Лазерне виробництво в даний час включає різання, зварювання, термічну обробку, плакування, осадження з парової фази, гравірування, скрайбування, обрізання, відпал і ударне зміцнення.Процеси лазерного виробництва конкурують як технічно, так і економічно зі звичайними та нетрадиційними процесами виробництва, такими як механічна та термічна обробка, дугове зварювання, електрохімічна та електроерозійна обробка (EDM), абразивне різання струменем води, плазмове різання та різання полум’ям.
Гідроабразивне різання – це процес, який використовується для різання матеріалів за допомогою струменя води під тиском до 60 000 фунтів на квадратний дюйм (psi).Часто вода змішується з абразивом, таким як гранат, що дозволяє чистіше різати більше матеріалів з малими допусками, прямокутно та з гарною обробкою країв.Водяні струмені здатні різати багато промислових матеріалів, включаючи нержавіючу сталь, інконель, титан, алюміній, інструментальну сталь, кераміку, граніт і броньову плиту.Цей процес створює значний шум.
У наведеній нижче таблиці наведено порівняння різання металу за допомогою лазерного різання CO2 та водоструминного різання в промисловій обробці матеріалів.
§ Фундаментальні відмінності процесу
§ Типові процеси застосування та використання
§ Початкові інвестиції та середні експлуатаційні витрати
§ Точність процесу
§ Заходи безпеки та робоче середовище
Фундаментальні відмінності процесу
| Тема | Co2 лазер | Водоструминна різка |
| Спосіб передачі енергії | Світло 10,6 м (далекий інфрачервоний діапазон) | вода |
| Джерело енергії | Газовий лазер | Насос високого тиску |
| Як передається енергія | Промінь з наведенням дзеркал (літаюча оптика);оптоволоконна передача ні можливий для лазера CO2 | Жорсткі шланги високого тиску передають енергію |
| Як видаляється порізаний матеріал | Газовий струмінь, плюс додатковий газ викидає матеріал | Струмінь води під високим тиском викидає відходи |
| Відстань між соплом і матеріалом і максимально допустимий допуск | Приблизно 0,2″ 0,004″, необхідний датчик відстані, регулювання та вісь Z | Приблизно 0,12″ 0,04″, необхідний датчик відстані, регулювання та вісь Z |
| Фізичне налаштування машини | Джерело лазера завжди знаходиться всередині машини | Робоча зона і насос можуть бути розташовані окремо |
| Асортимент розмірів столу | 8′ x 4′ до 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ до 13′ x 6,5′ |
| Типовий вихід променя на деталь | 1500-2600 Вт | від 4 до 17 кіловат (4000 бар) |
Типові процеси застосування та використання
| Тема | Co2 лазер | Водоструминна різка |
| Типове використання процесу | Різання, свердління, гравірування, абляція, структурування, зварювання | Різка, абляція, структурування |
| 3D порізка матеріалу | Складно через жорстке наведення променя та регулювання відстані | Частково можливо, оскільки залишкова енергія за заготовкою знищується |
| Матеріали, які можна різати за допомогою процесу | Можна різати всі метали (за винятком металів із високим відбиттям), увесь пластик, скло та дерево | Усі матеріали можна різати за допомогою цього процесу |
| Комбінації матеріалів | Матеріали з різними температурами плавлення майже не піддаються різанню | Можна, але є небезпека розшарування |
| Сендвіч-конструкції з порожнинами | Це неможливо з CO2-лазером | Обмежена здатність |
| Різання матеріалів з обмеженим або утрудненим доступом | Рідко можливо завдяки малій відстані та великій лазерній ріжучій головці | Обмежений через малу відстань між соплом і матеріалом |
| Властивості розрізаного матеріалу, що впливають на обробку | Поглинальні характеристики матеріалу на 10,6м | Твердість матеріалу є ключовим фактором |
| Товщина матеріалу, при якій різання або обробка є економічною | ~0,12″ до 0,4″ залежно від матеріалу | ~0,4″ до 2,0″ |
| Загальні програми для цього процесу | Порізка листової сталі середньої товщини для обробки листового металу | Порізка каменю, кераміки, металу більшої товщини |
Початкові інвестиції та середні експлуатаційні витрати
| Тема | Co2 лазер | Водоструминна різка |
| Потрібні початкові капіталовкладення | 300 000 доларів з насосом потужністю 20 кВт і столом 6,5 x 4 фути | $300 000+ |
| Частини, які зношуються | Захисне скло, газ форсунки, а також фільтри для пилу та частинок | Водоструминна форсунка, фокусуюча форсунка та всі компоненти високого тиску, такі як клапани, шланги та ущільнення |
| Середнє споживання енергії повною системою різання | Припустимо, CO2-лазер потужністю 1500 Вт: Використання електроенергії: 24-40 кВт Лазерний газ (CO2, N2, He): 2-16 л/год Газ для різання (O2, N2): 500-2000 л/год | Припустимо, насос потужністю 20 кВт: Використання електроенергії: 22-35 кВт Вода: 10 л/год Абразив: 36 кг/год Утилізація відходів різання |
Точність процесу
| Тема | Co2 лазер | Водоструменеве різання |
| Мінімальний розмір ріжучої щілини | 0,006″, залежно від швидкості різання | 0,02 дюйма |
| Вигляд поверхні розрізу | Поверхня розрізу буде мати смугасту структуру | Залежно від швидкості різання поверхня зрізу виглядатиме так, ніби була оброблена піскоструминною обробкою |
| Ступінь зрізаних країв до повної паралельності | добре;іноді демонструє конічні краї | добре;існує ефект «хвоста» на кривих у випадку більш товстих матеріалів |
| Допуск на обробку | Приблизно 0,002 дюйма | Приблизно 0,008 дюйма |
| Ступінь задирок на зрізі | Відбувається лише часткове задирування | Задирок не виникає |
| Термічна напруга матеріалу | У матеріалі можуть відбуватися деформація, відпуск і структурні зміни | Термічний стрес не виникає |
| Сили, що діють на матеріал у напрямку струменя газу або води під час обробки | Пози тиску газу проблеми з тонким заготовки, відстань не можна підтримувати | Високий: тому тонкі дрібні деталі можна обробляти лише обмежено |
Заходи безпеки та робоче середовище
| Тема | Co2 лазер | Водоструменеве різання |
| Особиста безпекавимоги до обладнання | Лазерні захисні окуляри не є абсолютно необхідними | Необхідні захисні окуляри, навушники та захист від контакту з струменем води під високим тиском |
| Утворення диму та пилу під час обробки | Відбувається;пластмаси та деякі металеві сплави можуть утворювати токсичні гази | Не застосовується для різання струменем води |
| Шумове забруднення і небезпека | Дуже низький | Незвичайно високий |
| Вимоги до очищення машини через безлад у процесі | Низьке очищення | Високе очищення |
| Різання відходів, утворених процесом | Відходи різання в основному мають форму пилу, який вимагає вакуумного видалення та фільтрування | Велика кількість відходів різання виникає через змішування води з абразивами |