Laserske proizvodne dejavnosti trenutno vključujejo rezanje, varjenje, toplotno obdelavo, oblaganje, nanašanje s paro, graviranje, graviranje, obrezovanje, žarjenje in udarno kaljenje. Laserski proizvodni procesi tako tehnično kot ekonomsko konkurirajo konvencionalnim in nekonvencionalnim proizvodnim procesom, kot so mehanska in termična obdelava, obločno varjenje, elektrokemijsko in elektroerozijsko obdelavo (EDM), rezanje z abrazivnim vodnim curkom, plazemsko rezanje in plamensko rezanje.
Rezanje z vodnim curkom je postopek, ki se uporablja za rezanje materialov z uporabo curka vode pod tlakom do 60.000 funtov na kvadratni palec (psi). Voda se pogosto meša z abrazivom, kot je granat, ki omogoča čisto rezanje več materialov z ozkimi tolerancami, pravokotno in z dobro končno obdelavo robov. Vodni curki lahko režejo številne industrijske materiale, vključno z nerjavnim jeklom, Inconelom, titanom, aluminijem, orodnim jeklom, keramiko, granitom in oklepnimi ploščami. Ta postopek povzroča precejšen hrup.
Spodnja tabela vsebuje primerjavo rezanja kovin s postopkom CO2 laserskega rezanja in postopkom rezanja z vodnim curkom pri industrijski obdelavi materialov.
§ Temeljne razlike v postopkih
§ Tipične aplikacije in uporabe procesov
§ Začetna naložba in povprečni obratovalni stroški
§ Natančnost postopka
§ Varnostni vidiki in delovno okolje
Temeljne razlike v procesih
| Zadeva | CO2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Metoda prenosa energije | Svetloba 10,6 m (daleč infrardeči doseg) | Voda |
| Vir energije | Plinski laser | Visokotlačna črpalka |
| Kako se energija prenaša | Žarek voden z ogledali (leteča optika); prenos vlaken ni izvedljivo za CO2 laser | Toge visokotlačne cevi prenašajo energijo |
| Kako se odrezani material izloči | Plinski curek in dodaten plin iztisneta material | Visokotlačni vodni curek iztisne odpadni material |
| Razdalja med šobo in materialom ter največja dovoljena toleranca | Približno 0,2″ 0,004″, potrebni so senzor razdalje, regulacija in os Z | Približno 0,12″ 0,04″, potrebni so senzor razdalje, regulacija in os Z |
| Fizična nastavitev stroja | Laserski vir je vedno nameščen v stroju | Delovno območje in črpalka se lahko namestita ločeno |
| Razpon velikosti miz | od 2,4 m x 1,2 m do 6,1 m x 1,8 m | od 2,4 m x 1,2 m do 3,9 m x 1,8 m |
| Tipični izhodni žarek na obdelovancu | 1500 do 2600 vatov | 4 do 17 kilovatov (4000 barov) |
Tipične aplikacije in uporabe procesov
| Zadeva | CO2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Tipična uporaba procesov | Rezanje, vrtanje, graviranje, ablacija, strukturiranje, varjenje | Rezanje, ablacija, strukturiranje |
| 3D rezanje materialov | Težko zaradi togega vodenja žarka in regulacije razdalje | Delno mogoče, ker je preostala energija za obdelovancem uničena |
| Materiali, ki jih je mogoče rezati s postopkom | Režete lahko vse kovine (razen visoko odsevnih kovin), vse plastike, steklo in les | S tem postopkom je mogoče rezati vse materiale |
| Kombinacije materialov | Materiale z različnimi tališča je komaj mogoče rezati | Možno, vendar obstaja nevarnost delaminacije |
| Sendvič strukture z votlinami | To ni mogoče s CO2 laserjem | Omejena sposobnost |
| Rezanje materialov z omejenim ali oviranim dostopom | Redko mogoče zaradi majhne razdalje in velike laserske rezalne glave | Omejeno zaradi majhne razdalje med šobo in materialom |
| Lastnosti rezanega materiala, ki vplivajo na obdelavo | Absorpcijske lastnosti materiala pri 10,6 m | Trdota materiala je ključni dejavnik |
| Debelina materiala, pri kateri je rezanje ali obdelava ekonomična | ~0,12″ do 0,4″, odvisno od materiala | ~0,4″ do 2,0″ |
| Pogoste uporabe za ta postopek | Rezanje ploščate jeklene pločevine srednje debeline za obdelavo pločevine | Rezanje kamna, keramike in kovin večje debeline |
Začetna naložba in povprečni obratovalni stroški
| Zadeva | CO2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Potrebna začetna kapitalska naložba | 300.000 $ z 20 kW črpalko in mizo velikosti 6,5′ x 4′ | 300.000+ dolarjev |
| Deli, ki se bodo obrabili | Zaščitno steklo, plin šobe ter filtri za prah in delce | Šoba za vodni curek, šoba za fokusiranje in vse komponente visokega tlaka, kot so ventili, cevi in tesnila |
| Povprečna poraba energije celotnega rezalnega sistema | Predpostavimo 1500-vatni CO2laser: Poraba električne energije: 24–40 kW Laserski plin (CO2, N2, He): 2–16 l/h Rezalni plin (O2, N2): 500–2000 l/h | Predpostavimo črpalko z močjo 20 kW: Poraba električne energije: 22–35 kW Voda: 10 l/h Brusilo: 36 kg/h Odstranjevanje odpadkov pri rezanju |
Natančnost postopka
| Zadeva | CO2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Najmanjša velikost rezalne reže | 0,006″, odvisno od hitrosti rezanja | 0,02″ |
| Videz rezane površine | Rezana površina bo pokazala progasto strukturo | Odvisno od hitrosti rezanja bo odrezana površina videti, kot da je bila peskana |
| Stopnja odrezanih robov do popolne vzporednosti | Dobro; občasno se pojavijo stožčasti robovi | Dobro; pri debelejših materialih je v krivuljah opazen učinek "repa". |
| Toleranca obdelave | Približno 0,002 palca | Približno 0,008 palca |
| Stopnja zarezovanja na rezu | Pojavi se le delno brazdenje | Ne pride do brazd |
| Toplotna obremenitev materiala | V materialu lahko pride do deformacij, popuščanja in strukturnih sprememb | Ne pride do toplotnega stresa |
| Sile, ki delujejo na material v smeri plinskega ali vodnega curka med obdelavo | Poze tlaka plina težave s tankostjo obdelovanci, razdalja ni mogoče vzdrževati | Visoka: tanke, majhne dele je zato mogoče obdelati le v omejeni meri |
Varnostni vidiki in delovno okolje
| Zadeva | CO2 laser | Rezanje z vodnim curkom |
| Osebna varnostzahteve za opremo | Zaščitna očala za lasersko zaščito niso nujno potrebna | Potrebna so zaščitna očala, zaščita za ušesa in zaščita pred stikom z vodnim curkom pod visokim tlakom |
| Nastajanje dima in prahu med predelavo | Se pojavlja; plastika in nekatere kovinske zlitine lahko proizvajajo strupene pline | Ni primerno za rezanje z vodnim curkom |
| Hrupno onesnaženje in nevarnost | Zelo nizko | Nenavadno visoko |
| Zahteve glede čiščenja strojev zaradi procesnega nereda | Nizko čiščenje | Visoko čiščenje |
| Zmanjšanje odpadkov, ki nastanejo med postopkom | Odpadki pri rezanju so večinoma v obliki prahu, ki zahteva odsesavanje in filtriranje. | Zaradi mešanja vode z abrazivi nastanejo velike količine odpadkov pri rezanju. |