Cắt bằng tia laser so với cắt bằng tia nước: Mọi thứ bạn cần biết

Hai kỹ thuật cắt phổ biến nhất trong sản xuất là cắt laser và cắt tia nước. Phương pháp tốt nhất sẽ được xác định bởi loại vật liệu cần xử lý và kết quả mong muốn. Nhưng trước đó, điều quan trọng là phải xem xét những khác biệt cơ bản giữa hai quy trình và vật liệu mà chúng tương thích. Tiếp tục đọc để hiểu kỹ từng phương pháp cắt.

Mục lục
Thị trường cắt laser và cắt tia nước
Hiểu về quy trình cắt laser và cắt tia nước
Cắt laser hay cắt tia nước: phương pháp nào hiệu quả hơn?

Thị trường cắt laser và cắt tia nước

Thị trường máy cắt tia nước toàn cầu có giá trị USD 969.2 triệu đô la vào năm 2019 và dự kiến ​​sẽ tăng trưởng ở mức CAGR là 5.1% từ năm 2020 đến năm 2027. Việc áp dụng ngày càng tăng các quy trình cắt thân thiện với môi trường trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như dệt may, ô tô, bao bì và điện tử là một trong những yếu tố chính thúc đẩy tăng trưởng thị trường. Hơn nữa, sự gia tăng trong tự động hóa quy trình đã làm tăng nhu cầu về máy móc tiên tiến trong các ngành công nghiệp.

Thị trường máy cắt laser toàn cầu được định giá ở mức USD 5.96 tỷ và dự kiến ​​sẽ tăng trưởng ở tốc độ CAGR là 8.40% vào năm 2030. Nhu cầu sản xuất tăng cao trong các ngành sản xuất và nhu cầu giảm sự tham gia của con người vào việc cải thiện sản lượng chế biến kim loại đã thúc đẩy sự tăng trưởng trong lĩnh vực này.

Hiểu về quy trình cắt laser và cắt tia nước

Cắt laser là gì?

A tia laser máy cắt tạo ra năng lượng bằng cách sử dụng tia laser CO2, sau đó được truyền qua chùm tia được dẫn hướng bằng gương và hướng vào vật liệu. tia laser Nguồn được đặt bên trong máy và chùm tia có thể tạo ra công suất từ ​​1500 đến 2600 watt. Chúng hoạt động với nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm gỗ, thủy tinh, nhựa và tất cả các kim loại ngoại trừ kim loại phản chiếu. Tuy nhiên, việc cắt các vật liệu hỗn hợp có điểm nóng chảy khác nhau có thể trở nên khó khăn với tia laser. Do chùm tia dẫn hướng cứng, các cấu trúc có khoang rỗng và vật liệu 3D cũng khó cắt bằng chùm tia laser CO2. 

Laser cắt hoạt động tốt trên các vật liệu có độ dày 0.12 và 0.4 và thường được sử dụng để cắt các tấm phẳng có độ dày trung bình. Ngoài chức năng cắt, máy cắt laser CO2 có thể thực hiện cắt bỏ, khắc, hàn, khoan và tạo cấu trúc.

Các biện pháp chính xác và an toàn

Độ chính xác không phải là vấn đề với tia laser cắt vì kích thước tối thiểu của khe cắt có thể đạt tới 0.006 inch, tùy thuộc vào tốc độ của tia laser. Mặt khác, vật liệu mỏng hơn có thể chịu áp suất khí nếu không duy trì khoảng cách thích hợp, dẫn đến hiện tượng gờ một phần. Ứng suất nhiệt cũng có thể gây biến dạng và thay đổi cấu trúc nhỏ, và vật liệu có thể xuất hiện dạng sọc.

Cắt laser có thể tạo ra khói và bụi; một số kim loại và nhựa có thể tạo ra khí độc; do đó, cần phải thông gió khi vận hành laser CO2 máyTuy nhiên, rủi ro chung khi sử dụng loại máy này tương đối thấp, cũng như lượng chất thải tạo ra và thời gian cần thiết để dọn dẹp.

