Cięcie laserowe kontra cięcie strumieniem wody: wszystko, co musisz wiedzieć

Dwie najpopularniejsze techniki cięcia w produkcji to cięcie laserowe i strumieniem wody. Najlepsza metoda zostanie ustalona na podstawie rodzaju materiału do przetworzenia i pożądanego rezultatu. Ale przedtem należy rozważyć podstawowe różnice między tymi dwoma procesami i materiałami, z którymi są one kompatybilne. Czytaj dalej, aby dokładnie zrozumieć każdą metodę cięcia.

Spis treści
Rynek cięcia laserowego i strumieniem wody
Zrozumienie procesów cięcia laserowego i strumieniem wody
Cięcie laserowe czy strumieniem wody: która metoda jest bardziej wydajna?

Rynek cięcia laserowego i strumieniem wody

Wartość światowego rynku maszyn do cięcia strumieniem wody wyniosła 1000 USD 969.2 milionów w 2019 r. i przewiduje się, że wzrośnie o CAGR 5.1% w latach 2020–2027. Coraz powszechniejsze stosowanie przyjaznych dla środowiska procesów cięcia w różnych branżach, takich jak tekstylia, motoryzacja, opakowania i elektronika, jest jednym z głównych czynników napędzających wzrost rynku. Ponadto wzrost automatyzacji procesów zwiększył popyt na najnowocześniejsze maszyny w różnych branżach.

Wartość światowego rynku maszyn do cięcia laserowego wyceniono na kwotę 5.96 miliardów i przewiduje się, że do 8.40 r. będzie rósł ze średnioroczną stopą wzrostu CAGR na poziomie 2030%. Rosnące wymagania produkcyjne we wszystkich gałęziach przemysłu wytwórczego i konieczność ograniczenia udziału człowieka w zwiększaniu wydajności obróbki metali napędzają wzrost w tym sektorze.

Zrozumienie procesów cięcia laserowego i strumieniem wody

Co to jest cięcie laserowe?

A laser maszyna tnąca generuje energię za pomocą lasera CO2, który jest następnie przesyłany przez wiązkę kierowaną przez lustra i skierowaną na materiał. laser źródło znajduje się wewnątrz maszyny, a wiązka może wytwarzać od 1500 do 2600 watów. Pracują z różnymi materiałami, w tym drewnem, szkłem, plastikiem i wszystkimi metalami z wyjątkiem metali odblaskowych. Jednak cięcie mieszanych materiałów o różnych temperaturach topnienia może być trudne za pomocą laserów. Ze względu na sztywne prowadzenie wiązki, konstrukcje z wnękami i materiały 3D są również trudne do cięcia za pomocą wiązki lasera CO2. 

Laser tnący dobrze sprawdza się na materiałach o grubości 0.12 i 0.4 i jest powszechnie stosowany do cięcia płaskich arkuszy o średniej grubości. Oprócz cięcia, maszyna do cięcia laserem CO2 może wykonywać ablację, grawerowanie, spawanie, wiercenie i strukturowanie.

Precyzja i środki bezpieczeństwa

Precyzja nie jest problemem laser cięcie, ponieważ minimalny rozmiar szczeliny tnącej może sięgać 0.006 cala, w zależności od prędkości lasera. Z drugiej strony, cieńsze materiały mogą być poddawane ciśnieniu gazu, jeśli nie zostanie zachowana odpowiednia odległość, co spowoduje częściowe zadziory. Naprężenie cieplne może również powodować odkształcenia i drobne zmiany strukturalne, a materiał może wyglądać na prążkowany.

Cięcie laserowe może powodować powstawanie dymu i pyłu; niektóre metale i tworzywa sztuczne mogą wytwarzać toksyczne opary; dlatego podczas obsługi lasera CO2 wymagana jest wentylacja maszyna. Jednak ogólne ryzyko związane z korzystaniem z takiej maszyny jest stosunkowo niskie, podobnie jak ilość wytwarzanych odpadów i czas potrzebny na ich oczyszczenie.

Co to jest cięcie strumieniem wody?

Strumień wody frezy wykorzystują wodę pod ciśnieniem do cięcia materiałów, a obszar roboczy i pompa są często oddzielne, w przeciwieństwie do przecinarek laserowych, które mają źródło lasera wewnątrz maszyny. Materiały ścierne, takie jak tlenek glinu i granaty, są często używane w celu poprawy zdolności cięcia. Całkowita wygląda tak jest podobna do erozji w naturze, ale szybsza i bardziej skoncentrowana — pompa wysokociśnieniowa dostarcza wodę przez sztywny wąż, co skutkuje strumieniem wody. Ten strumień wody ma zakres mocy od 4 do 7 kilowatów.

Strumień wody frezy mogą przecinać dowolny materiał, w tym kombinacje materiałów, ale istnieje ryzyko rozwarstwienia. Te maszyny mogą czasami poradzić sobie z cięciem materiałów 3D, ale mają problemy z materiałami warstwowymi i wnękami, a cięcie materiałów o ograniczonym dostępie jest możliwe, ale trudne.

Dysze wodne mogą wykonywać ablację, cięcie i nadawanie struktury. Są szczególnie przydatne w przypadku materiałów takich jak ceramika, kamienie i grube metale o grubości od 0.4 do 2 cali.

Precyzja i środki bezpieczeństwa

Strumień wody tnący jest mniej precyzyjne niż cięcie laserowe, ponieważ minimalny rozmiar cięcia wynosi 0.2 cala. Ponadto, ponieważ używany jest wysoki poziom siły, małe materiały działają słabo i należy obchodzić się z nimi delikatnie. 

