Tư vấn kỹ thuật
Quy trình cắt kim loại tiêu chuẩn: Cắt Laser so với Cắt bằng tia nước
14
Th12
Th12
Quy trình cắt kim loại tiêu chuẩn: Cắt Laser so với Cắt bằng tia nước
Cắt bằng tia nước là một quá trình được sử dụng để cắt vật liệu bằng cách sử dụng một tia nước có áp suất cao tới 60.000 pound / inch vuông (psi). Thông thường, nước được trộn với một chất mài mòn như ngọc hồng lựu cho phép nhiều vật liệu được cắt sạch để gần với dung sai, vuông vắn và có bề mặt hoàn thiện tốt. Các tia nước có khả năng cắt nhiều vật liệu công nghiệp bao gồm thép không gỉ, Inconel, titan, nhôm, thép công cụ, gốm sứ, đá granit và tấm áo giáp. Quá trình này tạo ra tiếng ồn đáng kể.
Bảng sau có sự so sánh giữa quá trình cắt kim loại bằng quy trình cắt bằng laser CO2 và quá trình cắt bằng tia nước trong xử lý vật liệu công nghiệp.
§ Sự khác biệt cơ bản về quy trình
§ Các ứng dụng và sử dụng quy trình điển hình
§ Đầu tư ban đầu và chi phí vận hành trung bình
§ Độ chính xác của quy trình
§ Cân nhắc về an toàn và môi trường hoạt động
Sự khác biệt về quy trình cơ bản
| Chủ thể | Laser Co2 | Máy cắt nước |
| Phương pháp truyền năng lượng | Ánh sáng 10,6 m (tầm xa hồng ngoại) | Nước uống |
| Nguồn năng lượng | Laser khí | Máy bơm áp suất cao |
| Năng lượng được truyền như thế nào | Chùm tia dẫn hướng bằng gương (quang học bay); truyền sợi quang không khả thi đối với laser CO2 |
Ống áp suất cao cứng nhắc truyền năng lượng |
| Làm thế nào vật liệu cắt được trục xuất | Máy bay phản lực khí, cộng với vật liệu thải khí bổ sung | Một tia nước áp suất cao đẩy chất thải ra ngoài |
| Khoảng cách giữa vòi phun và vật liệu và dung sai tối đa cho phép | Khoảng 0,2 “0,004”, cảm biến khoảng cách, điều chỉnh và trục Z cần thiết | Khoảng 0,12 “0,04”, cảm biến khoảng cách, điều chỉnh và trục Z cần thiết |
| Thiết lập máy vật lý | Nguồn laser luôn đặt bên trong máy | Khu vực làm việc và máy bơm có thể được đặt riêng biệt |
| Phạm vi kích thước bảng | 8 ′ x 4 ′ đến 20 ′ x 6,5 ′ | 8 ′ x 4 ′ đến 13 ′ x 6,5 ′ |
| Đầu ra tia điển hình tại phôi | 1500 đến 2600 Watts | 4 đến 17 kilowatt (4000 bar) |
Các ứng dụng và sử dụng quy trình điển hình
| Chủ thể | Laser Co2 | Máy cắt nước |
| Quy trình sử dụng điển hình | Cắt, khoan, khắc, cắt, cấu trúc, hàn | Cắt, cắt bỏ, cấu trúc |
| Cắt vật liệu 3D | Khó khăn do dẫn hướng chùm cứng và quy định khoảng cách | Có thể một phần vì năng lượng dư phía sau phôi bị phá hủy |
| Vật liệu có thể được cắt bằng quy trình | Tất cả các kim loại (trừ kim loại có độ phản chiếu cao), tất cả nhựa, thủy tinh và gỗ đều có thể cắt được | Tất cả các vật liệu có thể được cắt bằng quy trình này |
| Kết hợp vật liệu | Các vật liệu có điểm nóng chảy khác nhau hầu như không thể cắt được | Có thể, nhưng có nguy cơ tách lớp |
| Cấu trúc bánh sandwich có lỗ | Điều này không thể xảy ra với laser CO2 | Khả năng hạn chế |
