Lazerle üretim faaliyetleri şu anda kesme, kaynak, ısıl işlem, kaplama, buhar biriktirme, gravür, çizme, düzeltme, tavlama ve şok sertleştirme işlemlerini içermektedir. Lazerle üretim süreçleri, mekanik ve termal işleme, ark kaynağı, elektrokimyasal ve elektrik deşarjlı işleme (EDM), aşındırıcı su jeti kesimi, plazma kesimi ve alevle kesim gibi geleneksel ve geleneksel olmayan üretim süreçleriyle hem teknik hem de ekonomik olarak rekabet etmektedir.
Su jetiyle kesme, inç kare başına 60.000 psi'ye kadar yüksek basınçlı su jeti kullanılarak malzemelerin kesilmesi işlemidir. Genellikle su, garnet gibi aşındırıcı bir maddeyle karıştırılır; bu da daha fazla malzemenin temiz, hassas toleranslarda, düzgün ve iyi bir kenar bitişiyle kesilmesini sağlar. Su jetleri, paslanmaz çelik, Inconel, titanyum, alüminyum, takım çeliği, seramik, granit ve zırh plakası dahil olmak üzere birçok endüstriyel malzemeyi kesebilir. Bu işlem önemli miktarda gürültü üretir.
Aşağıdaki tabloda, endüstriyel malzeme işlemede CO2 lazer kesim işlemi ve su jeti kesim işlemi kullanılarak yapılan metal kesim işlemlerinin karşılaştırması yer almaktadır.
§ Temel süreç farklılıkları
§ Tipik proses uygulamaları ve kullanımları
§ İlk yatırım ve ortalama işletme maliyetleri
§ İşlemin hassasiyeti
§ Güvenlik hususları ve çalışma ortamı
Temel süreç farklılıkları
| Ders | CO2 lazeri | Su jetiyle kesme |
| Enerji aktarma yöntemi | Işık 10,6 m (uzak kızılötesi menzil) | su |
| Enerji kaynağı | Gaz lazeri | Yüksek basınç pompası |
| Enerji nasıl iletilir? | Aynalar tarafından yönlendirilen ışın (uçan optik); fiber optik iletim değil CO2 lazeri için uygulanabilir | Sert yüksek basınç hortumları enerjiyi iletir. |
| Kesilen malzemenin nasıl dışarı atıldığı | Gaz jeti ve ilave gaz, malzemeyi dışarı atar. | Yüksek basınçlı su jeti atık maddeleri dışarı atar. |
| Meme ile malzeme arasındaki mesafe ve izin verilen maksimum tolerans | Yaklaşık 0,2" 0,004" mesafe sensörü, regülasyon ve Z ekseni gereklidir. | Yaklaşık 0,12" 0,04" mesafe sensörü, regülasyon ve Z ekseni gereklidir. |
| Fiziksel makine kurulumu | Lazer kaynağı her zaman makinenin içinde bulunur. | Çalışma alanı ve pompa ayrı yerlerde konumlandırılabilir. |
| Masa boyutları yelpazesi | 8′ x 4′ ile 20′ x 6.5′ arası | 8′ x 4′ ile 13′ x 6.5′ arası |
| İş parçasındaki tipik ışın çıkışı | 1500 ila 2600 Watt | 4 ila 17 kilovat (4000 bar) |
Tipik proses uygulamaları ve kullanımları
| Ders | CO2 lazeri | Su jetiyle kesme |
| Tipik süreç kullanımları | Kesme, delme, oyma, aşındırma, yapılandırma, kaynak | Kesme, aşındırma, yapılandırma |
| 3D malzeme kesimi | Sert ışın yönlendirmesi ve mesafe düzenlemesi nedeniyle zor. | İş parçasının arkasındaki artık enerji yok edildiği için kısmen mümkün. |
| Bu işlemle kesilebilen malzemeler | Yüksek yansıtıcı özelliğe sahip metaller hariç tüm metaller, tüm plastikler, cam ve ahşap kesilebilir. | Bu işlemle her türlü malzeme kesilebilir. |
| Malzeme kombinasyonları | Erime noktaları farklı olan malzemeler neredeyse kesilemez. | Mümkün, ancak katman ayrılması riski var. |
| Boşluklu sandviç yapılar | Bu, CO2 lazeriyle mümkün değildir. | Sınırlı yetenek |
