METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z LASERJEM ALI VODNIM … · - V - METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Jernej STEGNE

METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z

LASERJEM ALI VODNIM CURKOM

Diplomsko delo

univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

Strojništvo

Maribor, september 2015

METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z

LASERJEM ALI VODNIM CURKOM

Diplomsko delo

Študent(ka): Jernej STEGNE

Študijski program: Univerzitetni študijski program 1. stopnje

Strojništvo

Smer: Proizvodne tehnologije in sistemi

Mentor: red. prof. dr. Franci ČUŠ

Maribor, september 2015

- II -

Vložen original

sklepa o potrjeni

temi diplomskega

dela

- III -

I Z J A V A

Podpisani Jernej STEGNE izjavljam, da:

je diplomsko delo opravljeno samostojno in pod mentorstvom red. prof. dr. Francija

ČUŠA;

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, _________________ Podpis: ___________________________

- IV -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Franciju ČUŠU

in asist. Tomažu IRGOLIČU, za vodenje in pomoč pri

opravljanju diplomskega dela.

Posebna zahvala velja staršem, ki so me vedno

spodbujali in mi omogočili študij.

- V -

METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z LASERJEM ALI VODNIM

CURKOM

Ključne besede: lasersko rezanje, rezanje z vodnim curkom, rezanje z abrazivnim vodnim

curkom, materiali, abraziv, parametri, metodologija, primerjava

UDK: 621.91.04(043.2)

POVZETEK

Da bi podjetja v teh modernih časih bila konkurenčna, morajo iti v korak s časom. Ne gledajo

več samo na hitrost, ampak je vedno več povpraševanja po zmogljivosti in fleksibilnosti

obdelovalnih procesov. Še vedno ena najbolj priljubljenih postopkov rezanja, sta vsekakor

rezanje z laserjem in vodnim curkom. Kljub temu, da imata veliko prednosti in slabosti, pa sta

dva popolnoma različna postopka. [1]

Rezanje z laserjem je zelo hiter obdelovalni postopek, omejen z nekaterimi materiali in

debelino rezanja. Laserski žarek s pomočjo plina topi ali pa uparja material. Na drugi strani, je

rezanje z vodnim curkom postopek, kjer voda pod visokim pritiskom, skupaj z abrazivom

potuje proti obdelovancu, kjer erodira material in tako ustvarja rez.

V diplomski nalogi je prikazana primerjalna metoda, ki nam na podlagi rezultatov poda

ugotovitev, kateri obdelovalni postopek je bolj primeren glede na zahtevane želje in potrebe

kupca.

- VI -

DECISIONS MAKING METHODS FOR LASER OR WATER JET

CUTTING

Key words: laser cutting, water jet cutting, abrasive water jet cutting, materials, abrasive,

parameters, methodology, comparison

UDK: 621.91.04(043.2)

ABSTRACT

To be competitive in modern times, companies have to go with the time. In the field of

industry cutting, the focus is shifting away from only speedy cutting machines. More and

more companies today demand also power and flexibility in the cutting process. One of the

most popular cutting processes are definitely laser cutting and water jet cutting. Although they

have a lots of advantages and disadvantages, they are two completely different process. [1]

Laser cutting is a very fast processing method, which is limited to certain materials and

the thickness of the cut. The laser beam, with the help of the gas, melts or vaporizes the

material. On the other hand, water jet cutting is process, where water under high pressure,

along with the abrasive, travels toward the workpiece, where the material is eroded and so cut.

In this bachelor thesis, we will use the comparative method. With the results of the

comparison, we will get a conclusion, which method is better for the costumer.

- VII -

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ............................................................................................................................ - 1 -

1.1 Obstoječe stanje na področju diplomskega dela ........................................................ - 1 -

1.2 Namen diplomskega dela ........................................................................................... - 2 -

1.3 Cilji diplomskega dela ............................................................................................... - 2 -

2 OSNOVNI PRINCIPI DELOVANJA LASERJA ..................................................... - 3 -

2.1 Zgradba in delovanje laserja ...................................................................................... - 3 -

Lastnosti laserskega žarka ......................................................................................... - 4 -

Fokusiranje laserskega žarka .................................................................................... - 5 -

2.2 Osnovna delitev laserjev ............................................................................................ - 6 -

CO2 – laser ................................................................................................................ - 7 -

Excimer – laser .......................................................................................................... - 8 -

Neodimski – Nd:YAG – laser ..................................................................................... - 8 -

2.3 Obdelava z laserjem ................................................................................................... - 9 -

Lasersko sublimacijsko rezanje ................................................................................. - 9 -

Lasersko talilno rezanje ........................................................................................... - 10 -

Lasersko oksidacijsko rezanje ................................................................................. - 10 -

3 OSNOVE DELOVANJA VODNEGA CURKA ...................................................... - 11 -

3.1 Delitev in delovanje vodnega curka ........................................................................ - 12 -

Obdelava z vodnim curkom ..................................................................................... - 12 -

Obdelava z abrazivnim vodnim curkom .................................................................. - 15 -

3.2 Mehanizmi rezanja z AVC ...................................................................................... - 17 -

Mikromehanizem ...................................................................................................... - 17 -

Makromehanizem ..................................................................................................... - 18 -

3.3 Abrazivna sredstva ................................................................................................... - 18 -

4 PRIMERJAVA OBDELAVE Z LASERJEM IN VODNIM CURKOM .............. - 21 -

4.1 Obdelovalni parametri laserja .................................................................................. - 23 -

Laserska moč in rezalna hitrost ............................................................................... - 23 -

Gorišče laserskega žarka ......................................................................................... - 23 -

Plinski parametri pri laserskem rezanju .................................................................. - 24 -

4.2 Značilnosti obdelave z laserjem ............................................................................... - 25 -

4.3 Obdelovalni parametri vodnega curka ..................................................................... - 28 -

- VIII -

4.4 Značilnosti obdelave z vodnim curkom ................................................................... - 29 -

5 METODOLOGIJA PRIMERJAVE ......................................................................... - 33 -

5.1 Matrična analiza ....................................................................................................... - 33 -

5.2 Primerjava ................................................................................................................ - 34 -

Cena investicije ........................................................................................................ - 34 -

Kvaliteta obdelave ................................................................................................... - 34 -

Vpliv rezalne hitrosti ................................................................................................ - 35 -

Obdelava različnih materialov ................................................................................ - 35 -

Zanesljivost tehnologije ........................................................................................... - 35 -

6 SKLEP ......................................................................................................................... - 39 -

7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV IN LITERATURE ..................................... - 41 -

- IX -

KAZALO SLIK

Slika 1: Princip delovanja laserskega resonatorja [5] .......................................................... - 3 -

Slika 2: Prikaz razlike med naravno in lasersko svetlobo [5] ............................................... - 4 -

Slika 3: Geometrija fokusiranega laserskega žarka [5] ........................................................ - 5 -

Slika 4: Mehanizem rezanja pri laserskem talilnem rezanju [5] ......................................... - 10 -

Slika 5: Rudarjenje zlata z vodnim curkom [5] ................................................................... - 11 -

Slika 6: Shema nastanka vodnega curka [9] ....................................................................... - 12 -

Slika 7: Območja strukture vodnega curka [5] ................................................................... - 14 -

Slika 8: Shematski prikaz načinov ustvarjanja AVC [5]...................................................... - 15 -

Slika 9: Mehanizem odvzemanja materiala z vodnim curkom [11] ..................................... - 17 -

Slika 10: Primeri abrazivnih sredstev [5] ........................................................................... - 18 -

Slika 11: Levo - prebijanje 20 mm pločevine s CO2 laserjem; desno - rezanje 20 mm

pločevine z AVC [3] ............................................................................................ - 22 -

Slika 12: Lega gorišča pri laserskem rezanju: LEVO - lasersko talilno rezanje; DESNO -

lasersko oksidacijsko rezanje [5] ........................................................................ - 24 -

Slika 13: Slika prikazuje površine po rezanju z CO2 laserjem za različne obdelovalne

parametre; rezalno hitrost in rezalno moč [13] .................................................. - 26 -

Slika 14: Vpliv glavnih procesnih parametrov na učinkovitost rezanja pri AVC [5] .......... - 28 -

Slika 15: Glavni makroskopski elementi rezanja z AVC [5] ................................................ - 29 -

Slika 16: Slika prikazuje površine po rezanju z AVC za različne obdelovalne parametre;

rezalno hitrost in masni pretok abrazivnih delcev [13] ...................................... - 30 -

Slika 17: Opis kakovostnih razredov – relativna primerjava [5] ........................................ - 32 -

Slika 18: Tesno prileganje prvega izdelka na plošči 150 x 300 cm [17] ............................. - 37 -

Slika 19: Tesno prileganje drugega izdelka na plošči 150 x 300 cm [17] .......................... - 37 -

- X -

KAZALO TABEL

Tabela 1: Valovne dolžine nekaterih komercialnih laserjev [5] ............................................ - 7 -

Tabela 2: Opis kakovostnih razredov – absolutna primerjava [5] ...................................... - 32 -

Tabela 3: Točkovanje posameznih variant glede na parameter [14] .................................. - 33 -

Tabela 4: Poračunana vrednost točk variant glede na parameter [14] .............................. - 33 -

Tabela 5: Točkovanje posameznih variant glede na parameter .......................................... - 36 -

Tabela 6: Poračunana vrednost točk variant glede na parameter ...................................... - 36 -

- XI -

UPORABLJENI SIMBOLI

g - gravitacijski pospešek

π - matematična konstanta (pi)

Vsi ostali simboli, uporabljeni v diplomski nalogi, so obrazloženi neposredno v besedilu ali

pa pod izbranimi enačbami.