Cắt tia nước là gì?

Máy bay phản lực nước máy cắt sử dụng nước áp suất để cắt xuyên qua vật liệu, và khu vực làm việc và máy bơm thường tách biệt, trái ngược với máy cắt laser, có nguồn laser bên trong máy. Các chất mài mòn như nhôm oxit và garnet thường được sử dụng để cải thiện khả năng cắt. Tổng thể quá trình tương tự như xói mòn trong tự nhiên nhưng nhanh hơn và tập trung hơn—một máy bơm áp suất cao đưa nước qua một ống cứng, tạo ra tia nước. Tia nước này có công suất từ ​​4 đến 7 kilowatt.

Máy bay phản lực nước máy cắt có thể cắt qua bất kỳ vật liệu nào, bao gồm cả các kết hợp vật liệu, nhưng chúng có nguy cơ bị tách lớp. Những máy này đôi khi có thể xử lý cắt vật liệu 3D nhưng lại gặp khó khăn với vật liệu dạng sandwich và khoang, và có thể cắt vật liệu có khả năng tiếp cận hạn chế nhưng đầy thách thức.

Máy bay phản lực nước có thể thực hiện quá trình cắt gọt, cắt và tạo cấu trúc và đặc biệt hữu ích cho các vật liệu như gốm sứ, đá và kim loại dày, với độ dày từ 0.4 đến 2 inch.

Các biện pháp chính xác và an toàn

Máy bay phản lực nước cắt kém chính xác hơn cắt laser vì kích thước cắt tối thiểu là 0.2 inch. Hơn nữa, vì sử dụng lực lớn nên vật liệu nhỏ hoạt động kém và phải xử lý nhẹ nhàng. 

Mặc dù ứng suất nhiệt không phải là vấn đề, nhưng khi loại bỏ gờ, chất mài mòn được thêm vào nước tia nước có thể khiến bề mặt vật liệu trông như bị phun cát. Do đó, phải đeo kính bảo hộ để bảo vệ mắt khi sử dụng máy bay phản lực nước máy cắt. Ngoài ra, toàn bộ quá trình này gây ồn và cần nhiều thời gian vệ sinh vì chất mài mòn được trộn với nước.

Sự khác biệt giữa cắt laser và cắt tia nước

Loại vật liệu: Cả tia nước và tia laser có hiệu quả trong việc cắt kim loại. Tuy nhiên, do chức năng chịu áp suất cao của nó, máy bay phản lực nước phù hợp hơn với các vật liệu cứng hơn có độ dày từ 0.4 đến 2 inch. Ngược lại, cắt laser hoạt động tốt nhất với các vật liệu mỏng hơn có độ dày từ 0.12 đến 0.4 inch. 

Tỷ lệ chính xác và tốc độ: Laser cắt nhanh hơn nhiều so với tia nước và có khả năng chính xác cao hơn, với dung sai +/-0.005 inch tùy thuộc vào tốc độ của máy laser. Mặt khác, tia nước máy cắt có dung sai +/-0.03 inch.

Chi phí: Laser máy cắt không có chi phí dụng cụ và có chi phí linh kiện thấp do nhu cầu cao đối với quy trình này. Mặt khác, máy cắt tia nước có tỷ lệ linh kiện cao do vật tư tiêu hao nhưng không có chi phí dụng cụ. Máy cắt laser đắt hơn máy cắt tia nước cắt Nhìn chung, ngoài giá mua ban đầu, chi phí bảo trì và vận hành đều thấp hơn nhiều.

Thời gian dọn dẹp: Laser cắt đôi khi có thể để lại gờ trên bề mặt cắt của các bộ phận, đòi hỏi phải loại bỏ gờ để có độ mịn, an toàn và chức năng tối đa. Ngược lại, tia nước cắt làm cho các thành phần cắt mịn và sẵn sàng sử dụng, chỉ cần vệ sinh tối thiểu sau khi cắt.