| Vật liệu cắt bị lem hoặc bị suy giảm khả năng tiếp cận | Hiếm khi có thể do khoảng cách nhỏ và đầu cắt laser lớn | Hạn chế do khoảng cách nhỏ giữa vòi phun và vật liệu |
| Các thuộc tính của vật liệu cắt ảnh hưởng đến quá trình xử lý | Đặc tính hấp thụ của vật liệu ở 10,6m | Độ cứng của vật liệu là yếu tố quan trọng |
| Độ dày vật liệu mà tại đó việc cắt hoặc xử lý là kinh tế | ~ 0,12 “đến 0,4” tùy thuộc vào vật liệu | ~ 0,4 “đến 2,0” |
| Các ứng dụng phổ biến cho quy trình này | Cắt thép tấm phẳng có độ dày trung bình để gia công kim loại tấm | Cắt đá, gốm sứ và kim loại có độ dày lớn hơn |
Đầu tư ban đầu và chi phí vận hành trung bình
| Chủ thể | Laser Co2 | Máy cắt nước |
| Vốn đầu tư ban đầu cần thiết | 300.000 đô la với máy bơm 20 kW và bàn 6,5 ‘x 4’ | 300.000 đô la trở lên |
| Các bộ phận sẽ bị mòn | Kính bảo vệ, vòi phun khí , cộng với cả bộ lọc bụi và hạt |
Vòi phun tia nước, vòi lấy nét và tất cả các bộ phận áp suất cao như van, ống mềm và con dấu |
| Tiêu thụ năng lượng trung bình của hệ thống cắt hoàn chỉnh | Giả sử một máy thổi khí CO2 1500 Watt: Điện năng sử dụng: 24-40 kW Khí laser (CO2, N2, He): 2-16 l / h Khí cắt (O2, N2): 500-2000 l / h |
Giả sử một máy bơm 20 kW: Điện năng sử dụng: 22-35 kW Nước: 10 l / h Độ mài mòn: 36 kg / h Xử lý chất thải cắt |
Độ chính xác của quá trình
| Chủ thể | Laser Co2 | Máy cắt nước |
| Kích thước tối thiểu của khe cắt | 0,006 ″, tùy thuộc vào tốc độ cắt | 0,02 ″ |
| Bề mặt cắt | Bề mặt cắt sẽ hiển thị cấu trúc có vân | Bề mặt cắt có vẻ như đã được thổi cát, tùy thuộc vào tốc độ cắt |
| Mức độ của các cạnh cắt đến hoàn toàn song song | Tốt; đôi khi sẽ chứng minh các cạnh hình nón | Tốt; có hiệu ứng “có đuôi” trong các đường cong trong trường hợp vật liệu dày hơn |
| Xử lý dung sai | Khoảng 0,002 ″ | Khoảng 0,008 “ |
| Mức độ gờ trên vết cắt | Chỉ xảy ra một phần gờ | Không có gờ xảy ra |
| Ứng suất nhiệt của vật liệu | Có thể xảy ra biến dạng, ủ và thay đổi cấu trúc trong vật liệu | Không có ứng suất nhiệt xảy ra |
| Lực tác động lên vật liệu theo hướng của khí hoặc tia nước trong quá trình xử lý | Áp suất khí gây ra vấn đề với phôi mỏng , không thể duy trì khoảng cách |
Cao: các bộ phận nhỏ, mỏng do đó chỉ có thể được xử lý ở mức độ hạn chế |
Cân nhắc về an toàn và môi trường hoạt động
| Chủ thể | Laser Co2 | Máy cắt nước |
| Yêu cầu về thiết bị an toàn cá nhân | Kính an toàn bảo vệ tia laser không hoàn toàn cần thiết | Cần có kính bảo hộ lao động, bảo vệ tai, bảo vệ chống tiếp xúc với tia nước áp lực cao |
| Tạo ra khói và bụi trong quá trình chế biến | Có xảy ra không; nhựa và một số hợp kim kim loại có thể tạo ra khí độc | Không áp dụng cho cắt tia nước |
| Ô nhiễm tiếng ồn và nguy hiểm | Rất thấp | Cao bất thường |
| Yêu cầu vệ sinh máy do quá trình lộn xộn | Dọn dẹp thấp | Dọn dẹp cao |
| Cắt giảm chất thải do quá trình tạo ra | Cắt chất thải chủ yếu ở dạng bụi cần hút chân không và lọc | Số lượng lớn chất thải cắt xảy ra do trộn nước với chất mài mòn |