- XII -

UPORABLJENE KRATICE

3D - Tri-dimenzionalna razsežnost

VC - Vodni curek

AVC - Abrazivni vodni curek

DIN - Nemški inštitut za standardizacijo (Deutsches Institut für Normung)

ISO - Mednarodna organizacija za standardizacijo (International Organization for

Standardization)

EN - Evropski standard (European Standard)

SN - Norveški standard (Standards Norway)

CNC - Računalniško vodeno krmiljenje (Computerized numerical control)

- XIII -

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Obstoječe stanje na področju diplomskega dela

V konkurenčnem poslovnem okolju, razvoj novih tehnologij, vključno z napredkom in

uporabo le teh v praksi, uveljavlja uporabo več-kriterijskega postopka za izbiro ustreznih

tehnologij za obdelavo. [2]

Izbira ustreznih tehnologij je odvisna od številnih parametrov in spremenljivk. Posebej

pri malih in srednje velikih podjetjih, katera imajo majhno ali srednje veliko paleto izdelkov

in ponovljivosti le teh, so ti dejavniki odločilni za izbiro prave tehnologije, katera je

posledično povezana s stroški tehnološkega procesa. [2]

Abrazivni vodni curek in laserski žarek, sta eni izmed najbolj napredno razvitih

proizvodnih tehnologij. V industriji sta vse bolj uporabna zaradi številnih prednosti pred

drugimi običajnimi tehnikami rezanja. Postopka se dobro odrežeta predvsem v majhnih

serijah z velikim naborom različnih izdelkov. [3]

Lasersko rezanje se je v zadnjem času zelo razvilo, saj nudi zelo natančno rezanje

obdelovancev različnih materialov. Poglavitna prednost laserja je hitrost rezanja, seveda pa

ima tudi slabo stran, in sicer zelo visoke investicijske in obratovalne stroške. [1]

Rezanje z vodnim curkom je postopek, kjer koncentriran tanek curek vode, zmešan z

abrazivnim materialom (najpogosteje kremenov pesek) pod velikim pritiskom odnaša material

in tako naredi rez. S tem postopkom lahko režemo vse materiale, je zelo enostaven, in

neškodljiv za okolje. [1]

V poglavjih 2 in 3, sta obe tehnologiji podrobneje obrazloženi in opisani. V diplomski

nalogi sem s pomočjo metode odločanja raziskal, kateri obdelovalni postopek je primernejši

za uporabnika.


- 2 -

1.2 Namen diplomskega dela

Trenutno je na trgu na voljo veliko obdelovalnih postopkov, med katerimi lahko izbiramo.

Izredno pomembno postaja prilagajanje posameznih izdelkov, glede na zahteve, oziroma

potrebe kupca. Zato je pri obdelovalnih sistemih že skoraj zahtevana velika prilagodljivost in

sposobnost hitrega odziva. S pojavom sodobnih tehnologij, kot sta laserski razrez in vodni

curek, je omogočeno izdelovanje izdelkov kar najzahtevnejših oblik v najkrajšem možnem

času. [3]

V diplomski nalogi bom med sabo primerjal dva posebna obdelovalna procesa in sicer

rezanje z laserjem in vodnim curkom. V teoretičnem delu naloge, bom skušal podrobneje

opisati osnove delovanja posameznega postopka, ter njune lastnosti. V zaključku naloge, pa

bom s pomočjo metode odločanja primerjal oba postopka. V primerjavo bom vključil

najpomembnejše vplivne parametre za izbiro med postopkoma.

1.3 Cilji diplomskega dela

Cilji diplomske naloge so najprej predstaviti postopek posamezne obdelovalne tehnologije,

našteti in opisati različne tipe posamezne tehnologije.

V nadaljevanju navesti obdelovalne parametre posamezne tehnologije, raziskati in

opisati značilnosti obdelave in površine, rezane s posameznim postopkom.

Na koncu pa s pomočjo metode odločanja raziskati postopek primerjave, določiti

ustrezne parametre, po katerih se izvede primerjava, ter ugotovitve.


- 3 -

2 OSNOVNI PRINCIPI DELOVANJA LASERJA

Laser je naprava, v kateri se nakopičena energija lahko v trenutku sekunde sprosti v izredno

močnem curku svetlobe. Laserski curek koherentne svetlobe lahko z ustreznimi lečami in

optičnimi vlakni zberemo in usmerimo. Gostota te nakopičene energije je tako velika, da

lahko z njeno močjo varimo, režemo in vrtamo praktično vse vrste neprozornih materialov. To

so na primer: jeklo, aluminij, titan, papir, guma, poliamidi. Moč laserja dosega tudi do

100.000 kW/mm2. [4]

2.1 Zgradba in delovanje laserja

Kot smo že omenili, je laser optična naprava, katera seva koherentni snop fotonov. To

dosežemo tako, da aktivni medij postavimo med dve zrcali, kot prikazuje slika 1a. Vnos

energije v aktivni medij povzroči spontano emisijo svetlobe z dano valovno dolžino. Ko se

foton odbije od zadnjega zrcala in trči ob atom aktivnega medija, kateri odda identičen nov

svetlobni delec, nastane pojav stimulirane emisije, slika 1c. Med dvema zrcaloma neprekinjen

odboj novih svetlobnih delcev skozi aktivni medij ojača laserski žarek, slika 1d. Polprepustno

zrcalo pa se uporablja za usmeritev laserskega žarka izven aktivnega medija, prikazano na

sliki 1e.

Slika 1: Princip delovanja laserskega resonatorja [5]


- 4 -

Nekaj svetlobe se tako odbije nazaj v medij, ostali del, ki preide skozi zrcalo, pa tvori

laserski žarek. Resonator, ki se nahaja med dvema zrcaloma je funkcionalna enota, v kateri se

nahaja aktivni medij. [5]

Princip delovanja laserja je torej takšen, da atomi nekaterih plinov ali kristalov

prehajajo v energetsko višje stanje snovi, če jih obsevamo s svetlobo, z določeno valovno

dolžino. Iz takšnega neuravnovešenega stanja, se vračajo atomi v osnovni nivo in pri tem

oddajo veliko intenzivne svetlobe. [6]

Lastnosti laserskega žarka

Laserska svetloba se od naravne, ki jo proizvede recimo navadna žarnica, razlikuje po tem, da

je monokromatska, koherentna in da skoraj nima divergence (slika 2). Beseda monokromatska

se navezuje na žarek z določeno valovno dolžino, ki vpliva na energijo laserja in absorpcijo

laserske svetlobe v material, katerega obdelujemo. Koherentna laserska svetloba pomeni, da

je valovanje svetlobe kontinuirano in lahko doseže dolžino več metrov. Pri obdelavi nima

posebne vloge, je pa pomembna za meritve z laserjem. Divergenca oz. razširjanje žarka, ki

zapusti resonator, je minimalno, npr. za CO2 laser premera 20 mm, znaša 10 mm na razdalji

10 metrov od laserskega izvora. [5]

Slika 2: Prikaz razlike med naravno in lasersko svetlobo [5]


- 5 -

Fokusiranje laserskega žarka

Obliko laserskega žarka dobimo z uporabo ustreznih leč. Zaradi doseganja večje natančnosti

obdelave, želimo laserski žarek zbrati v čim manjšo točko, temu pravimo tudi fokusiranje. Pri

tem ne spremenimo moči žarka, ampak zgolj povečamo gostoto svetlobnega toka. [5]

Slika 3: Geometrija fokusiranega laserskega žarka [5]

Premer žarka d (mm) je v gorišču odvisen od valovne dolžine λ (nm), goriščne razdalje f

(mm) in vstopnega premera žarka D (mm), prikazan na sliki 3 in v enačbi 2.1:

𝑑 =4 ∙ 𝜆 ∙ 𝑓

𝜋 ∙ 𝐷

(2.1)

Z daljšo goriščno razdaljo, se veča tudi premer žarka v gorišču. Odvisno od debeline

materiala, ki ga režemo, je pomembna tudi dolžina, kjer je laserski žarek v fokusu oziroma na

goriščni razdalji l (mm). Na tej razdalji ima žarek približno enako jakost, odstopanja premera

so zgolj ± 5 %. Definiramo jo z enačbo 2.2:

𝑙 = (8 ∙ 𝜆

𝜋) (

𝑓

𝐷)

2

(2.2)


- 6 -

2.2 Osnovna delitev laserjev

Laserje v osnovi delimo glede na vrsto aktivnega medija, od katerega je odvisna valovna

dolžina laserske svetlobe. [5]

Poznamo:

- Plinske laserje, od katerih sta med bolj poznanimi He-Ne in CO2 laser z močjo do 40

kW.

