Šiuo metu lazerinės gamybos veikla apima pjovimą, suvirinimą, terminį apdorojimą, plakiravimą, garų nusodinimą, graviravimą, raižymą, apipjaustymą, atkaitinimą ir smūginį grūdinimą. Lazerinės gamybos procesai tiek techniškai, tiek ekonomiškai konkuruoja su įprastiniais ir netradiciniais gamybos procesais, tokiais kaip mechaninis ir terminis apdirbimas, lankinis suvirinimas, elektrocheminis ir elektroerozinis apdirbimas (EDM), abrazyvinis pjovimas vandens srove, plazminis pjovimas ir liepsnos pjovimas.
Vandens srovės pjovimas – tai procesas, naudojamas medžiagoms pjauti naudojant iki 60 000 svarų kvadratiniame colyje (psi) slėgio vandens srovę. Dažnai vanduo sumaišomas su abrazyvu, pavyzdžiui, granatu, kuris leidžia švariai pjauti daugiau medžiagų, laikantis tikslių tolerancijų, tiksliai ir su geru kraštų apdailumu. Vandens srovėmis galima pjauti daugelį pramoninių medžiagų, įskaitant nerūdijantį plieną, Inconel plieną, titaną, aliuminį, įrankinį plieną, keramiką, granitą ir šarvuotas plokštes. Šis procesas kelia didelį triukšmą.
Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamas metalo pjovimo CO2 lazeriu ir vandens srovės pjovimo procesų palyginimas pramoniniame medžiagų apdirbime.
§ Esminiai proceso skirtumai
§ Tipinės procesų taikymo sritys ir panaudojimas
§ Pradinės investicijos ir vidutinės eksploatavimo išlaidos
§ Proceso tikslumas
§ Saugos aspektai ir darbo aplinka
Pagrindiniai proceso skirtumai
| Tema | CO2 lazeris | Pjaustymas vandens srove |
| Energijos perdavimo būdas | Šviesos nuotolis 10,6 m (tolimųjų infraraudonųjų spindulių diapazonas) | Vanduo |
| Energijos šaltinis | Dujų lazeris | Aukšto slėgio siurblys |
| Kaip perduodama energija | Spindulį valdo veidrodžiai (skraidanti optika); ne šviesolaidinis perdavimas įmanoma CO2 lazeriu | Standžios aukšto slėgio žarnos perduoda energiją |
| Kaip išpjaunama medžiaga išstumiama | Dujų srovė ir papildomos dujos išstumia medžiagą | Aukšto slėgio vandens srovė išstumia atliekas |
| Atstumas tarp purkštuko ir medžiagos bei didžiausias leistinas nuokrypis | Maždaug 0,2 colio 0,004 colio, reikalingas atstumo jutiklis, reguliavimas ir Z ašis | Maždaug 0,12 colio 0,04 colio, reikalingas atstumo jutiklis, reguliavimas ir Z ašis |
| Fizinis mašinos išdėstymas | Lazerio šaltinis visada yra mašinos viduje | Darbo zona ir siurblys gali būti atskirti |
| Stalo dydžių asortimentas | 8′ x 4′ iki 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ iki 13′ x 6,5′ |
| Tipinis spindulio išvestis ant ruošinio | 1500–2600 vatų | 4–17 kilovatų (4000 barų) |
Tipinės proceso taikymo sritys ir panaudojimas
| Tema | CO2 lazeris | Pjaustymas vandens srove |
| Tipiniai procesų naudojimo būdai | Pjaustymas, gręžimas, graviravimas, abliacija, struktūrizavimas, suvirinimas | Pjovimas, abliacija, struktūrizavimas |
| 3D medžiagų pjovimas | Sudėtinga dėl standaus sijos nukreipimo ir atstumo reguliavimo | Iš dalies įmanoma, nes už ruošinio esanti liekamoji energija sunaikinama |
| Medžiagos, kurias galima pjaustyti šiuo procesu | Galima pjauti visus metalus (išskyrus labai atspindinčius metalus), visus plastikus, stiklą ir medieną | Šiuo būdu galima pjaustyti visas medžiagas |
| Medžiagų deriniai | Medžiagos su skirtinga lydymosi temperatūra vos pjaustomos | Galima, bet yra delamacijos pavojus |
| Sumuštinių konstrukcijos su ertmėmis | Su CO2 lazeriu tai neįmanoma | Ribotos galimybės |
