Қазіргі уақытта лазерлік өндірістік қызметке кесу, дәнекерлеу, термиялық өңдеу, қаптау, бумен тұндыру, гравюралау, сызу, кесу, күйдіру және соққымен беріктендіру кіреді. Лазерлік өндірістік процестер механикалық және термиялық өңдеу, доғалық дәнекерлеу, электрохимиялық және электр разрядты өңдеу (ЭРӨ), абразивті су ағынымен кесу, плазмалық кесу және жалынмен кесу сияқты дәстүрлі және дәстүрлі емес өндірістік процестермен техникалық және экономикалық тұрғыдан бәсекелеседі.
Су ағынымен кесу - бұл материалдарды шаршы дюймге 60 000 фунт (psi) қысыммен су ағынымен кесу үшін қолданылатын процесс. Көбінесе су абразивті гранатпен араластырылады, бұл төзімділік шегіне жету үшін көбірек материалдарды таза, тік және жақсы жиекпен кесуге мүмкіндік береді. Су ағындары тот баспайтын болат, инконель, титан, алюминий, аспаптық болат, керамика, гранит және сауыт тақтайшасын қоса алғанда, көптеген өнеркәсіптік материалдарды кесуге қабілетті. Бұл процесс айтарлықтай шу шығарады.
Төмендегі кестеде өнеркәсіптік материалдарды өңдеуде CO2 лазерлік кесу процесін және су ағынымен кесу процесін қолданып металл кесуді салыстыру келтірілген.
§ Негізгі процесс айырмашылықтары
§ Типтік технологиялық қолданбалар және пайдаланулар
§ Бастапқы инвестиция және орташа пайдалану шығындары
§ Процестің дәлдігі
§ Қауіпсіздік мәселелері және жұмыс ортасы
Негізгі процесс айырмашылықтары
| Тақырып | CO2 лазері | Су ағынымен кесу |
| Энергия беру әдісі | Жарық 10,6 м (алыс инфрақызыл диапазон) | Су |
| Энергия көзі | Газ лазері | Жоғары қысымды сорғы |
| Энергия қалай беріледі | Айнамен басқарылатын сәуле (ұшатын оптика); талшықты беріліс емес CO2 лазерімен қолдануға жарамды | Қатты жоғары қысымды шлангілер энергияны өткізеді |
| Кесілген материал қалай шығарылады | Газ ағыны, сонымен қатар қосымша газ материалын шығарады | Жоғары қысымды су ағыны қалдықтарды шығарады |
| Саптама мен материал арасындағы қашықтық және рұқсат етілген максималды төзімділік | Шамамен 0,2 дюйм 0,004 дюйм, қашықтық сенсоры, реттеу және Z осі қажет | Шамамен 0,12 дюйм 0,04 дюйм, қашықтық сенсоры, реттеу және Z осі қажет |
| Физикалық машинаны орнату | Лазер көзі әрқашан машинаның ішінде орналасқан | Жұмыс аймағы мен сорғыны бөлек орналастыруға болады |
| Үстел өлшемдерінің ауқымы | 8′ x 4′-тан 20′ x 6,5′-қа дейін | 8′ x 4′-тан 13′ x 6,5′-қа дейін |
| Дайындамадағы типтік сәуле шығысы | 1500-ден 2600 ваттқа дейін | 4-тен 17 киловаттқа дейін (4000 бар) |
Типтік процестердің қолданылуы және қолданылуы
| Тақырып | CO2 лазері | Су ағынымен кесу |
| Әдеттегі процесті қолдану | Кесу, бұрғылау, гравировкалау, абляциялау, құрылымдау, дәнекерлеу | Кесу, абляция, құрылымдау |
| 3D материалды кесу | Қатты сәулелік бағытталу және қашықтықты реттеуге байланысты қиын | Ішінара мүмкін, себебі дайындаманың артындағы қалдық энергия жойылады |
| Процесс арқылы кесуге болатын материалдар | Барлық металдарды (жоғары шағылыстыратын металдарды қоспағанда), барлық пластмассаларды, шыныны және ағашты кесуге болады | Бұл әдіспен барлық материалдарды кесуге болады |
| Материалдық комбинациялар | Әртүрлі балқу температуралары бар материалдарды кесу қиын | Мүмкін, бірақ ластану қаупі бар |
| Қуыстары бар сэндвич құрылымдары | CO2 лазерімен бұл мүмкін емес | Мүмкіндігі шектеулі |