- Laserje s trdim medijem, med njimi sta poznana rubinov in Nd:YAG laser moči do 4000

W.

- Excimer laserje, za delovanje uporabljajo nekatere reaktivne pline, kot sta klor in fluor,

pomešane z nekaterimi žlahtnimi plini (argon, ksenon ali kripton).

- Barvne laserje, kot aktivni medij uporabljamo tekoče raztopine ali zmesi organskih

barvil (rodamin 60).

- Polprevodniške laserje, znane tudi kot diodni laserji. Zaradi njihove velikosti in majhne

moči, jih uporabljamo na primer v čitalcih črtnih kod, laserskih tiskalnikih, ipd. [5]

Najbolj uporaben za rezanje v industriji je plinski CO2 laser, ki se z valovno dolžino

10,6 μm nahaja v infrardečem območju spektra svetlobe. Prepoznaven je po sistemu zrcal na

stroju, saj žarka s takšno valovno dolžino ni moč voditi po optičnih vlaknih. Poznamo še

laserje vrste Excimer, ki uporabljajo razne mešanice žlahtnih plinov. [5]

Najpogostejši laserji s trdim medijem so Nd:YAG, katerih valovna dolžina znaša 1,06

μm. Za razliko od plinskega CO2 laserja, lahko tu svetlobo vodimo po optičnih vlaknih, zato

te vrste laserjev pogosto vidimo na fleksibilnih strojih oziroma robotih. V zadnjem času se

vedno več uporabljajo Nd:YAG in polprevodniški diodni laserji. V tabeli 1 so prikazane

valovne dolžine najpogostejših laserjev. [5]


- 7 -

Tabela 1: Valovne dolžine nekaterih komercialnih laserjev [5]

Tip laserja Aktivni medij Valovna

dolžina (μm) Območje

Letnica

odkritja

Excimer

F2

ArF

KrF

0,157

0,193

0,248

UV

UV

UV

1975

Helij-Neon Ne 0,6328 Rdeče 1962

Nd:YAG Nd3+ 1,064 IR 1964

CO2 Ogljikov dioksid 10,64 IR 1964

CO2 – laser

CO2 laser predstavlja eno izmed najpomembnejših vrst laserja za kovinsko-predelovalno

industrijo, zaradi izredno velike moči laserskega žarka, ki preseže tudi 20 kW, in dobrega

izkoristka skrbi za širok spekter uporabe. Laserji z manjšo močjo, se uporabljajo praviloma za

graviranje ter označevanje materialov, močnejše laserje pa uporabljamo za vrtanje, varjenje in

seveda rezanje. [7]

Čeprav pravimo, da je aktivni medij plin CO2, je ta v bistvu zmes plinov, ki sestoji iz

CO2, helija (He), in dušika (N2), pod absolutnim tlakom 0,005 bar. Energijske prehode, ki so

nujni za delovanje laserja, zagotovimo preko kvantiziranih vibracijskih in rotacijskih oscilacij

molekul. [7] Oblike osciliranja znotraj molekul atomov so simetrične in zvijajoče. Molekula

lahko oscilira v katerem koli trenutku, v kakršni koli kombinaciji oscilacij. Molekula lahko

poleg vibracijske oscilacije, oscilira tudi rotirajoče, energije teh prehodov pa so kvantizirane.

[7] Razlike teh energij so majhne, zaradi tega je sevanje CO2 laserja v infrardečem področju

žarkov. [7]

Resonator je prepognjen, da ne zavzame toliko prostora, zato pa potrebuje tri dodatna

zrcala. Spodnje desno zrcalo je polprepustno. Ko laserski žarek doseže zadostno energijo,

potuje skozi to zrcalo, ter nato preko poševnega zrcala v rezalno glavo, kjer ga koncentrirajo

leče. Posebna zaslonka se med delovnimi premori zapre in prepreči izstop laserskemu žarku.

[7]


- 8 -

Excimer – laser

Štejemo ga v področje plinskih žarkov. »Excimer« oznaka je sestavljena iz dveh besed

»Excited dimer«, označuje pa dvoatomarne molekule brez stabilnega stanja. Tvorba molekule

je možna le v vzbujenem stanju.[7]

Po navadi je pri teh laserjih molekula sestavek žlahtnih plinov, kot so Ar, Kr in Xe, ter

halogenov F in Cl. Iz tega dobimo zmesi: ArF*, KrF*, XeCl* (* - oznaka za vzbujeno stanje).

Kot posebnost pri tem laserju velja omeniti, da ima aktivni samo zgornji – vzbujeni nivo,

spodnji nivo pa sploh ne obstaja. Pri razpadu vzbujenih molekul atoma na nevtralne atome

dobimo laserski žarek. [7]

V glavnem deluje kot pulzni laser ter dosega izjemne pulzne moči (do nekaj MW).

Čeprav ima ta laser slab izkoristek (1 do 2 %), ga lahko uporabljamo za obdelavo keramike in

umetnih snovi, pa tudi za obdelavo nekaterih kovin. [7]

Neodimski – Nd:YAG – laser

Spada med skupino laserjev, ki imajo ojačevalno sredstvo v trdnem stanju. Temelji na kristalu

itrij-aluminijevega-granata (Y3Al5O12). To so t. i. sintetični kristali, ki so v prejšnjem stoletju

postali zelo iskani zaradi uporabnosti pri laserjih. Nd:YAG laserji imajo veliko izhodno moč,

infrardečo svetlobo oddajajo pri valovni dolžini 1,064 μm. Moč jih je uporabiti tudi v

sunkovnem načinu s preklapljanjem resonatorja. Tako so že dosegli izhodno moč 250 MW v

sunkih, kateri so trajali 10 – 25 nanosekund. [8]

YAG laser je najpogosteje uporabljen v kvazi-kontinualnem oz. bolj znanem

impulznem režimu s hitrim ponavljanjem impulzov. Če se plin neodim kombinira s steklom,

dobimo sistem podoben impulznemu laserju. Neodimski stekleni laser je zelo priročen, saj

stekleno palico lahko naredimo v poljubni dimenziji, zato lahko poljubno dodajamo

ojačevalce, s katerimi ustvarimo površinske moči nad 106 MW. [8]

Nd:YAG laserji so zaradi uporabnosti zelo razširjeni v onkologiji, kozmetični medicini

in zobozdravstvu, pojavljajo pa se tudi v industriji rezanja, varjenja itd. [8]


- 9 -

2.3 Obdelava z laserjem

Obdelava z laserjem je termični postopek, pri katerem se del energije, v obliki svetlobe z

določeno valovno dolžino, v obliki toplote absorbira v obdelovanec, del se odbije, del pa

lahko tudi preseva skozenj. Absorbirana energija žarka se spremeni v toploto prek vibracij

molekularne zgradbe v materialu. Te vibracije v kristalni rešetki povzročijo povišanje

temperature na mestu interakcije. Če je energije dovolj, postanejo vibracije tako močne, da se

lahko molekularne vezi raztegnejo, mehanske vezi popustijo in material se začne taliti. Če

vezi še bolj segrevamo, to še bolj sprosti material, da začne izparevati. Z dovolj absorbcije se

para začne spreminjati v plazmo, katera lahko močno absorbira svetlobo, kar pa zmanjša

učinkovitost rezanja. Temu pojavu, ki se zgodi pri temperaturah med 10.000 in 30.000 °C, se

zato želimo izogniti. [5]

Učinkovitost laserske obdelave je v glavnem odvisna od termičnih, nekaj pa tudi od

optičnih lastnosti materiala, ni pa odvisna od mehanskih lastnosti materiala. Obdelujemo

lahko krhke, mehke, trde materiale, ki imajo ugodne termične lastnosti, pomembna sta

predvsem majhna toplotna prevodnost in dobra absorptivnost. Zaradi teh lastnosti se z

laserjem lahko obdeluje široko paleto materialov. [5]

Lasersko sublimacijsko rezanje

Pri laserskem sublimacijskem rezanju kovin, potrebujemo izjemno kratke pulze laserske

svetlobe, v mejah nekaj nanometrov in manj. Novejši stroji, namenjeni 3D izdelavi zagotovijo

tudi femto-sekundne pulze (10-15 s). Ob dotiku laserskega pulza z obdelovancem, se skoraj

ves material upari in pod pritiskom inertnega plina odstrani. Uporabljajo se plini, kot so dušik,

helij ali argon. [5]

Pri tem načinu rezanja dosegamo majhno hrapavost reza ter majhno toplotno prizadeto

območje, hitrosti rezanja pa so, v primerjavi z drugima dvema načinoma rezanja, dokaj

majhne. Energijsko je zelo potratno, izparilna toplota za npr. jeklo je 20-krat večja od talilne

toplote. Uporablja se pri rezanju umetnih materialov, od kompozitov do keramike, tudi za

rezanje lesa in celo papirja. [5]


- 10 -

Lasersko talilno rezanje

Pri tem načinu rezanja se material segreje in stali z laserskim žarkom, talina pa je s tokom

plina odnesena iz reza (slika 4). Pri tem ne pride do reagiranja med plinom in obdelovancem.

