Lāzera ražošanas darbības pašlaik ietver griešanu, metināšanu, termisko apstrādi, apšuvumu, tvaiku uzklāšanu, gravēšanu, skrāpēšanu, apgriešanu, atkvēlināšanu un trieciena sacietēšanu. Lāzera ražošanas procesi gan tehniski, gan ekonomiski konkurē ar tradicionālajiem un netradicionālajiem ražošanas procesiem, piemēram, mehānisko un termisko apstrādi, loka metināšanu, elektroķīmisko un elektriskās izlādes apstrādi (EDM), abrazīvo ūdens strūklas griešanu, plazmas griešanu un liesmas griešanu.
Ūdens strūklas griešana ir process, ko izmanto materiālu griešanai, izmantojot spiediena ūdens strūklu, kuras spiediens ir līdz pat 60 000 mārciņām uz kvadrātcollu (psi). Bieži vien ūdeni sajauc ar abrazīvu vielu, piemēram, granātu, kas ļauj tīri un precīzi sagriezt vairāk materiālu, nodrošinot taisngriezumu un labu malu apdari. Ūdens strūklas spēj griezt daudzus rūpnieciskos materiālus, tostarp nerūsējošo tēraudu, Inconel tērauda loksnes, titānu, alumīniju, instrumentu tēraudu, keramiku, granītu un bruņu plāksnes. Šis process rada ievērojamu troksni.
Nākamajā tabulā ir sniegts metāla griešanas, izmantojot CO2 lāzergriešanas procesu un ūdens strūklas griešanas procesu rūpnieciskajā materiālu apstrādē, salīdzinājums.
§ Fundamentālas procesu atšķirības
§ Tipiski procesa pielietojumi un lietojumi
§ Sākotnējie ieguldījumi un vidējās ekspluatācijas izmaksas
§ Procesa precizitāte
§ Drošības apsvērumi un darba vide
Fundamentālas procesu atšķirības
| Tēma | CO2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Enerģijas nodošanas metode | Gaismas diapazons 10,6 m (tālais infrasarkanais diapazons) | Ūdens |
| Enerģijas avots | Gāzes lāzers | Augstspiediena sūknis |
| Kā tiek pārraidīta enerģija | Spoguļu vadīts stars (lidojošā optika); šķiedru pārraide nav iespējama CO2 lāzeram | Stingras augstspiediena šļūtenes pārraida enerģiju |
| Kā tiek izvadīts sagrieztais materiāls | Gāzes strūkla kopā ar papildu gāzi izspiež materiālu | Augstspiediena ūdens strūkla izspiež atkritumus |
| Attālums starp sprauslu un materiālu un maksimāli pieļaujamā pielaide | Aptuveni 0,2 collas 0,004 collas, nepieciešams attāluma sensors, regulēšana un Z ass | Aptuveni 0,12 collas 0,04 collas, nepieciešams attāluma sensors, regulēšana un Z ass |
| Fiziskā mašīnas iestatīšana | Lāzera avots vienmēr atrodas iekārtas iekšpusē | Darba zonu un sūkni var novietot atsevišķi |
| Galda izmēru diapazons | 8′ x 4′ līdz 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ līdz 13′ x 6,5′ |
| Tipiska stara jauda pie sagataves | 1500 līdz 2600 vati | 4 līdz 17 kilovati (4000 bāri) |
Tipiski procesa pielietojumi un lietojumi
| Tēma | CO2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Tipiski procesa lietojumi | Griešana, urbšana, gravēšana, ablācija, strukturēšana, metināšana | Griešana, ablācija, strukturēšana |
| 3D materiāla griešana | Sarežģīti stingrās staru vadīšanas un attāluma regulēšanas dēļ | Daļēji iespējams, jo aiz sagataves tiek iznīcināta atlikušā enerģija |
| Materiāli, kurus var sagriezt ar šo procesu | Var griezt visus metālus (izņemot ļoti atstarojošus metālus), visu plastmasu, stiklu un koku | Ar šo metodi var sagriezt visus materiālus |
| Materiālu kombinācijas | Materiālus ar atšķirīgu kušanas temperatūru gandrīz nevar griezt | Iespējams, bet pastāv atdalīšanās risks |
| Sandviča struktūras ar dobumiem | Ar CO2 lāzeru tas nav iespējams. | Ierobežotas spējas |
