Aktivnosti laserske proizvodnje trenutno uključuju rezanje, zavarivanje, toplinsku obradu, platiranje, taloženje parom, graviranje, graviranje, obrezivanje, žarenje i udarno kaljenje. Laserski proizvodni procesi konkuriraju i tehnički i ekonomski konvencionalnim i nekonvencionalnim proizvodnim procesima kao što su mehanička i termička obrada, elektrolučno zavarivanje, elektrokemijska i elektroerozivna obrada (EDM), rezanje abrazivnim vodenim mlazom, plazma rezanje i rezanje plamenom.
Rezanje vodenim mlazom je postupak koji se koristi za rezanje materijala mlazom vode pod tlakom do 60.000 funti po kvadratnom inču (psi). Često se voda miješa s abrazivom poput granata koji omogućuje čisto rezanje više materijala do uskih tolerancija, ravno i s dobrom završnom obradom rubova. Vodeni mlazovi mogu rezati mnoge industrijske materijale, uključujući nehrđajući čelik, Inconel, titan, aluminij, alatni čelik, keramiku, granit i oklopne ploče. Ovaj proces stvara značajnu buku.
Sljedeća tablica sadrži usporedbu rezanja metala postupkom rezanja CO2 laserom i postupkom rezanja vodenim mlazom u industrijskoj obradi materijala.
§ Temeljne razlike u procesima
§ Tipične primjene i upotrebe procesa
§ Početna investicija i prosječni operativni troškovi
§ Preciznost procesa
§ Sigurnosna razmatranja i radno okruženje
Temeljne razlike u procesima
| Predmet | CO2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Metoda prenošenja energije | Domet svjetla 10,6 m (daleki infracrveni domet) | Voda |
| Izvor energije | Plinski laser | Visokotlačna pumpa |
| Kako se energija prenosi | Snop vođen zrcalima (leteća optika); prijenos vlaknima nije izvedivo za CO2 laser | Kruta visokotlačna crijeva prenose energiju |
| Kako se izrezani materijal izbacuje | Mlaz plina, plus dodatni plin izbacuje materijal | Mlaz vode pod visokim pritiskom izbacuje otpadni materijal |
| Udaljenost između mlaznice i materijala i maksimalna dopuštena tolerancija | Otprilike 0,2″ 0,004″, potreban senzor udaljenosti, regulacija i Z-os | Otprilike 0,12″ 0,04″, potreban senzor udaljenosti, regulacija i Z-os |
| Fizičko postavljanje stroja | Izvor lasera uvijek se nalazi unutar stroja | Radni prostor i pumpa mogu se smjestiti odvojeno |
| Raspon veličina stola | 2,4 m x 1,2 m do 6,1 m x 1,8 m | 2,4 m x 1,2 m do 3,9 m x 1,8 m |
| Tipičan izlaz snopa na obratku | 1500 do 2600 W | 4 do 17 kilovata (4000 bara) |
Tipične primjene i upotrebe procesa
| Predmet | CO2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Tipična upotreba procesa | Rezanje, bušenje, graviranje, ablacija, strukturiranje, zavarivanje | Rezanje, ablacija, strukturiranje |
| 3D rezanje materijala | Teško zbog krutog vođenja snopa i regulacije udaljenosti | Djelomično moguće jer je uništena preostala energija iza obratka |
| Materijali koji se mogu rezati postupkom | Mogu se rezati svi metali (osim visoko reflektirajućih metala), sve plastike, staklo i drvo | Svi materijali se mogu rezati ovim postupkom |
| Kombinacije materijala | Materijali s različitim točkama taljenja teško se mogu rezati | Moguće, ali postoji opasnost od delaminacije |
| Sendvič strukture sa šupljinama | To nije moguće s CO2 laserom | Ograničene sposobnosti |