Kot rezalni plin se najpogosteje uporablja dušik in argon, s tlakom 10 do 20 bar. [5]

Poglavitna prednost tega načina rezanja je visoka kakovost površine reza, ki ni

oksidirana, vendar pa se (ne glede na uporabljen plin) na površini reza pojavi toplotno vplivno

območje. Dosegajo se nizke, vendar večje rezalne hitrosti kot pri sublimacijskem rezanju.

Uporablja se za rezanje predvsem visoko legiranih jekel, nerjavnih jekel, titanovih zlitin in

aluminija. [5]

Slika 4: Mehanizem rezanja pri laserskem talilnem rezanju [5]

Lasersko oksidacijsko rezanje

Kot rezalni plin pri tem načinu rezanja uporabljamo kisik ali mešanico le tega, ki vodi v

oksidacijo materiala oz. eksotermno reakcijo ali gorenje. To pa predstavlja dodaten vir

toplotne energije, kar nam omogoča večjo hitrost rezanja kot pri talilnem postopku. Tlak plina

se giblje okoli 1 do 6 bara in je odvisen od debeline materiala. Pri oksidacijskem laserskem

rezanju, rezalni plin ne odpihuje samo talino, ampak z njo tudi kemično reagira. Reakcija se

zgodi na vrhu reza, ko temperatura doseže temperaturo vžiga, pri tem se tvori oksid, ki

prekrije talino navzdol po rezu. Nastane oksidna plast, katera upočasni reakcijo in je eden od

možnih vzrokov za prelom brazd, ki nastanejo na površini reza. »Velja pravilo: hitrejše kot je

rezanje, manjši je vnos toplote v okolico reza in boljša je kakovost obdelave.« [5]


- 11 -

3 OSNOVE DELOVANJA VODNEGA CURKA

Obdelava z vodnim curkom je ne-konvencionalni proces, kjer material odnašamo z visoko

zgoščeno kinetično energijo. Že v preteklosti so Egipčani, kasneje že Rimljani, za odnašanje

materiala izkoriščali moč vode, z namenom pridobivanja zlata (slika 5). Razvoj tehnologije je

nato napredoval v uporabo z manjšimi curki. Razvile so se črpalke, katere so pri dovolj

velikih tlakih omogočale celo rezanje z vodnim curkom. Leta 1971 je bil v Združenih državah

Amerike razvit prvi primerek stroja za rezanje z vodnim curkom. [5]

Slika 5: Rudarjenje zlata z vodnim curkom [5]

Rezanje z abrazivnim vodnim curkom izkorišča visoko hitrostni curek vode za

pospešitev zelo trdih abrazivnih zrnc. Zaradi velike hitrosti in trdote, abrazivna zrnca

odnašajo material. Čeprav začetki uporabe abrazivnega vodnega curka segajo v leto 1982, je

postopek v proizvodnji uveljavljen šele v zadnjih 20ih letih. S tem postopkom lahko

obdelujemo skoraj vse vrste materiala, neodvisno od njihove sestave, strukture, trdote in

ostalih lastnosti. Največja prednost postopka je, da nimamo toplotno vplivnega področja,

obdelava je fleksibilna, hitrost rezanja je dokaj velika ter okolju prijazen postopek. [5]


- 12 -

3.1 Delitev in delovanje vodnega curka

V osnovi imamo dva sistema obdelave z vodnim curkom in sicer [5]:

- Obdelava z vodnim curkom (VC)

- Obdelava z abrazivnim vodnim curkom (AVC)

Obdelava z vodnim curkom

Vodni curek visoke hitrosti, se je kot novo industrijsko rezalno orodje pojavil v začetku

sedemdesetih let 20. stoletja. Curek nastane tako, da vodo potisnemo pod visokim pritiskom

(500 do 7000 bar) skozi šobo zelo majhnega premera (od 0,1 do 0,3 mm) prikazano na sliki 6.

[5]

Slika 6: Shema nastanka vodnega curka [9]

V šobi se tlačna energija pretvori v kinetično, in curek dobi hitrost med 500 in 900 m/s

(do 3200 km/h). A kljub tako visoki energiji, lahko s takšnim postopkom režemo samo

mehkejše materiale, kot so na primer umetne mase, tkanine, organska tkiva, ali pa

odstranjujemo rjo, barve, beton itd. [5]


- 13 -

Kinetično energijo vodnega curka Wk (N), lahko podamo z enačbo 3.1:

𝑊𝑘 =1

2∙ 𝑚𝑣𝑜 ∙ 𝑣2

(3.1)

mvo … masa dela vodnega curka (kg)

v … hitrost curka (mm/min)

Podamo lahko tudi energijski tok curka na časovno enoto, ali drugače povedano moč curka P

(W) (enačba 3.2), le da namesto mase vode uporabimo masni oz. volumski pretok vode Qvo

(m3/s). [5]

𝑃 =1

2∙ �̇�𝑣𝑜 ∙ 𝑣2 =

1

2∙ 𝜌 ∙ 𝑄𝑣𝑜 ∙ 𝑣2

(3.2)

ρ … gostota vode (kg/mm3)

ṁvo … masni pretok vode (kg/min)

Hitrost vodnega curka je za primer idealne nestisljive tekočine, izračunana po

Bernoullijevi enačbi (enačba 3.3). Ko vodo potiskamo skozi šobo, velja zakon o ohranitvi

energije, zato lahko pogledamo energijsko stanje na vstopu in izstopu iz šobe. [5]

𝑝1 +1

2𝜌1 ∙ 𝑣1

2 + 𝜌1 ∙ 𝑔 ∙ 𝑧1 = 𝑝2 +1

2𝜌2 ∙ 𝑣2

2 + 𝜌2 ∙ 𝑔 ∙ 𝑧2 (3.3)

ρ1, ρ2 … gostota vode (kg/mm3)

p1, p2 … tlak šobe (Pa)

v1, v2 … hitrost vode (mm/min)

z1, z2 … višina vode (mm)

Za enačbo upoštevamo naslednje poenostavitve: [5]

- tlak za šobo p2 je mnogo manjši od tlaka pred šobo p1 (p2 << p1 => p2 = 0)

- hitrost vode iz šobe na izstopu je mnogo večja od vode pred šobo (v2 >> v1 => v1 = 0)

- višinska sprememba vode je zanemarljiva (z1 ≈ z2)

- predpostavimo nestisljivost vode (ρ1 = ρ2)


- 14 -

Iz poenostavitve Bernoullijeve enačbe dobimo enačbo 3.4 za izračun idealne hitrosti vodnega

curka:

𝑣2 = √2 ∙ 𝑝

𝜌1

(3.4)

Ker pa idealni primeri v praksi skoraj ne obstajajo, moramo upoštevati še trenje v šobi,

za kar uvedemo hitrostni koeficient φ, ki zmanjša hitrost (enačba 3.5). [5]

𝑣 = 𝜑 ∙ 𝑣2 (3.5)

Hitrostni koeficient φ je podatek, ki je pridobljen z eksperimentom, odvisen predvsem

od geometrije šobe in za VC znaša od 0,88 do 0,95. [5]

Ko vodni curek izstopi iz šobe v zračno atmosfero, se zaradi različnih hitrosti medijev

pojavijo turbulentni tokovi ob površini curka, kateri neugodno vplivajo na delovanje curka.

To se opazi predvsem v razpršenosti z oddaljevanjem od šobe. [5]

Slika 7: Območja strukture vodnega curka [5]


- 15 -

Curek delimo po razpršenosti v tri območja (slika 7): izstopno območje (za natančnejšo

obdelavo, rezanje), prehodno območje (zaradi udarne moči kapljic uporaba za fragmentacijo

in čiščenje) ter robno območje. Z oddaljenostjo od šobe, se posledično spreminja uporabnost

vodnega curka. [5]

Obdelava z abrazivnim vodnim curkom

Rezanje z AVC je ne-konvencionalni obdelovalni proces, kateri uporablja vodni curek za

pospeševanje trdih abrazivnih zrnc, katera odnašajo material. V industriji se je pojavil v

začetku osemdesetih let 20. stoletja. Na način tvorjenja AVC, poznamo dve vrsti AVC;

suspenzijski AVC ter injekcijski AVC (slika 8). [5]

Suspenzijski AVC deluje podobno kot navadni VC, le da pri tem skozi šobo potuje

mešanica vode in abrazivov. Injekcijski AVC pa uporablja visoko hitrostni vodni curek za

pospeševanje abrazivnih zrnc. Prednost suspenzijskega AVC je v tem, da ima bolj definirano

in enakomerno obliko curka, kot slabo stran pa velja omeniti veliko obrabo orodja za

ustvarjanje curka. Prav zaradi tega se danes večinoma uporablja injekcijski tip AVC, ki je

preprostejši za uporabo, čeprav curek nima tako dobre geometrije kot suspenzijski. [5]

Slika 8: Shematski prikaz načinov ustvarjanja AVC [5]


- 16 -

V injekcijski rezalni glavi se ustvari visoko hitrostni VC, ko vodo potisnemo skozi šobo

premera 0,1 do 0,3 mm, z visokim pritiskom 50 do 700 MPa. Tlačna energija se pretvori v

kinetično in curek dobi hitrost 500 do 900 m/s. V mešalni komori se curku dodaja abraziv,

pod njo pa je nameščena fokusirna šoba (premera 0,5 do 1,2 mm), ki mešanico usmerja in

hkrati pospešuje. Rezalna glava deluje po principu injektorja, od tod tudi injekcijska rezalna

glava, kjer v mešalni komori zaradi velike hitrosti nastane podtlak, ki posesa abraziv v

komoro. Poleg abraziva je v komoro posesan tudi zrak, saj sistem ni nepredušno zaprt.

