As actividades de fabricación con láser inclúen actualmente o corte, a soldadura, o tratamento térmico, o revestimento, a deposición de vapor, o gravado, o rabuñado, o recocido, o recocido e o endurecemento por choque. Os procesos de fabricación con láser compiten tanto técnica como economicamente cos procesos de fabricación convencionais e non convencionais, como o mecanizado mecánico e térmico, a soldadura por arco, o mecanizado electroquímico e por descarga eléctrica (EDM), o corte por chorro de auga abrasivo, o corte por plasma e o corte por chama.
O corte por chorro de auga é un proceso que se emprega para cortar materiais mediante un chorro de auga a presión de ata 60.000 libras por polgada cadrada (psi). A miúdo, a auga mestúrase cun abrasivo como o granate que permite cortar máis materiais de forma limpa con tolerancias pechadas, en ángulo recto e cun bo acabado de bordo. Os chorros de auga son capaces de cortar moitos materiais industriais, incluíndo aceiro inoxidable, Inconel, titanio, aluminio, aceiro para ferramentas, cerámica, granito e placas de blindaxe. Este proceso xera un ruído significativo.
A táboa seguinte contén unha comparación do corte de metal mediante o proceso de corte por láser de CO2 e o proceso de corte por chorro de auga no procesamento de materiais industriais.
§ Diferenzas fundamentais do proceso
§ Aplicacións e usos típicos do proceso
§ Investimento inicial e custos operativos medios
§ Precisión do proceso
§ Consideracións de seguridade e contorna operativa
Diferenzas fundamentais do proceso
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Método de impartición de enerxía | Luz 10,6 m (alcance infravermello afastado) | Auga |
| Fonte de enerxía | Láser de gas | Bomba de alta presión |
| Como se transmite a enerxía | Feixe guiado por espellos (óptica voadora); transmisión por fibra non factible para láser de CO2 | As mangueiras ríxidas de alta presión transmiten a enerxía |
| Como se expulsa o material cortado | Chorro de gas, máis gas adicional, expulsa material | Un chorro de auga a alta presión expulsa os residuos |
| Distancia entre a boquilla e o material e tolerancia máxima admisible | Aproximadamente 0,2″ 0,004″, sensor de distancia, regulación e eixe Z necesarios | Aproximadamente 0,12″ 0,04″, sensor de distancia, regulación e eixe Z necesarios |
| Configuración física da máquina | Fonte láser sempre situada dentro da máquina | A zona de traballo e a bomba poden estar situadas por separado |
| Gama de tamaños de mesa | De 8′ x 4′ a 20′ x 6,5′ | De 8′ x 4′ a 13′ x 6,5′ |
| Saída típica do feixe na peza de traballo | De 1500 a 2600 vatios | De 4 a 17 quilovatios (4000 bares) |
Aplicacións e usos típicos de procesos
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Usos típicos do proceso | Corte, perforación, gravado, ablación, estruturación, soldadura | Corte, ablación, estruturación |
| Corte de materiais en 3D | Difícil debido á guía ríxida do feixe e á regulación da distancia | Parcialmente posible xa que a enerxía residual detrás da peza de traballo é destruída |
| Materiais que se poden cortar mediante o proceso | Pódense cortar todos os metais (excepto os metais altamente reflectantes), todos os plásticos, o vidro e a madeira | Todos os materiais pódense cortar con este proceso |
| combinacións de materiais | Materiais con diferentes puntos de fusión apenas se poden cortar | Posible, pero existe o perigo de delaminación |
| Estruturas tipo sándwich con cavidades | Isto non é posible cun láser de CO2 | Capacidade limitada |
| Corte de materiais con acceso limitado ou dificultoso | Raramente posible debido á pequena distancia e ao gran cabezal de corte láser | Limitado debido á pequena distancia entre a boquilla e o material |
| Propiedades do material cortado que inflúen no procesamento | Características de absorción do material a 10,6 m | A dureza do material é un factor clave |
| Grosor do material no que o corte ou o procesamento resultan económicos | ~0,12″ a 0,4″ dependendo do material | ~0,4″ a 2,0″ |
| Aplicacións comúns para este proceso | Corte de chapa plana de aceiro de espesor medio para o procesamento de chapa metálica | Corte de pedra, cerámica e metais de maior grosor |
Investimento inicial e custos operativos medios
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Investimento de capital inicial necesario | 300.000 dólares cunha bomba de 20 kW e unha mesa de 6,5′ x 4′ | Máis de 300.000 dólares |
| Pezas que se desgastarán | Vidro protector, gas boquillas, ademais dos filtros de po e partículas | Boquilla de chorro de auga, boquilla de enfoque e todos os compoñentes de alta presión, como válvulas, mangueiras e xuntas |
| Consumo medio de enerxía do sistema de corte completo | Supoñamos un láser de CO2 de 1500 vatios: Uso de enerxía eléctrica: 24-40 kW Gas láser (CO2, N2, He): 2-16 l/h Gas de corte (O2, N2): 500-2000 l/h | Supoñamos unha bomba de 20 kW: Uso de enerxía eléctrica: 22-35 kW Auga: 10 l/h Abrasivo: 36 kg/h Eliminación de residuos de corte |
Precisión do proceso
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Tamaño mínimo da fenda de corte | 0,006″, dependendo da velocidade de corte | 0,02″ |
| Aspecto da superficie cortada | A superficie cortada mostrará unha estrutura estriada | A superficie cortada parecerá que foi chorro de area, dependendo da velocidade de corte |
| Grao de corte dos bordos para que sexan completamente paralelos | Bo; ocasionalmente mostrará bordos cónicos | Ben; hai un efecto de "cola" nas curvas no caso de materiais máis grosos |
| Tolerancia de procesamento | Aproximadamente 0,002 polgadas | Aproximadamente 0,008 polgadas |
| Grao de rebaba no corte | Só se produce unha rebarbadura parcial | Non se producen rebabas |
| Tensión térmica do material | Poden producirse deformacións, revenidos e cambios estruturais no material | Non se produce estrés térmico |
| Forzas que actúan sobre o material na dirección do chorro de gas ou auga durante o procesamento | Posicións de presión de gas problemas coa delgadez pezas de traballo, distancia non se pode manter | Alto: polo tanto, as pezas delgadas e pequenas só se poden procesar nun grao limitado |
Consideracións de seguridade e ambiente operativo
| Asunto | láser de CO2 | Corte por chorro de auga |
| Seguridade persoalrequisitos de equipamento | Non son absolutamente necesarias as lentes de seguridade con protección láser | Necesítanse lentes de seguridade, protección para os oídos e protección contra o contacto con chorros de auga a alta presión. |
| Produción de fume e po durante o procesamento | Ocorre; os plásticos e algunhas aliaxes metálicas poden producir gases tóxicos | Non aplicable para corte por chorro de auga |
| Contaminación acústica e perigo | Moi baixo | Inusualmente alto |
| Requisitos de limpeza da máquina debido á desorde do proceso | Limpeza baixa | Limpeza elevada |
| Redución dos residuos producidos polo proceso | Os residuos de corte son principalmente en forma de po que requiren extracción por aspiración e filtrado | Prodúcense grandes cantidades de residuos de corte debido á mestura de auga con abrasivos |