| Medžiagų pjovimas esant ribotai arba sunkiai prieigai | Retai įmanoma dėl mažo atstumo ir didelės lazerinio pjovimo galvutės | Ribotas dėl mažo atstumo tarp antgalio ir medžiagos |
| Pjaustytos medžiagos savybės, turinčios įtakos apdorojimui | Medžiagos sugerties charakteristikos 10,6 m atstumu | Medžiagos kietumas yra pagrindinis veiksnys |
| Medžiagos storis, kuriam esant pjovimas ar apdirbimas yra ekonomiškas | ~0,12–0,4 colio, priklausomai nuo medžiagos | ~0,4″ iki 2,0″ |
| Dažniausios šio proceso taikymo sritys | Vidutinio storio plokščio plieno lakšto pjovimas lakštinio metalo apdirbimui | Didelio storio akmens, keramikos ir metalų pjovimas |
Pradinė investicija ir vidutinės eksploatavimo išlaidos
| Tema | CO2 lazeris | Pjaustymas vandens srove |
| Reikalinga pradinė kapitalo investicija | 300 000 USD su 20 kW siurbliu ir 6,5′ x 4′ stalu | 300 000 USD ir daugiau |
| Dalys, kurios susidėvės | Apsauginis stiklas, dujinis antgalius, taip pat dulkių ir dalelių filtrus | Vandens srovės antgalis, fokusavimo antgalis ir visi aukšto slėgio komponentai, tokie kaip vožtuvai, žarnos ir sandarikliai |
| Vidutinės visos pjovimo sistemos energijos sąnaudos | Tarkime, kad CO2 lazeris yra 1500 vatų: Elektros energijos suvartojimas: 24–40 kW Lazerio dujos (CO2, N2, He): 2–16 l/val. Pjovimo dujos (O2, N2): 500–2000 l/val. | Tarkime, kad siurblys yra 20 kW: Elektros energijos suvartojimas: 22–35 kW Vanduo: 10 l/val. Abrazyvas: 36 kg/val. Pjovimo atliekų šalinimas |
Proceso tikslumas
| Tema | CO2 lazeris | Pjaustymas vandens srove |
| Minimalus pjovimo plyšio dydis | 0,006 colio, priklausomai nuo pjovimo greičio | 0,02 colio |
| Pjaustyto paviršiaus išvaizda | Pjūvio paviršiuje bus matoma dryžuota struktūra | Pjaustytas paviršius atrodys lyg būtų apdorotas smėliasrove, priklausomai nuo pjovimo greičio. |
| Pjovimo briaunų laipsnis iki visiško lygiagretumo | Gerai; kartais bus kūginiai kraštai | Gerai; storesnių medžiagų atveju kreivėse matomas „uodegos“ efektas. |
| Apdorojimo tolerancija | Maždaug 0,002 colio | Maždaug 0,008 colio |
| Pjūvio įbrėžimų laipsnis | Atsiranda tik dalinis užšalimas | Nelieka jokių įbrėžimų |
| Medžiagos terminis įtempis | Medžiaga gali deformuotis, atsilaisvinti ir keisti struktūrą. | Nesusidaro terminis įtempis |
| Jėgos, veikiančios medžiagą dujų arba vandens srovės kryptimi apdorojimo metu | Dujų slėgis kelia problemos su plonu ruošiniai, atstumas negali būti išlaikytas | Aukštas: plonos, mažos dalys gali būti apdorojamos tik ribotai |
Saugos aspektai ir darbo aplinka
| Tema | CO2 lazeris | Pjaustymas vandens srove |
| Asmeninis saugumasįrangos reikalavimai | Apsauginiai akiniai nuo lazerio nėra būtini | Reikalingi apsauginiai akiniai, ausų apsaugos priemonės ir apsauga nuo sąlyčio su aukšto slėgio vandens srove |
| Dūmų ir dulkių susidarymas apdorojimo metu | Pasitaiko; plastikai ir kai kurie metalų lydiniai gali išskirti toksiškas dujas | Netaikoma pjovimui vandens srove |
| Triukšmo tarša ir pavojus | Labai žemas | Neįprastai aukštas |
| Mašinų valymo reikalavimai dėl proceso netvarkos | Mažas valymo poreikis | Aukštas valymo lygis |
| Proceso metu susidarančių atliekų pjaustymas | Pjovimo atliekos daugiausia yra dulkės, kurioms reikalingas dulkių siurbimas ir filtravimas. | Dėl vandens maišymo su abrazyvais susidaro dideli kiekiai pjovimo atliekų |