Лазер үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанд одоогоор зүсэх, гагнах, дулааны боловсруулалт, бүрэх, уураар тунадасжуулах, сийлбэрлэх, сийлэх, тайрах, ариутгах, цочрол хатууруулах зэрэг үйл ажиллагаанууд багтаж байна. Лазер үйлдвэрлэлийн процессууд нь механик болон дулааны боловсруулалт, нуман гагнуур, электрохимийн болон цахилгаан цэнэггүйжүүлэлт (EDM), зүлгүүрийн усны тийрэлтэт зүсэлт, плазмын зүсэлт болон дөлөөр зүсэлт зэрэг уламжлалт болон уламжлалт бус үйлдвэрлэлийн процессуудтай техникийн болон эдийн засгийн хувьд өрсөлдөж байна.
Усны тийрэлтэт зүсэлт гэдэг нь нэг хавтгай дөрвөлжин инч тутамд 60,000 фунт (psi) даралттай усны тийрэлтэт урсгал ашиглан материалыг зүсэхэд ашигладаг процесс юм. Ихэнхдээ усыг анар шиг зүлгүүртэй хольдог бөгөөд энэ нь илүү олон материалыг цэвэрхэн зүсэж, хүлцлийг хааж, тэгш өнцөгт, сайн ирмэгтэй болгох боломжийг олгодог. Усны тийрэлтэт нь зэвэрдэггүй ган, Inconel, титан, хөнгөн цагаан, багажны ган, керамик, боржин чулуу, хуягны хавтан зэрэг олон үйлдвэрлэлийн материалыг зүсэх чадвартай. Энэ процесс нь ихээхэн дуу чимээ үүсгэдэг.
Дараах хүснэгтэд үйлдвэрлэлийн материал боловсруулахад CO2 лазер зүсэх процесс болон усны тийрэлтэт зүсэх процессыг ашиглан металл зүсэх харьцуулалтыг оруулсан болно.
§ Үндсэн үйл явцын ялгаа
§ Ердийн процессын хэрэглээ ба хэрэглээ
§ Анхны хөрөнгө оруулалт болон үйл ажиллагааны дундаж зардал
§ Үйл явцын нарийвчлал
§ Аюулгүй байдлын асуудлууд болон ашиглалтын орчин
Үндсэн процессын ялгаа
| Гарчиг | Ко2 лазер | Усны тийрэлтэт зүсэлт |
| Эрчим хүч дамжуулах арга | Гэрэл 10.6 м (алс хэт улаан туяаны хүрээ) | Ус |
| Эрчим хүчний эх үүсвэр | Хийн лазер | Өндөр даралтын насос |
| Эрчим хүч хэрхэн дамждаг вэ | Толин тусгалуудаар удирддаг цацраг (нисдэг оптик); шилэн дамжуулалт биш CO2 лазер ашиглах боломжтой | Хатуу өндөр даралтын хоолойнууд нь энерги дамжуулдаг |
| Зүссэн материалыг хэрхэн гадагшлуулдаг вэ | Хийн тийрэлтэт хөдөлгүүр, нэмэлт хий нь материалыг гадагшлуулдаг | Өндөр даралттай усны тийрэлтэт онгоц хаягдал материалыг гадагшлуулдаг |
| Цорго болон материалын хоорондох зай ба зөвшөөрөгдөх хамгийн их хүлцэл | Ойролцоогоор 0.2″ 0.004″, зай мэдрэгч, зохицуулалт болон Z тэнхлэг шаардлагатай | Ойролцоогоор 0.12″ 0.04″, зай мэдрэгч, зохицуулалт болон Z тэнхлэг шаардлагатай |
| Физик машины тохиргоо | Лазерын эх үүсвэр үргэлж машины дотор байрладаг | Ажлын хэсэг болон насосыг тусад нь байрлуулж болно |
| Ширээний хэмжээ | 8′ x 4′-аас 20′ x 6.5′ хүртэл | 8′ x 4′-аас 13′ x 6.5′ хүртэл |
| Ажлын хэсэг дээрх ердийн цацрагийн гаралт | 1500-2600 ватт | 4-17 киловатт (4000 бар) |
Ердийн процессын хэрэглээ ба хэрэглээ
| Гарчиг | Ко2 лазер | Усны тийрэлтэт зүсэлт |
| Ердийн процессын хэрэглээ | Зүсэх, өрөмдөх, сийлбэрлэх, абляци хийх, бүтэцжүүлэх, гагнах | Зүсэх, абляци хийх, бүтэцжүүлэх |
| 3D материалын хайчилбар | Хатуу цацрагийн удирдлага болон зайн зохицуулалтаас болж хэцүү | Ажлын хэсгийн ард үлдсэн энерги устаж үгүй болдог тул хэсэгчлэн боломжтой |
| Процессоор хайчилж авах боломжтой материалууд | Бүх металл (өндөр тусгалтай металлаас бусад), бүх хуванцар, шил, модыг зүсэж болно | Энэ процессоор бүх материалыг тайрч болно |
| Материалын хослолууд | Өөр өөр хайлах цэгтэй материалыг бараг огтолж чадахгүй | Боломжтой, гэхдээ хальслах аюул бий |
| Хөндийтэй сэндвич бүтэц | CO2 лазераар үүнийг хийх боломжгүй. | Хязгаарлагдмал чадвар |