Kinetično energijo oz. hitrost AVC lahko določimo s pomočjo zakona o ohranitvi gibalne

količine (enačba 3.6): [10]

�̇�𝑎 ∙ 𝑣𝑎 + �̇�𝑣 ∙ 𝑣𝑣 + �̇�𝑧 ∙ 𝑣𝑧 = (�̇�𝑎 + �̇�𝑣 + �̇�𝑧)𝑣𝑎𝑣𝑐 (3.6)

kjer so ṁa, ṁv, ṁz (kg/min) masni pretoki in va, vv, vz (mm/min) hitrosti za abraziv, vodo in

zrak, vavc (mm/min) pa je hitrost AVC.

Sedaj predpostavimo nekatere poenostavitve:

- vstopna hitrost abraziva in zraka v komoro je v primerjavi hitrosti vode zanemarljiva

- masni pretok zraka je mnogo manjši od masnega pretoka vode in abraziva

Po nekaj izpeljavah dobimo enačbo 3.7 za idealno hitrost AVC:

𝑣𝑎𝑣𝑐 =𝑣𝑣

1 +�̇�𝑎

�̇�𝑣

(3.7)

Če upoštevamo še izgube v rezalni glavi je na koncu hitrost rezanja nekoliko manjša,

zato dodamo koeficient učinkovitosti mešanja η z vrednostjo 0,65 do 0,85, odvisno od

geometrije rezalne glave (enačba 3.8). [10]

𝑣𝑎𝑣𝑐 = 𝜂𝑣𝑣

1 +�̇�𝑎

�̇�𝑣

(3.8)


- 17 -

3.2 Mehanizmi rezanja z AVC

Mikromehanizem

Pri mikromehanizmu se v glavnem srečamo z erozijo trdih teles, kjer abrazivna zrna na mikro

ravni odvzemajo material. Na tej fazi poteka interakcija posameznega abrazivnega zrnca in

materiala obdelovanca, kot prikazuje slika 9. Kot posledica erozije, se nam na površini

obdelovanca pojavijo kraterji. Največ raziskav je bilo opravljenih na tako imenovani suhi

eroziji, kjer abrazivna zrna v zračni atmosferi zadenejo ob material. Zračni curek pospešuje

abraziv, ali pa prosto pade na preizkušanec. [10]

Slika 9: Mehanizem odvzemanja materiala z vodnim curkom [11]

O mehanizmu odvzema pri eroziji trdih delcev poznamo več teorij. Štirje različni

mehanizmi se uporabljajo za popis erozije trdih delcev.

- Rezanje, ki poteka preko prodiranja rezalnega robu abrazivnega zrna (mikro rezanje) ali

preko plastične deformacije.

- Utrujanje, zaradi ponovitvenih udarcev abrazivnih zrn.

- Krhki lom, ki omogoča odstranjevanje krhkejših materialov.

- Taljenje, nastane zaradi segretja ob trku abrazivnega zrna in materiala obdelovanca, kar

je posledica velike kinetične energije zrna, gnetenja materiala in trenja. [10]


- 18 -

Makromehanizem

Interakcija med AVC in obdelovancem poteka na makro nivoju, kjer deluje curek kot

množica abrazivnih zrn, imenujemo pa jo rezanje. Na obdelovancu opazimo značilne

makroskopske pojave, kot so ukrivljenost rezalne fronte, brazdavost površine reza ter

koničnost reza. Rezalna fronta ima v dveh dimenzijah obliko krivulje, katera ločuje ne odvzeti

material od odvzetega, v treh dimenzijah pa ima obliko žleba. Na rezalni površini je opaziti

značilen pojav nastajanja stopnice, ki se vzdolž rezalne površine ciklično pomika navzdol. To

nastajanje stopnice traja približno tako dolgo, kolikor curek potrebuje za pot ene dolžine

premera curka pri določeni hitrosti. [10]

3.3 Abrazivna sredstva

Za rezanje z AVC uporabljamo več abrazivnih peskov. Največ je v uporabi granat, v manjši

meri pa tudi olivin, žlindra, aluminijev oksid in kremenov pesek. Delimo jih v dve skupini:

oksidi (korund oz. aluminijev oksid, kremenov pesek oz. silicijev oksid) in silikati (granat,

olivin, cirkonijev silikat). Na sliki 10 so prikazani primeri nekaterih abraziv. [7]

Slika 10: Primeri abrazivnih sredstev [5]


- 19 -

Parametri abraziv, ki vplivajo na rezanje z AVC, so naslednji: [7]

- struktura,

- trdnost,

- trdota,

- oblika zrna,

- distribucija velikosti zrn.

Pri strukturi abrazivnega materiala, se osredotočamo predvsem na: [7]

- parametre kristalne rešetke,

- kristalografsko skupino in simetrijo,

- kemično sestavo,

- plastnost,

- vključke.

Abrazivni materiali so krhki, zato merimo njihovo trdoto, po navadi na dva načina: z

razenjem, kjer dobimo Mohsovo trdoto, in z vtiskovanjem, ki nam da Knoopovo trdoto.

Mohsov preizkus trdote temelji na lestvici desetih mineralov, kjer vsak mineral razi tistega, ki

je nižje od njega na lestvici, ne razi pa višje ležečih. Pri Knoopovem preizkusu pa merimo

presek vtisnjene zareze. [7]


- 20 -


- 21 -

4 PRIMERJAVA OBDELAVE Z LASERJEM IN VODNIM

CURKOM

Dandanes sta rezanje z laserjem in abrazivnim vodnim curkom že kar dobro uveljavljena

postopka, ki z ne-konvencionalnim principom odnašanja materiala uspešno nadomeščata

klasične postopke odrezavanja. Prednosti se pokažejo predvsem v hitrosti obdelave, ki je višja

kot pri klasičnih postopkih, natančno in kakovostno obdelani površini, včasih pa so razlog

tudi težko obvladljivi materiali, ki jih težko ali pa sploh ne moremo obdelati s klasičnimi

postopki. [3]

Ti tehnologiji sta primerni predvsem za manjše serije oziroma na področjih, kjer je

zahteva po fleksibilnosti orodja nujna. Široko področje obdelave nam odkriva tudi široko

paleto materialov. Zato je poznavanje materialov in njihovih lastnosti še toliko bolj

pomembno pri izbiri tehnologije rezanja. [3]

Čeprav sta si postopka po svoje dokaj podobna, pa imata povsem različen mehanizem

odnašanja (slika 11). Rezanje z laserjem je termični postopek obdelave, kjer s fokusiranim

žarkom dosežemo tolikšno gostoto energije, da se material segreje, stali in upari. Rezanje z

AVC pa sodi k mehanskim postopkom obdelave, kjer curek z dodatki abraziva z veliko

hitrostjo zapušča šobo in ob dotiku z obdelovancem erodira oz. odnaša material, brez kakršnih

koli toplotnih vplivov. [3]

Analiza odločanja je pogosto dokaj težka, saj obstaja veliko spremenljivk, ki jih je

potrebno upoštevati pri odločanju za najprimernejši postopek obdelave. Kovinsko-

predelovalna industrija, pa tudi končni uporabnik materiala, morajo upoštevati vsaj nekatere

od naslednjih področij: [12]

- rezalna hitrost,

- čistoča robov,

- stopnja zahtevane tolerance,

- število in vrsta kovin za rezanje,

- kapitalske naložbe,

- obratovalni stroški,

- velikost toplotno vplivne cone,

- dostop do sekundarnih obdelovalnih procesov


- 22 -

Slika 11: Levo - prebijanje 20 mm pločevine s CO2 laserjem; desno - rezanje 20 mm

pločevine z AVC [3]

Nobeden ne pozna pravega odgovora na vprašanje "Kateri sistem za rezanje kovin je

najboljši?" Dejavniki, ki so pomembni za neko kovinsko industrijo, se lahko razlikujejo od

tiste, katera dejavnike prilagodi glede na potrebe svojih strank. "Najboljši" proces rezanja

kovin je odvisen od materiala za rezanje in končne uporabe materiala. Noben sistem rezanja

pa ne more biti boljši od drugega v vseh področjih primerjave. [12]


- 23 -

4.1 Obdelovalni parametri laserja

Laserska moč in rezalna hitrost

Laserska moč ima tako prednosti kot slabosti. S povečanjem laserske moči, dobimo večje

rezalne hitrosti pri enaki debelini materiala ali pa večje globine rezanja pri enaki rezalni

hitrosti. Slaba stran povečanja moči pa je ta, da nam povzroča povečanje širine reza, zaradi

večjega vnosa toplote, pa se poslabša tudi kakovost površine ter povzroča prekomerno

zaokrožitev na vogalih izdelkov. Te težave je mogoče nekako omiliti s pulziranjem laserskega

žarka, tako lahko bolje nadziramo vnos energije v rezalno območje. Nd:YAG laser recimo

deluje v pulznem načinu ves čas rezanja. [5]

Rezalna hitrost zelo pomembno vpliva na kakovost in obliko reza. Z večjo rezalno

hitrostjo se zmanjša čas difuzije toplote v material in s tem je manjša toplotno vplivna cona.

