزر Co2 | برش با جت آب |
| کاربردهای فرآیند معمولی | برش، حفاری، حکاکی، فرسایش، ساختار، جوشکاری | برش، فرسایش، ساختار |
| برش مواد سه بعدی | به دلیل هدایت پرتو صلب و تنظیم فاصله دشوار است | تا حدی امکان پذیر است زیرا انرژی باقیمانده پشت قطعه کار از بین می رود |
| موادی که با این فرآیند قابل برش هستند | تمام فلزات (به استثنای فلزات با انعکاس زیاد)، تمام پلاستیک ها، شیشه و چوب قابل برش هستند | تمام مواد را می توان با این فرآیند برش داد |
| ترکیبات مواد | مواد با نقطه ذوب متفاوت به سختی قابل برش هستند | ممکن است، اما خطر لایه برداری وجود دارد |
| سازه های ساندویچی با حفره | این کار با لیزر CO2 امکان پذیر نیست | توانایی محدود |
| برش مواد با دسترسی محدود یا مختل | به ندرت به دلیل فاصله کم و سر برش لیزری بزرگ امکان پذیر است | محدود به دلیل فاصله کم بین نازل و مواد |
| خواص مواد برش خورده که بر پردازش تاثیر می گذارد | ویژگی های جذب مواد در 10.6 متر | سختی مواد یک عامل کلیدی است |
| ضخامت مواد که در آن برش یا پردازش مقرون به صرفه است | ~ 0.12 اینچ تا 0.4 اینچ بسته به مواد | ~ 0.4 اینچ تا 2.0 اینچ |
| برنامه های کاربردی رایج برای این فرآیند | برش ورق فولادی مسطح با ضخامت متوسط برای پردازش ورق فلز | برش سنگ، سرامیک و فلزات با ضخامت بیشتر |
سرمایه گذاری اولیه و متوسط هزینه های عملیاتی
| موضوع | لیزر Co2 | برش با جت آب |
| سرمایه گذاری اولیه مورد نیاز است | 300000 دلار با یک پمپ 20 کیلوواتی و یک میز 6.5 x 4 اینچ | 300000 دلار + |
| قطعاتی که فرسوده می شوند | شیشه محافظ، گاز نازل ها، به علاوه گرد و غبار و فیلترهای ذرات | نازل جت آب، نازل فوکوس و تمام اجزای پرفشار مانند سوپاپ ها، شیلنگ ها و مهر و موم ها |
| میانگین مصرف انرژی سیستم برش کامل | یک لیزر CO2 1500 وات را فرض کنید: مصرف برق: 24-40 کیلو وات گاز لیزر (CO2، N2، He): 2-16 لیتر در ساعت گاز برش (O2، N2): 500-2000 لیتر در ساعت | پمپ 20 کیلوواتی را فرض کنید: مصرف برق: 22-35 کیلو وات آب: 10 لیتر در ساعت ساینده: 36 کیلوگرم در ساعت دفع زباله های برش |
دقت فرآیند
| موضوع | لیزر Co2 | برش با جت آب |
| حداقل اندازه شکاف برش | 0.006 اینچ، بسته به سرعت برش | 0.02 اینچ |
| برش ظاهر سطح | سطح برش یک ساختار مخطط را نشان می دهد | سطح برش بسته به سرعت برش به نظر می رسد که با ماسه بلاست شده است |
| درجه لبه های برش کاملاً موازی | خوب؛گاهی اوقات لبه های مخروطی را نشان می دهد | خوب؛در مورد مواد ضخیم تر، در منحنی ها یک اثر "دمدار" وجود دارد |
| تحمل پردازش | تقریبا 0.002 اینچ | تقریباً 0.008 اینچ |
| درجه سوراخ شدن بر روی برش | فقط سوراخ شدن جزئی رخ می دهد | هیچ سوراخی رخ نمی دهد |
| تنش حرارتی مواد | تغییر شکل، تعدیل و تغییرات ساختاری ممکن است در مواد رخ دهد | هیچ تنش حرارتی رخ نمی دهد |
| نیروهای وارد بر مواد در جهت گاز یا جت آب در طول پردازش | وضعیت فشار گاز مشکلات با نازک قطعات کار، فاصله قابل نگهداری نیست | بالا: قطعات نازک و کوچک بنابراین فقط تا حد محدودی قابل پردازش هستند |
ملاحظات ایمنی و محیط عملیاتی
| موضوع | لیزر Co2 | برش با جت آب |
| امنیت شخصیتجهیزات مورد نیاز | عینک ایمنی محافظ لیزری مطلقاً ضروری نیست | عینک ایمنی محافظ، محافظ گوش و محافظت در برابر تماس با جت آب با فشار بالا مورد نیاز است |
| تولید دود و گرد و غبار در حین پردازش | رخ می دهد؛پلاستیک و برخی آلیاژهای فلزی ممکن است گازهای سمی تولید کنند | برای برش با جت آب قابل استفاده نیست |
| آلودگی صوتی و خطر | خیلی کم | غیر معمول بالا |
| الزامات تمیز کردن ماشین به دلیل آشفتگی فرآیند | پاکسازی کم | تمیز کردن بالا |
| برش زباله های تولید شده توسط این فرآیند | ضایعات برش عمدتاً به صورت گرد و غبار است که نیاز به استخراج و فیلتر کردن با خلاء دارد | مقادیر زیادی ضایعات برش به دلیل مخلوط کردن آب با مواد ساینده رخ می دهد |