| Қолжетімділігі шектеулі немесе қиындық тудыратын материалдарды кесу | Қысқа қашықтыққа және үлкен лазерлік кесу басына байланысты сирек мүмкін | Саптама мен материал арасындағы қашықтықтың аздығына байланысты шектеулі |
| Өңдеуге әсер ететін кесілген материалдың қасиеттері | 10,6 м биіктіктегі материалдың сіңіру сипаттамалары | Материалдың қаттылығы маңызды фактор болып табылады |
| Кесу немесе өңдеу үнемді болатын материал қалыңдығы | Материалға байланысты ~0,12 дюймнен 0,4 дюймге дейін | ~0,4 дюймнен 2,0 дюймге дейін |
| Бұл процестің жалпы қолданылуы | Қаңылтыр металды өңдеу үшін орташа қалыңдықтағы жалпақ қаңылтыр болатты кесу | Тасты, керамиканы және қалыңдығы үлкен металдарды кесу |
Бастапқы инвестиция және орташа пайдалану шығындары
| Тақырып | CO2 лазері | Су ағынымен кесу |
| Бастапқы капитал салымы қажет | 20 кВт сорғымен және 6,5 фут х 4 фут үстелмен бірге 300 000 доллар | $300,000+ |
| Тозатын бөлшектер | Қорғаныш әйнегі, газ форсункалар, сонымен қатар шаң мен бөлшектер сүзгілері | Су ағынды саптама, фокустау саптамасы және клапандар, шлангілер және тығыздағыштар сияқты барлық жоғары қысымды компоненттер |
| Толық кесу жүйесінің орташа энергия тұтынуы | 1500 Ватт CO2 лазерін қарастырайық: Электр қуатын тұтыну: 24-40 кВт Лазер газы (CO2, N2, He): 2-16 л/сағ Кесу газы (O2, N2): 500-2000 л/сағ | 20 кВт сорғыны қарастырайық: Электр қуатын тұтыну: 22-35 кВт Су: 10 л/сағ Абразивті: 36 кг/сағ Кесу қалдықтарын жою |
Процестің дәлдігі
| Тақырып | CO2 лазері | Су ағынымен кесу |
| Кесу саңылауының ең кіші өлшемі | 0,006 дюйм, кесу жылдамдығына байланысты | 0,02 дюйм |
| Кесілген беттің көрінісі | Кесілген бет жолақты құрылымды көрсетеді | Кесу жылдамдығына байланысты кесілген бет құммен өңделген сияқты көрінеді |
| Кесілген шеттердің толық параллель болу дәрежесі | Жақсы; кейде конус тәрізді жиектерді көрсетеді | Жақсы; қалың материалдар жағдайында қисықтарда «құйрықты» әсер бар |
| Өңдеуге төзімділік | Шамамен 0,002 дюйм | Шамамен 0,008 дюйм |
| Кесілген жердегі көгеру дәрежесі | Тек ішінара көгеру орын алады | Көгеру болмайды |
| Материалдың жылулық кернеуі | Материалда деформация, шынықтыру және құрылымдық өзгерістер болуы мүмкін | Термиялық стресс пайда болмайды |
| Өңдеу кезінде газ немесе су ағыны бағытында материалға әсер ететін күштер | Газ қысымының қалыптары жұқамен байланысты мәселелер жұмыс бөлшектері, қашықтық сақталуы мүмкін емес | Жоғары: жұқа, ұсақ бөлшектерді тек шектеулі дәрежеде ғана өңдеуге болады |
Қауіпсіздік мәселелері және жұмыс ортасы
| Тақырып | CO2 лазері | Су ағынымен кесу |
| Жеке қауіпсіздікжабдыққа қойылатын талаптар | Лазерлік қорғаныс көзілдірігі міндетті емес | Қорғаныш көзілдірігі, құлақ қорғағышы және жоғары қысымды су ағынымен жанасудан қорғау қажет |
| Өңдеу кезінде түтін мен шаңның пайда болуы | Болады; пластмассалар және кейбір металл қорытпалары улы газдар шығаруы мүмкін | Су ағынымен кесуге қолданылмайды |
| Шудың ластануы және қауіп | Өте төмен | Әдеттен тыс жоғары |
| Процесс кезіндегі ретсіздікке байланысты машинаны тазалау талаптары | Төмен тазалау | Жоғары деңгейдегі тазалау |
| Процесс нәтижесінде пайда болған қалдықтарды кесу | Қалдықтарды кесу негізінен шаң түрінде болады, бұл вакуумдық экстракцияны және сүзуді қажет етеді | Суды абразивтермен араластыру нәтижесінде кесу қалдықтарының көп мөлшері пайда болады |