Tudi rez je ožji zaradi krajšega časa vnosa energije na mesto rezanja. Pri laserskem rezanju je

zelo pomembno določiti optimalno rezalno hitrost, za vrsto in debelino materiala. Pri večji

hitrosti rezanja nastopi nepopolno izpihovanje taline, pri nižjih hitrostih pa se pojavi

prekomerno taljenje robu reza. [5]

Gorišče laserskega žarka

Med najpomembnejšimi parametri laserskega rezanja sta premer žarka v gorišču d in dolžina

gorišča l laserskega žarka. Zmanjšanje premera gorišča povzroči povečanje gostote moči, ki

vpliva na absorpcijo, ter zmanjša širino reza. Premer in dolžina žarka v gorišču, sta odvisna

od laserskega vira in uporabljenih leč. Daljša kot je goriščna razdalja, večja sta premer in

dolžina gorišča. Najprimernejša goriščna razdalja leče, ki jo izberemo za rezanje obdelovanca,

je odvisna od debeline le tega. Manjša goriščna razdalja omogoča večjo gostoto moči in

posledično večjo rezalno hitrost. [5]

Pri laserskem rezanju zelo težko dosegamo zelo globoke reze dobre kakovosti, posebej

zaradi širjenja žarka in večkratnih odbojev le tega. Pri talilnem laserskem rezanju je

pomembno, da je obdelovanec pretaljen po celotni globini. Lega gorišča se zato nahaja pod

površino, na približni globini 2/3 debeline obdelovanca. Pri laserskem oksidacijskem rezanju,

pa je lega gorišča na površini obdelovanca (prikazano na sliki 12). [5]


- 24 -

Slika 12: Lega gorišča pri laserskem rezanju: LEVO - lasersko talilno rezanje; DESNO -

lasersko oksidacijsko rezanje [5]

Plinski parametri pri laserskem rezanju

Curek rezalnega plina, kateri obteka laserski žarek, je pomemben za odstranjevanje taline iz

območja rezanja, saj hitreje kot je talina odstranjena, hitreje poteka samo rezanje. Sila plina na

površino taline, mora biti čim večja, odvisna pa je predvsem od hitrosti plina. Hitrost

plinskega curka krmilimo s tlakom plina, ob konstantnem premeru plinske šobe. Z večjim

tlakom se poveča tudi hitrost, s tem pa je večja tudi poraba plina. [5]

Odvisno od načina laserskega rezanja, uporabljamo dve tlačni področji. Nizkotlačno

področje od 1 do 6 bar se uporablja pri oksidacijskem rezanju (za rezanje debelejših

materialov, z manjšo rezalno hitrostjo uporabljamo tlake okoli 1bar, za tanjše obdelovance, z

višjo rezalno hitrostjo pa tlake do 6 bar). Višje tlake od 10 do 20 bar, pa se uporablja pri

talilnem rezanju z inertnim plinom. Tu pa potrebujemo čim večjo hitrost rezalnega plina, da

povečamo silo, s katero plin pritiska na talino. [5]

Plin, ki ga uporabimo pri laserskem rezanju, izberemo glede na vrsto materiala, ki ga

režemo. Kisik na primer uporabljamo za rezanje konstrukcijskih jekel, kjer oksidacija ni

preveč pomembna, je pa zelo pomembna čistoča plina. Pri legiranih jeklih, kjer oksidacija ni

želena, uporabljamo inertne pline. S tem se izognemo nastanku žlindre, ki vsebuje zelo trde

kromove okside. Pri rezanju nekovinskih materialov lahko uporabljamo tudi zrak, saj je

njegova vloga predvsem izpihovanje uparjenega materiala in kapljic taline. [5]


- 25 -

4.2 Značilnosti obdelave z laserjem

Natančnost rezanja z laserjem je povezana s kakovostjo reza. Običajno so kakovostni razredi

že definirani s strani proizvajalcev laserskih strojev, saj je težko enovito popisati površino

reza. Najbližje enovitemu popisu kakovosti laserskega rezanja se približa nemški standard

DIN 2310/1-6, ki popiše kakovost reza za termične postopke rezanja. Ker je bil standard za

rezanje z AVC izpeljan iz standarda za termične postopke, lahko kot oceno kakovosti

uporabimo podobne kriterije, pri čemer moramo zaradi drugačnega principa rezanja

upoštevati še toplotne vplive na površino. Površina reza je valovita in brazdava, koničen rez

in prisotne napake na vogalih ter vhodih in izhodih v konturo. Srh nastane predvsem kot

posledica nezadostnega izpihovanja taline, kar se pokaže kot ponovno strjen material na

spodnjem robu reza. [5]

Z inženirskega pogleda je najpomembnejša kakovost rezalnega robu. Ocenimo jo

vizualno ali pa izmerimo hrapavost površine, kar je bolj objektivno merilo. Podobno kot pri

rezanju z AVC je površina v zgornjem delu reza gladka in se proti dnu slabša, po navadi

vsebuje tudi brazde. Nastanek brazd lahko zmanjšamo s sprotnim spreminjanjem toka plina in

pulziranjem z višjimi frekvencami. Če tanjše obdelovance režemo s konstantno lasersko

močjo, dosežemo bolj gladko površino. Večja moč rezanja omogoča boljšo hrapavost

površine v spodnjem delu reza. [5]

Hrapavost površine je odvisna predvsem od kemične sestave materiala, njegovih

lastnosti in debeline, ter parametrov procesa rezanja. Na hrapavost površine vpliva tudi

intenzivnost odstranjevanja staljenega materiala iz območja rezanja. Z optimizacijo rezalnih

parametrov, se približamo relativno gladki površini brez ostankov srha staljenega materiala.

Na sliki 13, so prikazane površine po rezanju z laserjem, za različne obdelovalne parametre.

[5]


- 26 -

Slika 13: Slika prikazuje površine po rezanju z CO2 laserjem za različne obdelovalne

parametre; rezalno hitrost in rezalno moč [13]

Zraven samega rezalnega procesa, lahko na kakovost površine vplivajo razna nihanja v

procesu, katera se pokažejo v znatnem znižanju kakovosti rezane površine, kot je na primer

žlebljenje. To je lahko posledica vplivov kot so: [5]

- nihanje tlaka rezalnega plina povzroča izrazito žlebljenje,

- onesnaženost rezalnega plina; pri rezanju z majhnim tlakom kisika povzroča slabšo

eksotermno reakcijo, pri rezanju z dušikom pa oksidacijo,

- nihanje odmika rezalne glave od obdelovanca; sprememba goriščne razdalje in tokovnih

razmer rezalnega plina,

- slaba soosnost laserskega žarka in šobe rezalnega plina lahko povzročijo v nekaterih

smereh rezanja več srha,

- nihanje gorišča in laserske moči, ki je posledica spremembe temperature na optiki,

umazane leče, dima in prašnih delcev na optični poti,

- sprememba rezalne hitrosti na začetku in koncu rezanja povzroči napake na vogalih in

vhodih/izhodih na konturo.


- 27 -

Problem kakovosti površine je tudi srh, ki nastane zaradi nabiranja strjene taline na dnu

reza. Pogosto se pojavi predvsem pri rezanju s kisikom in je zelo krhek, ker je prekrit z

raznimi oksidi. Z uporabo inertnih plinov, se ta pojav precej zmanjša, kar prepreči tudi

oksidacijo. Ker je pri debelejših obdelovancih srh težje preprečiti, moramo paziti na gostoto

moči reza na dnu rezane površine. Srh je odvisen tudi od samega materiala, ki ga režemo. Pri

konstrukcijskih jeklih, na primer ni opaziti znatnega srha, pri nerjavnem jeklu in aluminiju, pa

je ta pojav precej pogost. [5]

Problem laserskega rezanja je tudi toplotno vplivno področje, ki ga sestavlja pretaljen in

ponovno strjen material. Nekaj staljenega materiala ostane na rezani površini, ker ga rezalni

plin ne odstrani popolnoma (govorimo o debelini le nekaj μm). Zaradi hitrega ohlajanja je

lahko ta plast materiala tudi do dvakrat bolj trda od osnovnega materiala. Pri rezanju s

kisikom imamo toplotno vplivno cono globjo, saj površina materiala gori in ustvarja še

dodatno toploto. [5]


- 28 -

4.3 Obdelovalni parametri vodnega curka

Pri vodnem curku ločimo obdelovalne parametre v dve skupini.