| Хязгаарлагдмал эсвэл хязгаарлагдмал хандалттай материалыг огтлох | Бага зай болон том лазер зүсэх толгойтой тул ховор тохиолдолд боломжтой | Цорго болон материалын хоорондох зай бага тул хязгаарлагдмал |
| Боловсруулалтад нөлөөлдөг зүссэн материалын шинж чанарууд | 10.6м-ийн материалын шингээлтийн шинж чанар | Материалын хатуулаг нь гол хүчин зүйл юм |
| Зүсэх эсвэл боловсруулахад хэмнэлттэй материалын зузаан | Материалаас хамааран ~0.12″-0.4″ байна | ~0.4″-ээс 2.0″ хүртэл |
| Энэ үйл явцын нийтлэг хэрэглээ | Хуудасны металл боловсруулах зориулалттай дунд зэргийн зузаантай хавтгай хуудас ган зүсэлт | Илүү зузаантай чулуу, керамик болон металл зүсэлт |
Анхны хөрөнгө оруулалт ба үйл ажиллагааны дундаж зардал
| Гарчиг | Ко2 лазер | Усны тийрэлтэт зүсэлт |
| Анхны хөрөнгө оруулалт шаардлагатай | 20 кВт-ын насос, 6.5′ x 4′ хэмжээтэй ширээтэй хамт 300,000 доллар | 300,000 доллараас дээш |
| Элэгддэг эд ангиуд | Хамгаалалтын шил, хий хошуу, дээр нь тоос болон тоосонцрын шүүлтүүр хоёулаа | Усны тийрэлтэт цорго, фокуслах цорго, хавхлага, хоолой, лац зэрэг өндөр даралтын бүх эд ангиуд |
| Бүрэн зүсэх системийн дундаж эрчим хүчний хэрэглээ | 1500 ваттын CO2 лазер гэж үзье: Цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ: 24-40 кВт Лазер хий (CO2, N2, He): 2-16 л/цаг Хий таслах (O2, N2): 500-2000 л/цаг | 20 кВт-ын насос гэж үзье: Цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ: 22-35 кВт Ус: 10 л/цаг Зүлгүүрийн материал: 36 кг/цаг Тайрах хаягдлыг зайлуулах |
Үйл явцын нарийвчлал
| Гарчиг | Ко2 лазер | Усны тийрэлтэт зүсэлт |
| Зүсэх зүсэлтийн хамгийн бага хэмжээ | 0.006 инч, зүсэх хурдаас хамаарна | 0.02 инч |
| Зүссэн гадаргуугийн төрх байдал | Зүссэн гадаргуу нь судалтай бүтэцтэй болно | Зүссэн гадаргуу нь зүсэлтийн хурдаас хамааран элсээр цацагдсан мэт харагдах болно. |
| Зүссэн ирмэгийн зэрэг нь бүрэн параллель байна | Сайн; хааяа конус хэлбэртэй ирмэгүүд гарч ирнэ | Сайн; зузаан материалын хувьд муруйд "сүүлтэй" нөлөө бий. |
| Боловсруулалтын хүлцэл | Ойролцоогоор 0.002 инч | Ойролцоогоор 0.008 инч |
| Зүссэн хэсэгт өрөмдөх зэрэг | Зөвхөн хэсэгчилсэн булингар үүсдэг | Нүхжилт үүсэхгүй |
| Материалын дулааны стресс | Материалд деформаци, температур болон бүтцийн өөрчлөлт гарч болзошгүй | Дулааны стресс үүсэхгүй |
| Боловсруулалтын явцад хий эсвэл усны тийрэлтэт чиглэлд материал дээр үйлчилдэг хүчнүүд | Хийн даралтын позууд нимгэнтэй холбоотой асуудлууд ажлын хэсгүүд, зай хадгалж чадахгүй | Өндөр: нимгэн, жижиг хэсгүүдийг зөвхөн хязгаарлагдмал хэмжээгээр боловсруулж болно |
Аюулгүй байдлын асуудлууд болон үйл ажиллагааны орчин
| Гарчиг | Ко2 лазер | Усны тийрэлтэт зүсэлт |
| Хувийн аюулгүй байдалтоног төхөөрөмжийн шаардлага | Лазер хамгаалалтын нүдний шил заавал байх албагүй | Хамгаалалтын шил, чихний хамгаалалт, өндөр даралттай усны тийрэлтэт онгоцонд хүрэхээс хамгаалах шаардлагатай |
| Боловсруулалтын явцад утаа, тоос үүсэх | Тохиолддог; хуванцар болон зарим металл хайлш нь хортой хий үүсгэж болзошгүй | Усны тийрэлтэт зүсэлтэд хамаарахгүй |
| Дуу чимээний бохирдол ба аюул | Маш бага | Ер бусын өндөр |
| Үйл явцын замбараагүй байдлаас болж машин цэвэрлэх шаардлага | Бага цэвэрлэгээ | Өндөр цэвэрлэгээ |
| Процессоос үүссэн хаягдлыг багасгах | Хог хаягдлыг огтлох нь голчлон тоос шороо хэлбэрээр явагддаг бөгөөд вакуум аргаар гаргаж авах, шүүх шаардлагатай байдаг. | Усыг зүлгүүрийн бодистой холихоос болж их хэмжээний зүсэлтийн хаягдал үүсдэг |