| Erişimin kısıtlı veya zor olduğu yerlerde malzeme kesimi | Kısa mesafe ve büyük lazer kesim başlığı nedeniyle nadiren mümkündür. | Meme ucu ile malzeme arasındaki küçük mesafe nedeniyle sınırlıdır. |
| Kesilen malzemenin işleme sürecini etkileyen özellikleri | Malzemenin 10,6 m'deki emilim özellikleri | Malzeme sertliği önemli bir faktördür. |
| Kesme veya işleme işleminin ekonomik olduğu malzeme kalınlığı | Malzemeye bağlı olarak ~0,12" ila 0,4" arası | ~0,4″ ila 2,0″ |
| Bu sürecin yaygın uygulama alanları | Sac işleme için orta kalınlıkta düz sac çeliğin kesimi | Kalın taş, seramik ve metallerin kesimi |
İlk yatırım ve ortalama işletme maliyetleri
| Ders | CO2 lazeri | Su jetiyle kesme |
| Gerekli başlangıç sermaye yatırımı | 20 kW'lık bir pompa ve 6,5' x 4' boyutlarında bir masa ile birlikte 300.000 dolar. | 300.000$+ |
| Aşınacak parçalar | Koruyucu cam, gaz püskürtme uçları, ayrıca hem toz hem de partikül filtreleri. | Su jeti nozulu, odaklama nozulu ve vanalar, hortumlar ve contalar gibi tüm yüksek basınçlı bileşenler. |
| Komple kesme sisteminin ortalama enerji tüketimi | 1500 Watt'lık bir CO2 lazeri varsayalım: Elektrik enerjisi kullanımı: 24-40 kW Lazer gazı (CO2, N2, He): 2-16 l/saat Kesme gazı (O2, N2): 500-2000 l/saat | 20 kW'lık bir pompa varsayalım: Elektrik enerjisi kullanımı: 22-35 kW Su: 10 l/saat Aşındırıcı: 36 kg/saat Kesim atıklarının bertarafı |
İşlemin hassasiyeti
| Ders | CO2 lazeri | Su jetiyle kesme |
| Kesme yarığının minimum boyutu | Kesme hızına bağlı olarak 0,006 inç. | 0,02 inç |
| Kesit yüzeyinin görünümü | Kesit yüzeyinde çizgili bir yapı görülecektir. | Kesme hızına bağlı olarak, kesilen yüzey kum püskürtme işlemine tabi tutulmuş gibi görünecektir. |
| Kesim kenarlarının tamamen paralel olma derecesi | İyi; zaman zaman konik kenarlar gösterebilir. | Güzel; daha kalın malzemeler söz konusu olduğunda eğrilerde "kuyruk" etkisi oluşuyor. |
| İşleme toleransı | Yaklaşık 0,002 inç | Yaklaşık 0,008 inç |
| Kesimdeki çapaklanma derecesi | Sadece kısmi çapaklanma meydana gelir. | Çapaklanma oluşmaz. |
| Malzemenin termal gerilimi | Malzemede deformasyon, temperleme ve yapısal değişiklikler meydana gelebilir. | Termal stres oluşmaz. |
| İşleme sırasında gaz veya su jeti yönünde malzemeye etki eden kuvvetler. | Gaz basıncı sorun teşkil eder. incelikle ilgili sorunlar iş parçaları, mesafe sürdürülemez | Yüksek: İnce, küçük parçalar bu nedenle ancak sınırlı ölçüde işlenebilir. |
Güvenlik hususları ve çalışma ortamı
| Ders | CO2 lazeri | Su jetiyle kesme |
| Kişisel güvenlikekipman gereksinimleri | Lazerden koruyucu güvenlik gözlükleri kesinlikle gerekli değildir. | Koruyucu güvenlik gözlükleri, kulak koruyucuları ve yüksek basınçlı su jetiyle temasa karşı koruyucu ekipman gereklidir. |
| İşleme sırasında duman ve toz oluşumu | Evet, olur; plastikler ve bazı metal alaşımları zehirli gazlar üretebilir. | Su jetiyle kesim için geçerli değildir. |
| Gürültü kirliliği ve tehlike | Çok düşük | Olağanüstü yüksek |
| Proses kirliliğinden kaynaklanan makine temizleme gereksinimleri | Düşük temizlik | Yüksek temizlik |
| Bu süreçte oluşan atıkların azaltılması | Kesim atıkları çoğunlukla toz halinde olup, vakumla emme ve filtreleme gerektirir. | Su ile aşındırıcı maddelerin karıştırılması sonucu büyük miktarlarda kesme atığı oluşmaktadır. |