Lazer üretim faaliyetleri şu anda kesme, kaynak, ısıl işlem, kaplama, buhar biriktirme, gravür, kazıma, düzeltme, tavlama ve şok sertleştirme işlemlerini içermektedir. Lazer üretim süreçleri, mekanik ve termal işleme, ark kaynağı, elektrokimyasal ve elektrik deşarjlı işleme (EDM), aşındırıcı su jeti kesimi, plazma kesimi ve alevli kesim gibi geleneksel ve geleneksel olmayan üretim süreçleriyle hem teknik hem de ekonomik açıdan rekabet etmektedir.
Su jeti kesimi, inç kare başına 60.000 pound (psi) basınçta basınçlı su jeti kullanılarak malzemeleri kesmek için kullanılan bir işlemdir. Su genellikle garnet gibi bir aşındırıcı ile karıştırılır ve bu da daha fazla malzemenin dar toleranslarla, kare ve iyi bir kenar kalitesiyle temiz bir şekilde kesilmesini sağlar. Su jetleri, paslanmaz çelik, Inconel, titanyum, alüminyum, takım çeliği, seramik, granit ve zırh plakası gibi birçok endüstriyel malzemeyi kesebilir. Bu işlem önemli ölçüde gürültü üretir.
Aşağıdaki tabloda endüstriyel malzeme işlemede CO2 lazer kesim işlemi ve su jeti kesim işlemi kullanılarak yapılan metal kesiminin 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 lazer | Su jeti kesimi |
| Enerji verme 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 iletimi değil CO2 lazer için uygun | Sert yüksek basınç hortumları enerjiyi iletir |
| Kesilen malzeme nasıl dışarı atılır? | Gaz jeti, ilave gazla birlikte malzemeyi dışarı atar | Yüksek basınçlı su jeti atık malzemeyi dışarı atar |
| Nozul ile malzeme arasındaki mesafe ve izin verilen maksimum tolerans | Yaklaşık 0,2″ 0,004″, mesafe sensörü, düzenleme ve Z ekseni gerekli | Yaklaşık 0,12″ 0,04″, mesafe sensörü, düzenleme ve Z ekseni gerekli |
| Fiziksel makine kurulumu | Lazer kaynağı her zaman makinenin içinde bulunur | Çalışma alanı ve pompa ayrı ayrı yerleştirilebilir |
| Masa boyutları aralığı | 8′ x 4′ ila 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ ila 13′ x 6,5′ |
| İş parçasındaki tipik ışın çıkışı | 1500 ila 2600 Watt | 4 ila 17 kilovat (4000 bar) |
Tipik proses uygulamaları ve kullanımları
| Ders | CO2 lazer | Su jeti kesimi |
| Tipik işlem kullanımları | Kesme, delme, oyma, ablasyon, yapılandırma, kaynaklama | Kesme, ablasyon, yapılandırma |
| 3D malzeme kesimi | Sert ışın kılavuzluğu ve mesafe düzenlemesi nedeniyle zor | İş parçasının arkasındaki kalan enerji yok edildiğinden kısmen mümkündür |
| İşlemle kesilebilen malzemeler | Tüm metaller (yüksek yansıtıcı metaller hariç), tüm plastikler, cam ve ahşap kesilebilir | Bu işlemle tüm malzemeler kesilebilir |
| Malzeme kombinasyonları | Farklı erime noktalarına sahip malzemeler zar zor kesilebilir | Mümkün, ancak delaminasyon tehlikesi var |
| Boşluklu sandviç yapılar | Bu bir CO2 lazeriyle mümkün değildir | Sınırlı yetenek |
| Sınırlı veya kısıtlı erişime sahip malzemelerin kesilmesi | Küçük mesafe ve büyük lazer kesim kafası nedeniyle nadiren mümkündür | Nozul ile malzeme arasındaki küçük mesafe nedeniyle sınırlıdır |
| İşlemeyi etkileyen kesilen malzemenin özellikleri | 10,6 m'de malzemenin emilim özellikleri | Malzeme sertliği önemli bir faktördür |
| Kesme veya işlemenin ekonomik olduğu malzeme kalınlığı | Malzemeye bağlı olarak ~0,12" ila 0,4" | ~0,4″ ila 2,0″ |
| Bu süreç için ortak uygulamalar | Sac metal işleme için orta kalınlıkta düz sac çeliğin kesilmesi | Taş, seramik ve daha kalın metallerin kesilmesi |
İlk yatırım ve ortalama işletme maliyetleri
| Ders | CO2 lazer | Su jeti kesimi |
| Gerekli ilk sermaye yatırımı | 20 kW'lık bir pompa ve 6,5' x 4'lük bir masa ile 300.000 dolar | 300.000 dolardan fazla |
| Aşınacak parçalar | Koruyucu cam, gaz nozullar, artı 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 pompayı varsayalım: Elektrik enerjisi kullanımı: 22-35 kW Su: 10 l/saat Aşındırıcı: 36 kg/saat Kesme atıklarının bertarafı |
İşlemin hassasiyeti
| Ders | CO2 lazer | Su jeti kesimi |
| Kesme yarığının minimum boyutu | 0,006 inç, kesme hızına bağlı olarak | 0,02 inç |
| Kesim yüzeyi görünümü | Kesilen yüzey çizgili bir yapı gösterecektir | Kesme hızına bağlı olarak kesilen yüzey kumlanmış gibi görünecektir |
| Kesim kenarlarının tamamen paralel olma derecesi | İyi; ara sıra konik kenarlar gösterecektir | İyi; daha kalın malzemelerde eğrilerde "kuyruk" etkisi var |
| İşleme toleransı | Yaklaşık 0,002 inç | Yaklaşık 0,008 inç |
| Kesimdeki çapaklanma derecesi | Sadece kısmi çapaklanma meydana gelir | Hiçbir çapaklanma meydana gelmez |
| Malzemenin termal gerilimi | Malzemede deformasyon, temperlenme ve yapısal değişiklikler meydana gelebilir | Hiçbir termal stres oluşmaz |
| İşleme sırasında gaz veya su jeti yönünde malzemeye etki eden kuvvetler | Gaz basıncı pozları incelikle ilgili sorunlar iş parçaları, mesafe sürdürülemez | Yüksek: İnce, küçük parçalar bu nedenle yalnızca sınırlı bir ölçüde işlenebilir |
Güvenlik hususları ve çalışma ortamı
| Ders | CO2 lazer | Su jeti kesimi |
| Kişisel güvenlikekipman gereksinimleri | Lazer korumalı güvenlik gözlükleri kesinlikle gerekli değildir | Koruyucu güvenlik gözlükleri, kulak koruması ve yüksek basınçlı su jetiyle temasa karşı koruma gereklidir |
| İşleme sırasında duman ve toz oluşumu | Oluşur; plastikler ve bazı metal alaşımları zehirli gazlar üretebilir | Su jeti kesimi için geçerli değildir |
| Gürültü kirliliği ve tehlike | Çok düşük | Olağandışı derecede yüksek |
| İşlem karmaşasından kaynaklanan makine temizleme gereksinimleri | Düşük temizlik | Yüksek temizlik |
| İşlem sonucu oluşan atıkların azaltılması | Kesim atıkları çoğunlukla vakumla çıkarma ve filtreleme gerektiren toz biçimindedir. | Aşındırıcıların suyla karıştırılması nedeniyle büyük miktarda kesme atığı oluşur |