| Materiālu griešana ar ierobežotu vai apgrūtinātu piekļuvi | Reti iespējams nelielā attāluma un lielās lāzergriešanas galviņas dēļ | Ierobežots nelielā attāluma dēļ starp sprauslu un materiālu |
| Grieztā materiāla īpašības, kas ietekmē apstrādi | Materiāla absorbcijas raksturlielumi 10,6 m augstumā | Materiāla cietība ir galvenais faktors |
| Materiāla biezums, pie kura griešana vai apstrāde ir ekonomiska | ~0,12 collas līdz 0,4 collas atkarībā no materiāla | ~0,4″ līdz 2,0″ |
| Šī procesa izplatītākie pielietojumi | Vidēja biezuma plakana lokšņu tērauda griešana lokšņu metāla apstrādei | Akmens, keramikas un lielāka biezuma metālu griešana |
Sākotnējie ieguldījumi un vidējās ekspluatācijas izmaksas
| Tēma | CO2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Nepieciešamie sākotnējie kapitālieguldījumi | 300 000 ASV dolāru ar 20 kW sūkni un 6,5 pēdu x 4 pēdu galdu | 300 000 ASV dolāru+ |
| Detaļas, kas nolietosies | Aizsargstikls, gāze sprauslas, kā arī putekļu un daļiņu filtri | Ūdens strūklas sprausla, fokusēšanas sprausla un visas augstspiediena sastāvdaļas, piemēram, vārsti, šļūtenes un blīves |
| Pilnīgas griešanas sistēmas vidējais enerģijas patēriņš | Pieņemsim, ka CO2 lāzers ir 1500 vatu: Elektroenerģijas patēriņš: 24–40 kW Lāzera gāze (CO2, N2, He): 2–16 l/h Griešanas gāze (O2, N2): 500–2000 l/h | Pieņemsim, ka sūknis ir 20 kW: Elektroenerģijas patēriņš: 22–35 kW Ūdens: 10 l/h Abrazīvs: 36 kg/h Griešanas atkritumu utilizācija |
Procesa precizitāte
| Tēma | CO2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Griešanas spraugas minimālais izmērs | 0,006 collas, atkarībā no griešanas ātruma | 0,02 collas |
| Grieztās virsmas izskats | Griezuma virsmā būs redzama svītraina struktūra | Grieztā virsma izskatīsies tā, it kā būtu apstrādāta ar smilšu strūklu, atkarībā no griešanas ātruma. |
| Griezuma malu pakāpe līdz pilnīgai paralēlībai | Labi; reizēm būs redzamas koniskas malas | Labi; biezāku materiālu gadījumā līknēs ir novērojams “astes” efekts. |
| Apstrādes pielaide | Aptuveni 0,002 collas | Aptuveni 0,008 collas |
| Griezuma pakāpe | Notiek tikai daļēja urbšana | Nav rodas urbumu veidošanās |
| Materiāla termiskā spriedze | Materiālā var rasties deformācija, atlaidināšana un strukturālas izmaiņas | Nerodas termiskais spriegums |
| Spēki, kas apstrādes laikā iedarbojas uz materiālu gāzes vai ūdens strūklas virzienā | Gāzes spiediens rada problēmas ar plānām sagataves, attālums nevar uzturēt | Augsts: plānas, mazas detaļas tādēļ var apstrādāt tikai ierobežotā mērā |
Drošības apsvērumi un darba vide
| Tēma | CO2 lāzers | Ūdens strūklas griešana |
| Personīgā drošībaaprīkojuma prasības | Lāzera aizsargbrilles nav absolūti nepieciešamas | Nepieciešamas aizsargbrilles, ausu aizsargi un aizsardzība pret saskari ar augstspiediena ūdens strūklu |
| Dūmu un putekļu veidošanās apstrādes laikā | Rodas; plastmasa un daži metālu sakausējumi var radīt toksiskas gāzes | Nav piemērojams ūdens strūklas griešanai |
| Trokšņa piesārņojums un bīstamība | Ļoti zems | Neparasti augsts |
| Mašīnu tīrīšanas prasības procesa nekārtības dēļ | Zema tīrīšanas nepieciešamība | Augsta tīrīšanas pakāpe |
| Procesa laikā radīto atkritumu griešana | Griešanas atkritumi galvenokārt ir putekļu veidā, kam nepieciešama vakuuma izsūknēšana un filtrēšana. | Liels daudzums griešanas atkritumu rodas, sajaucot ūdeni ar abrazīviem materiāliem |