Chociaż naprężenia cieplne nie stanowią problemu, podczas eliminowania zadziorów dodawane są materiały ścierne woda strumień może spowodować, że powierzchnia materiałów będzie wyglądać na piaskowaną. Dlatego podczas korzystania z urządzenia należy nosić okulary ochronne, aby chronić oczy. strumień wody frez. Ponadto cały proces jest głośny i wymaga znacznego czasu czyszczenia, ponieważ materiały ścierne są mieszane z wodą.

Różnice między cięciem laserowym a cięciem strumieniem wody

Rodzaj materiałów: Zarówno strumień wody, jak i laser są skuteczne w cięciu metali. Jednak ze względu na swoje funkcje wysokiego ciśnienia, strumień wody lepiej nadaje się do sztywniejszych materiałów o grubości od 0.4 do 2 cali. Natomiast cięcie laserowe najlepiej sprawdza się w przypadku cieńszych materiałów o grubości 0.12 i 0.4 cala. 

Precyzja i szybkość: Laser cięcie jest znacznie szybsze niż strumieniem wody i ma większą precyzję, z tolerancją +/-0.005 cala w zależności od prędkości maszyny laserowej. Z drugiej strony, strumień wody frezy mają tolerancję +/-0.03 cala.

Koszt: Laser frezy nie mają żadnych kosztów narzędzi i mają niskie koszty komponentów ze względu na duże zapotrzebowanie na proces. Z drugiej strony, przecinarki strumieniem wody mają wysoki współczynnik komponentów ze względu na materiały eksploatacyjne, ale nie mają kosztów narzędzi. Przecinarka laserowa jest droższa niż przecinarka strumieniem wody nóż Generalnie rzecz biorąc, pomijając początkową cenę zakupu, koszty utrzymania i eksploatacji są znacznie niższe.

Czas sprzątania: Laser cięcie może czasami pozostawiać zadziory na powierzchniach ciętych elementów, co wymaga gratowania w celu uzyskania maksymalnej gładkości, bezpieczeństwa i funkcjonalności. W przeciwieństwie do tego, strumień wody tnący pozostawia pocięte elementy gładkie i gotowe do użycia, wymagając minimalnego czyszczenia po cięciu.

Podobieństwa między cięciem strumieniem wody a cięciem laserowym

Elastyczność: Obie laser i procesy cięcia strumieniem wody są bardzo wszechstronne i mogą pracować z wieloma materiałami, w tym metalami, drewnem, miedzią i brązem. Są również bardzo elastyczne, co pozwala na dostosowanie do konkretnych potrzeb biznesowych.

Zaprojektowane do automatyzacji: Oba procesy zapewniają wysoką precyzję i precyzja w szerokim zakresie zastosowań, dzięki czemu nadają się do powtarzalnej natury zautomatyzowanych procesów. Mogą wielokrotnie wykonywać te same cięcia z dokładnością, zapewniając konsystencja w różnych partiach produktów.

Wąska szerokość szczeliny: Termin „szerokość szczeliny” w cięciu materiałów opisuje ilość materiału traconego podczas każdego cięcia. Laser i cięcie strumieniem wody wytwarzają małe szerokości szczelin, przy czym pierwsze ma niewiarygodnie cienkie szerokości szczelin, a drugie średnio około 0.01 cala. Te cienkie cięcia umożliwiają złożone projekty i w porządku szczegółowo.

Zastosowania cięcia laserowego

- Laser tnący zapewnia wysoką precyzję, tolerancję i dokładność, jest opłacalny i jest używany w wielu branżach. Na przykład jest używany w przemyśle motoryzacyjnym do cięcia różnych części, takich jak maski, dachy i drzwi, a także do grawerowania wnętrz.

- Laser tnący jest również stosowany w przemyśle form, matryc i narzędzi ze względu na wysoką tolerancję, dużą prędkość i zdolność do cięcia materiałów o różnej głębokości, co czyni go odpowiednim do obróbki wytrzymałych materiałów.

– Cięcie laserowe jest popularne w branży jubilerskiej, ponieważ umożliwia wycinanie skomplikowanych wzorów w materiałach takich jak złoto, srebro i diamenty, co pozwala na produkcję złożonych elementów. Jest to również podstawowy tnący Proces ten jest często stosowany w tej branży ze względu na małą szczelinę, co minimalizuje ilość odpadów.

Zastosowania cięcia strumieniem wody

– Strumień wody tnący jest najczęściej stosowany w przypadku materiałów o wysokich wymaganiach termicznych. Jest szeroko stosowany w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji części, takich jak płyty ślizgowe, uszczelki metalowe i niestandardowe części nadwozia pojazdów. Ponieważ proces cięcia nie powoduje naprężeń mechanicznych, nadaje się do grubych części. 

- Woda strumień jest również stosowana w przemyśle lotniczym do produkcji elementów łopatek turbin, paneli kabinowych i silników odrzutowych. Ta metoda jest popularna, ponieważ nie generuje ciepła, co zmniejsza prawdopodobieństwo mikroskopijnych pęknięć i odkształceń w elementach.

Cięcie laserowe czy strumieniem wody: która metoda jest bardziej wydajna?

W tym artykule zbadano podstawowe mechanizmy procesów cięcia laserowego i strumieniem wody, nie decydując, który jest lepszy. Zamiast tego stara się zidentyfikować podobieństwa i różnice między tymi dwoma procesami. W rzeczywistości najlepsza metoda cięcia będzie w całości określana przez projekt i materiały, które mają być użyte.

Podsumowując, cięcie laserowe zapewnia większą precyzję i jest lepiej dostosowane do drobnych detali i projektów grawerowania. Z drugiej strony, strumień wody jest najlepiej dostosowany do grubszych materiałów i nie ma ograniczeń materiałowych.