Prva skupina ima vpliv na kinetično energijo curka oziroma na energijsko stanje AVC.

V mislih imamo predvsem masni pretok v curku in njegovo hitrost. Večja kot sta le ta

parametra, oziroma večja kot je kinetična energija, več materiala bo odvzetega. Posledično je

globina rezanja, ki je pokazatelj učinkovitosti rezanja, večja. Pomembnejša predstavnika teh

parametrov sta tlak vode, kateri se navezuje na premer vodne šobe in pretok vode, ter masni

pretok abraziva. [7]

Druga skupina parametrov pa je povezana s časom interakcije med AVC in materialom

obdelovanca. Z daljšim časom bo odvzetega več materiala. Kot glavni predstavnik te skupine

je podajalna rezalna hitrost. Manjša je hitrost rezanja, daljši bo čas interakcije in posledično

odvzetega več materiala. Na sliki 14 je prikazan vpliv spreminjanja tlaka vode, masnega

pretoka abraziva in podajalne hitrosti rezanja na učinkovitost in kvaliteto odrezane površine.

Če povečamo tlak v šobi enakega premera, se poveča hitrost curka in s tem pretok vode. Tako

je dosežena večja učinkovitost. Podobno velja za masni pretok abraziva, saj z večanjem

pretoka povečamo kinetično energijo AVC, le da smo v tem primeru omejeni s sposobnostjo

pospeševanja abraziva. Pri preveliki količini abraziva, lahko pride do učinka dušenja, lahko pa

celo do zamašitve. Zato ima vsaka rezalna glava svoj optimalni predpisan masni pretok

abraziva, ki da največjo kinetično energijo AVC ter učinkovitost. [5, 7]

Slika 14: Vpliv glavnih procesnih parametrov na učinkovitost rezanja pri AVC [5]


- 29 -

4.4 Značilnosti obdelave z vodnim curkom

Rezanje z AVC spada poleg laserskega, plazemskega in plamenskega rezanja, ter žične

elektro-erozije v skupino postopkov konturnega rezanja. Poglavitna prednost AVC je

obdelava raznovrstnih materialov in odsotnost toplotno vplivnega področja. Največja

pomanjkljivost rezanja z AVC pa je manjša natančnost rezanja, zaradi česar je velikokrat

omejena njegova uporabnost. [5]

Razvoj AVC tehnologije se gradi predvsem na izboljšanju natančnosti in miniaturizacije

curka. Glavni vpliv na natančnost stroja je predvsem geometrijska oblika reza. Njegovo

obliko opišemo z brazdavostjo površine in koničnostjo reza, katera je definirana ali z

naklonom rezane površine ali pa z razmerjem zgornje in spodnje širine reza. Za boljšo

natančnost, je potrebno čim bolj zmanjšati ti dve značilnosti reza. Glavne značilnosti reza na

obdelovancu so prikazane na sliki 15, to so ukrivljenost rezalne fronte, brazdavost ter

koničnost reza. [5]

Slika 15: Glavni makroskopski elementi rezanja z AVC [5]

Rezalna fronta ima v dveh dimenzijah obliko krivulje, ki loči odvzet material od

osnovnega, v treh dimenzijah pa obliko žleba. Na fronti je pogost pojav nastanek stopnice, ki

se ciklično pomika navzdol po rezalni fronti. Cikel nastanka stopnice traja približno toliko,

kolikor potrebuje curek za pot dolžine enega premera curka pri neki hitrosti. Na sliki 16 so

prikazane površine po rezanju z AVC za različne obdelovalne parametre. [5]


- 30 -

Slika 16: Slika prikazuje površine po rezanju z AVC za različne obdelovalne parametre;

rezalno hitrost in masni pretok abrazivnih delcev [13]

Površina obdelanega obdelovanca z AVC, ima značilno brazdasto teksturo. Brazde so

ukrivljene v smeri nasproti gibanja curka, ukrivljenost brazd pa je odvisna predvsem od

jakosti AVC in hitrosti rezanja določene debeline in vrste materiala. Pri določanju

ukrivljenosti brazd, je običajno najpomembnejši parameter horizontalna razdalja med

zgornjim in spodnjim delom brazde. Globina brazd se povečuje z oddaljitvijo od zgornjega

roba reza, kar pomeni večjo valovitost površine v spodnjem delu reza. Brazde nastanejo

predvsem kot posledica stopnic na rezalni fronti. [5]


- 31 -

Koničnost reza TR je definirana kot razmerje med zgornjo širino reza bz (mm) in spodnjo

širino reza bs (mm): [5]

𝑇𝑅 =𝑏𝑧

𝑏𝑠

(4.1)

Lahko pa jo definiramo tudi z naklonom površine reza φ:

𝜑 = arctan (𝑏𝑧 − 𝑏𝑠

2ℎ)

(4.2)

kjer je h (mm) debelina obdelovanca. [5]

Pri rezanju z AVC je koničnost neločljivo povezana z brazdavostjo na površini reza.

Večja kot je brazdavost površine, večja bo tudi koničnost reza. Optimalno obliko reza za

določeno debelino in vrsto materiala dosežemo, ko bosta zgornja in spodnja širina reza enaki.

V praksi jo dosežemo z določitvijo optimalne hitrosti vopt. [5]

Kot je že bilo omenjeno je natančnost obdelave ena največjih slabosti rezanja z AVC.

Manjši stroji dosegajo natančnost do ± 0,1 mm, pri večjih strojih pa je natančnost slabša. Z

uvedbo 5-osnih strojev in kompenzacijo reza, je moč doseči natančnost do ± 0,02 mm. Za

lažjo definicijo povezanosti med natančnostjo in kakovostjo rezanja, so uvedli standard SN

214001, kateri temelji na standardu za rezanje s termičnimi postopki EN ISO 9013:2002. Pet

kakovostnih razredov, prikazanih na sliki 17, je tako definiranih glede na: [5]

- hrapavost površine,

- koničnost reza,

- napako vogala,

- napako vhod/izhod s konture.


- 32 -

Slika 17: Opis kakovostnih razredov – relativna primerjava [5]

Hrapavost površine odrezane z AVC je najslabša na spodnjem delu obdelovanca, zato

se tam opravlja tudi meritev hrapavosti Ra. Napaka vogala j predstavlja odstopanja od

imenske konture na zgornji in spodnji strani obdelovanca. Napake na konturi se pojavijo

zaradi okroglosti vodnega curka, netočne dimenzije curka, ter zaostajanja rezalnega medija.

[5]

Standard je v tabeli 2 prikazan tudi s številčno absolutno primerjavo, glede na

predhodno opisane definicije. Vidi se, da je sama kakovost precej odvisna od debeline

materiala, ki ga režemo. [5]

Tabela 2: Opis kakovostnih razredov – absolutna primerjava [5]

Razred Ra [μm] Δ [mm] J [mm] t1/t2 Debelina [mm]

Q5 3,2 < 0,05 < 0,25 < 0,1 15

Q4 6,3 < 0,1 < 0,7 < 0,25 25

Q3 12,5 < 0,2 < 1,5 < 0,5 40

Q2 25 < 0,3 < 3,0 < 1,0 80

Q1 50 > 0,3 > 3,0 > 1,0 300


- 33 -

5 METODOLOGIJA PRIMERJAVE

5.1 Matrična analiza

Matrična analiza je zelo enostavna in uporabna metoda, ki pomaga pri odločanju. Uporabna je

predvsem tedaj, kadar lahko izbiramo med veliko alternativami in imamo mnogo različnih

vplivnih faktorjev, ki jih lahko upoštevamo. [14]

Matrična analiza je kot neke vrste matrika oz. tabela. V vrsticah so prikazane alternative

oziroma različne variante, v stolpcih pa so navedeni različni parametri. Vsaka varianta se za

vsak dejavnik ocenjuje po kriteriju presoje, ter točkuje od 0 (slabo) do 5 (zelo dobro). Ni

nujno, da bo vsaka možnost različno točkovana. Če nobena varianta ni dobra za določen

parameter, so lahko vse možnosti ocenjene z 0. [14]

Pomembnostni faktor W je določen podobno, in sicer s številkami od 0 do 5, kjer 0

pomeni popolnoma nepomembno, 5 pa pomeni zelo pomembno. Vsaka kombinacija

varianta/parameter nam poda neko vrednost, ki jo pomnožimo s pomembnostnim faktorjem.

