A lézeres gyártási tevékenységek jelenleg magukban foglalják a vágást, hegesztést, hőkezelést, plattírozást, gőzfázisú leválasztást, gravírozást, karcolást, vágást, lágyítást és lökésszerű edzést. A lézeres gyártási eljárások mind technikailag, mind gazdaságilag versenyeznek a hagyományos és nem hagyományos gyártási eljárásokkal, mint például a mechanikus és termikus megmunkálás, ívhegesztés, elektrokémiai és szikraforgácsolás (EDM), abrazív vízsugaras vágás, plazmavágás és lángvágás.
A vízsugaras vágás egy olyan eljárás, amely során anyagokat vágnak akár 60 000 font/négyzethüvelyk (psi) nyomású vízsugárral. A vizet gyakran egy abrazív anyaggal, például gránáttal keverik, amely lehetővé teszi több anyag tisztán, szűk tűréshatárokkal történő, derékszögű és jó élkidolgozású vágását. A vízsugarak számos ipari anyag vágására képesek, beleértve a rozsdamentes acélt, az Inconelt, a titánt, az alumíniumot, a szerszámacélt, a kerámiát, a gránitot és a páncéllemezt. Ez az eljárás jelentős zajt generál.
Az alábbi táblázat összehasonlítja a CO2 lézeres vágási eljárással és a vízsugaras vágási eljárással végzett fémvágást az ipari anyagfeldolgozásban.
§ Alapvető folyamatbeli különbségek
§ Tipikus folyamatalkalmazások és felhasználások
§ Kezdeti befektetés és átlagos üzemeltetési költségek
§ A folyamat pontossága
§ Biztonsági szempontok és működési környezet
Alapvető folyamatbeli különbségek
| Téma | CO2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Az energia közvetítésének módja | Fénytávolság 10,6 m (távoli infravörös tartomány) | Víz |
| Energiaforrás | Gázlézer | Nagynyomású szivattyú |
| Hogyan terjed az energia | Tükrök által vezérelt nyaláb (repülő optika); nem optikai átvitel CO2 lézerrel megvalósítható | Merev nagynyomású tömlők továbbítják az energiát |
| Hogyan kerül ki a vágott anyag | Gázsugár, plusz további gáz, kifújja az anyagot | Nagynyomású vízsugár fújja ki a hulladékot |
| A fúvóka és az anyag közötti távolság és a maximálisan megengedett tűréshatár | Körülbelül 0,2″ 0,004″, távolságérzékelő, szabályozás és Z-tengely szükséges | Körülbelül 0,12″ 0,04″, távolságérzékelő, szabályozás és Z-tengely szükséges |
| Fizikai gépbeállítás | A lézerforrás mindig a gép belsejében található | A munkaterület és a szivattyú külön is elhelyezhető |
| Asztalméretek választéka | 8′ x 4′ - 20′ x 6,5′ | 2,4 m x 1,2 m - 3,9 m x 1,8 m |
| Tipikus sugárteljesítmény a munkadarabon | 1500–2600 watt | 4–17 kilowatt (4000 bar) |
Tipikus folyamatalkalmazások és felhasználások
| Téma | CO2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Tipikus folyamatfelhasználások | Vágás, fúrás, gravírozás, abláció, strukturálás, hegesztés | Vágás, abláció, strukturálás |
| 3D anyagvágás | Nehéz a merev sugárvezetés és a távolságszabályozás miatt | Részben lehetséges, mivel a munkadarab mögötti maradékenergia megsemmisül |
| Az eljárással vágható anyagok | Minden fém (kivéve a nagy fényvisszaverő képességű fémeket), minden műanyag, üveg és fa vágható | Minden anyag vágható ezzel az eljárással |
| Anyagkombinációk | Különböző olvadáspontú anyagok alig vághatók | Lehetséges, de fennáll a rétegződés veszélye |
| Szendvicsszerkezetek üregekkel | Ez CO2 lézerrel nem lehetséges | Korlátozott képesség |