Điểm tương đồng giữa cắt tia nước và cắt laser

Tính linh hoạt: Cả hai tia laser và các quy trình cắt bằng tia nước rất linh hoạt và có thể hoạt động với nhiều vật liệu, bao gồm kim loại, gỗ, đồng và đồng thau. Chúng cũng có khả năng thích ứng cao, cho phép tùy chỉnh để đáp ứng các nhu cầu kinh doanh cụ thể.

Được thiết kế để tự động hóa: Cả hai quy trình đều cung cấp độ chính xác cao và chính xác trên nhiều ứng dụng khác nhau, khiến chúng phù hợp với bản chất lặp đi lặp lại của các quy trình tự động. Chúng có thể lặp đi lặp lại các lần cắt giống nhau với độ chính xác, đảm bảo nhất quán trên nhiều lô sản phẩm.

Chiều rộng rãnh cắt hẹp: Thuật ngữ “chiều rộng rãnh cắt” trong cắt vật liệu mô tả lượng vật liệu bị mất sau mỗi lần cắt. Laser và cắt tia nước đều tạo ra các rãnh cắt nhỏ, trong đó rãnh cắt trước có chiều rộng rãnh cắt cực kỳ mỏng và rãnh cắt sau trung bình khoảng 0.01 inch. Các đường cắt mỏng này cho phép thiết kế phức tạp và cuối chi tiết.

Ứng dụng của cắt laser

- Laser cắt cung cấp độ chính xác, dung sai và độ chính xác cao, tiết kiệm chi phí và được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Ví dụ, nó được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô để cắt các bộ phận khác nhau như mui xe, mái nhà và cửa ra vào và để khắc nội thất.

- Laser cắt cũng được sử dụng trong ngành khuôn mẫu, khuôn dập và dụng cụ do có độ dung sai cao, tốc độ cao và khả năng cắt vào các độ sâu khác nhau của vật liệu, phù hợp với các vật liệu cứng cáp.

– Cắt laser phổ biến trong ngành công nghiệp trang sức vì nó có thể khắc các thiết kế phức tạp vào các vật liệu như vàng, bạc và kim cương để tạo ra các sản phẩm phức tạp. Nó cũng là một cắt quá trình này trong ngành công nghiệp do có rãnh cắt nhỏ, giảm thiểu chất thải.

Ứng dụng của cắt tia nước

– Tia nước cắt thường được sử dụng trên các vật liệu có yêu cầu nhiệt cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô để sản xuất các bộ phận như tấm trượt, miếng đệm kim loại và các bộ phận thân xe tùy chỉnh. Vì quá trình cắt không tạo ra ứng suất cơ học nên nó phù hợp với các bộ phận dày. 

- Nước máy bay phản lực cũng được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ để sản xuất các bộ phận của cánh tua bin, tấm cabin và động cơ phản lực. Phương pháp này phổ biến vì nó không tạo ra nhiệt, giúp giảm khả năng nứt và cong vênh ở các bộ phận.

Cắt laser hay cắt tia nước: phương pháp nào hiệu quả hơn?

Bài viết này nghiên cứu các cơ chế cơ bản của quy trình cắt bằng tia laser và tia nước mà không quyết định phương pháp nào tốt hơn. Thay vào đó, bài viết tìm cách xác định điểm giống và khác nhau giữa hai quy trình. Trên thực tế, phương pháp cắt tốt nhất sẽ được xác định hoàn toàn bởi dự án và vật liệu được sử dụng.

Tóm lại, cắt laser cung cấp độ chính xác cao hơn và phù hợp hơn cho các dự án chi tiết và khắc tinh xảo. Mặt khác, tia nước phù hợp nhất với các vật liệu dày hơn và không có giới hạn về vật liệu.