| Rezanje materijala s ograničenim ili otežanim pristupom | Rijetko moguće zbog male udaljenosti i velike laserske glave za rezanje | Ograničeno zbog male udaljenosti između mlaznice i materijala |
| Svojstva rezanog materijala koja utječu na obradu | Apsorpcijske karakteristike materijala na 10,6 m | Tvrdoća materijala je ključni faktor |
| Debljina materijala pri kojoj je rezanje ili obrada ekonomična | ~0,12″ do 0,4″ ovisno o materijalu | ~0,4″ do 2,0″ |
| Uobičajene primjene za ovaj proces | Rezanje ravnog čeličnog lima srednje debljine za obradu lima | Rezanje kamena, keramike i metala veće debljine |
Početna investicija i prosječni operativni troškovi
| Predmet | CO2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Potrebno početno ulaganje kapitala | 300.000 dolara s pumpom od 20 kW i stolom dimenzija 6,5′ x 4′ | 300.000+ USD |
| Dijelovi koji će se istrošiti | Zaštitno staklo, plin mlaznice, plus filteri za prašinu i čestice | Mlaznica vodenog mlaza, mlaznica za fokusiranje i sve komponente visokog tlaka poput ventila, crijeva i brtvi |
| Prosječna potrošnja energije cijelog sustava rezanja | Pretpostavimo CO2 laser od 1500 W: Potrošnja električne energije: 24-40 kW Laserski plin (CO2, N2, He): 2-16 l/h Plin za rezanje (O2, N2): 500-2000 l/h | Pretpostavimo pumpu od 20 kW: Potrošnja električne energije: 22-35 kW Voda: 10 l/h Abraziv: 36 kg/h Zbrinjavanje otpada od rezanja |
Preciznost procesa
| Predmet | CO2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Minimalna veličina proreza za rezanje | 0,006″, ovisno o brzini rezanja | 0,02″ |
| Izgled rezane površine | Rezana površina će pokazati prugastu strukturu | Rezana površina će izgledati kao da je pjeskarena, ovisno o brzini rezanja |
| Stupanj rezanih rubova do potpune paralelnosti | Dobro; povremeno će pokazivati konusne rubove | Dobro; postoji efekt "repa" u krivuljama u slučaju debljih materijala |
| Tolerancija obrade | Otprilike 0,002″ | Otprilike 0,008″ |
| Stupanj neravnina na rezu | Javlja se samo djelomično nabiranje hrapavosti | Ne dolazi do nagrizanja |
| Toplinsko naprezanje materijala | U materijalu se mogu pojaviti deformacije, popuštanje i strukturne promjene | Ne dolazi do toplinskog naprezanja |
| Sile koje djeluju na materijal u smjeru mlaza plina ili vode tijekom obrade | Poze tlaka plina problemi s mršavljenjem obradci, udaljenost ne može se održavati | Visoko: tanki, mali dijelovi se stoga mogu obrađivati samo u ograničenoj mjeri |
Sigurnosna razmatranja i radno okruženje
| Predmet | CO2 laser | Rezanje vodenim mlazom |
| Osobna sigurnostzahtjevi za opremu | Zaštitne naočale za lasersku zaštitu nisu apsolutno potrebne | Potrebne su zaštitne naočale, zaštita za uši i zaštita od kontakta s mlazom vode pod visokim tlakom |
| Proizvodnja dima i prašine tijekom obrade | Dolazi do pojave; plastika i neke metalne legure mogu proizvoditi otrovne plinove | Nije primjenjivo za rezanje vodenim mlazom |
| Buka i opasnost | Vrlo nisko | Neobično visoko |
| Zahtjevi za čišćenje stroja zbog nereda u procesu | Nisko čišćenje | Visoko čišćenje |
| Smanjenje otpada koji nastaje u procesu | Otpad pri rezanju uglavnom je u obliku prašine koja zahtijeva usisavanje i filtriranje | Velike količine otpada od rezanja nastaju zbog miješanja vode s abrazivima |