| Korlátozott vagy korlátozott hozzáférésű anyagok vágása | Ritkán lehetséges a kis távolság és a nagy lézervágó fej miatt | Korlátozott a fúvóka és az anyag közötti kis távolság miatt |
| A vágott anyag tulajdonságai, amelyek befolyásolják a feldolgozást | Az anyag abszorpciós jellemzői 10,6 m-en | Az anyag keménysége kulcsfontosságú tényező |
| Anyagvastagság, amelynél a vágás vagy a feldolgozás gazdaságos | ~0,12″ - 0,4″ az anyagtól függően | ~0,4″ - 2,0″ |
| A folyamat gyakori alkalmazásai | Közepes vastagságú síkacél lemez vágása lemezmegmunkáláshoz | Nagyobb vastagságú kövek, kerámiák és fémek vágása |
Kezdeti befektetés és átlagos üzemeltetési költségek
| Téma | CO2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Kezdeti tőkebefektetés szükséges | 300 000 dollár egy 20 kW-os szivattyúval és egy 6,5′ x 4′-os asztallal | 300 000 dollár+ |
| Elkopó alkatrészek | Védőüveg, gáz fúvókák, valamint por- és részecskeszűrők | Vízsugár fúvóka, fókuszáló fúvóka és minden nagynyomású alkatrész, például szelepek, tömlők és tömítések |
| A teljes vágórendszer átlagos energiafogyasztása | Tegyük fel, hogy egy 1500 wattos CO2 lézerről van szó: Elektromos energiafelhasználás: 24-40 kW Lézergáz (CO2, N2, He): 2-16 l/óra Vágógáz (O2, N2): 500-2000 l/óra | Tegyük fel, hogy egy 20 kW-os szivattyúról van szó: Elektromos energiafelhasználás: 22-35 kW Víz: 10 l/óra Csiszolóanyag: 36 kg/h Vágási hulladék ártalmatlanítása |
A folyamat pontossága
| Téma | CO2 lézer | Vízsugaras vágás |
| A vágórés minimális mérete | 0,006 hüvelyk, a vágási sebességtől függően | 0,02 hüvelyk |
| Vágott felület megjelenése | A vágott felület csíkozott szerkezetet mutat | A vágott felület homokfúvottnak fog tűnni, a vágási sebességtől függően. |
| A vágott élek teljes párhuzamosságának mértéke | Jó; alkalmanként kúpos élek is megjelenhetnek | Jó; vastagabb anyagok esetén „farok” hatás figyelhető meg a görbékben |
| Feldolgozási tolerancia | Körülbelül 0,002 hüvelyk | Körülbelül 0,008 hüvelyk |
| A vágás sorjásodási foka | Csak részleges sorjás keletkezik | Nem keletkezik sorja |
| Az anyag hőfeszültsége | Az anyagban deformáció, megeresztés és szerkezeti változások léphetnek fel | Nem keletkezik hőfeszültség |
| Az anyagra ható erők gáz- vagy vízsugár irányában a feldolgozás során | A gáznyomás problémák a vékony munkadarabok, távolság nem tartható fenn | Magas: a vékony, kis alkatrészek így csak korlátozott mértékben dolgozhatók fel |
Biztonsági szempontok és működési környezet
| Téma | CO2 lézer | Vízsugaras vágás |
| Személyes biztonságfelszerelési követelmények | A lézervédő szemüveg nem feltétlenül szükséges | Védőszemüveg, fülvédő és nagynyomású vízsugárral való érintkezés elleni védelem szükséges |
| Füst és por keletkezése a feldolgozás során | Előfordul; a műanyagok és egyes fémötvözetek mérgező gázokat termelhetnek | Nem alkalmazható vízsugaras vágásra |
| Zajszennyezés és veszély | Nagyon alacsony | Szokatlanul magas |
| Géptisztítási igények a folyamat során fellépő rendetlenség miatt | Alacsony takarítási igény | Magas takarítási igény |
| A folyamat során keletkező hulladék vágása | A vágási hulladék főként por formájában keletkezik, amely porszívózást és szűrést igényel. | Nagy mennyiségű vágási hulladék keletkezik a víz és a csiszolóanyagok keverése miatt |