Na koncu seštet rezultat vodoravnih vrednosti, nam poda celovito oceno za vsako varianto.

Rezultat z najvišjim seštevkom točk je najboljša izbira. [14]

V tabeli 3 in 4 je predstavljen primer matrične analize.

Tabela 3: Točkovanje posameznih variant glede na parameter [14]

Parameter 1 Parameter 2 Parameter 3 Skupaj

Pomembnostni

faktor W

Varianta 1 2 3 1

Varianta 2 2 2 3

Varianta 3 3 1 0

Tabela 4: Poračunana vrednost točk variant glede na parameter [14]

Parameter 1 Parameter 2 Parameter 3 Skupaj

Pomembnostni

faktor W 4 5 2

Varianta 1 8 15 2 25




- 34 -

5.2 Primerjava

Primerjavo med obema obdelavama sem izvedel s pomočjo matrične analize, katera je

opisana v poglavju 5.1. Žal nisem imel možnosti izvesti primerjave fizično v kakšnem

podjetju, zato nisem imel dosti oprijemljivih podatkov in sem si moral pomagati s podatki iz

spleta. V primerjavo sem zajel naslednje parametre:

Cena investicije

Nakup laserskega sistema je povezan z visokim kapitalom. Sam laser lahko stane do nekaj sto

tisoč evrov. Dodatni stroški, kot so hladilni sistem, napajalni del, sistem za vodenje žarka in

varnostna oprema lahko dosežejo tudi vrednost osnovne enote – resonatorja. Za primer 4 kW

CO2 laserja, znašajo skupni investicijski stroški 515.000 evrov. [3]

Za primer 350 MPa AVC sistema z 2-osnim podajalnim sistemom znašajo skupni

investicijski stroški približno 150.000 evrov. Z uporabo podajalnih miz lahko povečamo

stopnjo produktivnosti in zmanjšamo pripravljalne čase. Prav tako lahko povečamo

produktivnost z uporabo več rezalnih glav, katere stanejo približno od 10.000 do 14.000 evrov

na glavo. [3]

Splošno je investicija laserja 3-5 krat večja od vodnega curka, zelo drago je tudi

vzdrževanje, poraba električne energije in plinov je velika, prav tako vzdrževanje optike ni

poceni. Operativni stroški vodnega curka pa so lahko tudi dvakrat višji, odvisno od vrste

abraziva, ki ga uporabljamo. [15]

Kvaliteta obdelave

Kvaliteta obdelave je odvisna predvsem od posamezne tehnologije rezanja. S sodobnimi

rezalnimi postopki je kvaliteta reza občutno izboljšana (pri čemer mislimo predvsem na

hrapavost), kakor tudi dimenzijske točnosti obdelovancev. Na kvaliteto reza pri laserskem

rezanju vpliva rezalna hitrost, na obliko reza pa predvsem lega fokusa laserskega žarka.

Kvaliteta reza pri obdelavi z AVC pa je predvsem odvisna od hitrosti rezanja. Rez bo

kvalitetnejši pri manjši hitrosti rezanja. [16]


- 35 -

Vpliv rezalne hitrosti

Kot smo že omenili v prejšnjih poglavjih, rezalna hitrost pomembno vpliva na kakovost in

obliko reza, deformacijo obdelovanca ter zmanjšuje strošek reza. Pri laserjih je večja rezalna

hitrost ugodna predvsem pri ožjih obdelovancih, saj zmanjša toplotno vplivno področje, pa

tudi natančnost je boljša zaradi ožjega reza, kot pri vodnem curku. Prekoračitev rezalne

hitrosti pomeni, da pri rezanju ne prodremo obdelovanca, kar nam da nepopolni rezultat

rezanja. Pri AVC je hitrost rezanja odvisna od vrste materiala, njegove debeline, ter moči

stroja in velikosti šobe. Rezanje z vodnim curkom je konkurenčno ostalim postopkom šele od

debeline 10 mm naprej. Hitrost rezanja je eden največjih vplivnih faktorjev, kar se tiče cene

razreza. [16]

Obdelava različnih materialov

Na splošno imajo kovine ugodne termične in optične lastnosti za lasersko obdelavo, vendar pa

je ekonomičnost laserskega rezanja odvisna od prave izbire moči in tipa laserskega žarka.

Termične lastnosti materiala določajo zahtevano moč vpadnega žarka, da dosežemo želeno

globino rezanja materiala. Nekatere kovine, kot so baker, Al-zlitine in medi, imajo nizko

absorptivnost za sevanje CO2 laserjev (pravimo, da so refleksni materiali), zato se večina

energije vpadnega žarka odbije. Problem obdelave se pojavi tudi pri kompozitnih materialih.

Zato naštete materiale učinkoviteje obdelujemo z Nd-YAG laserji ali AVC. [3]

Materiale, ki jih težko obdelujemo z laserji, enostavneje obdelujemo z AVC. Pravzaprav

lahko s pravilno izbiro ustreznega abraziva obdelujemo vsak material. Fokusiranje žarka pri

laserskem rezanju omejuje debelino materiala, ki ga lahko režemo. Z AVC lahko pri nizkih

podajalnih hitrostih obdelujemo tudi zelo debele obdelovance. Uporaba hladnega rezalnega

orodja, v primeru AVC, omogoča obdelavo brez toplotno vplivnega področja. S tem

prihranimo na času in denarju za poobdelavo. [3]

Zanesljivost tehnologije

Zanesljivost obeh tehnologij ni samo pričakovana, ampak zahtevana. Z ekonomskega vidika

nudita obe tehnologiji prednosti pred drugimi postopki, saj odpravljata stroške, povezane z

obrabo in menjavo orodja, odpravljeni so zastojni časi za menjavo in usmerjanje orodja,

enostavna integracija v sisteme CNC, gnezdenje izdelkov je tesnejše, kar izboljša izkoristek

materiala, ipd. [3]


- 36 -

Na podlagi naštetih parametrov, sem poskušal izdelati primerjavo z matrično analizo.

Točke za posamezni parameter, kot tudi za pomembnostni faktor, sem dodelil na podlagi

logičnih dejstev po lastni presoji. V tabeli 5 sem dodelil točke v smislu, kakšen vpliv ima

posamezni parameter na dano tehnologijo, v tabeli 6, pa sem dodelil točke pomembnostnemu

faktorju W, glede na pomembnost posameznega parametra. Nato sem pomembnostni faktor

množil z vsakim parametrom posamezne tehnologije, dobljene rezultate pa sem nato

vodoravno seštel, ter dobil končno oceno primerjave.

Tabela 5: Točkovanje posameznih variant glede na parameter

Cena

investicije

Kvaliteta

obdelave

Vpliv

rezalne

hitrosti

Obdelava

različnih

materialov

Zanesljivost

tehnologije Skupaj

ocena

Pomembnostni

faktor W

LASER 2 3 3 4 4

VODNI

CUREK 4 3 2 5 4

Tabela 6: Poračunana vrednost točk variant glede na parameter

Cena

investicije

Kvaliteta

obdelave

Vpliv

rezalne

hitrosti

Obdelava

različnih

materialov

Zanesljivost

tehnologije Skupaj

ocena

Pomembnostni

faktor W 4 3 4 2 5

LASER 8 9 12 8 20 57

VODNI

CUREK 16 9 8 10 20 63

S pomočjo analize sem ugotovil, da če bi se odločali za enega izmed zgornjih

obdelovalnih postopkov, bi se morali odločiti za postopek vodnega curka, saj je na koncu

zbral večje število točk. Ker pa v analizi niso zajeti vsi parametri, pa je takšna odločitev

relativna. Laserski in razrez z vodnim curkom imata oba svoje prednosti in slabosti, zato ne

moremo zagotovo trditi, da je en proces boljši od drugega.


- 37 -

Zanimiv je tudi članek, ki je nastal iz primerjave rezalnih plošč, na konferenci združenja

industrij in proizvajalcev metalnih izdelkov v Orlandu [17]. Glavna tema konference je bila,

katera tehnologija je najprimernejša za rezanje kovin. Na žalost pa odgovora na to vprašanje

ni mogoče zajeti v enem preprostem stavku, pač pa je odvisen od kovine, katero bomo rezali,

njene debeline, kakšno kvaliteto zahteva stranka ter kako hitro mora biti delo opravljeno. [17]

Primerjavo so izvajali s štirimi tehnologijami, in sicer rezanje s kisikom, plazmo,

laserjem in vodnim curkom. Odločili so se rezati dva različna končna izdelka, prvi je bil

pravokotna plošča s tremi izvrtinami, drugi pa je bil zobnik z luknjo na sredini, kot je

prikazano na slikah 18 in 19. Oba izdelka so izrezali iz jekla in aluminija v različnih

debelinah; 1,5 mm, 12,7 mm in 25,4 mm. [17]

Slika 18: Tesno prileganje prvega izdelka na plošči 150 x 300 cm [17]

Slika 19: Tesno prileganje drugega izdelka na plošči 150 x 300 cm [17]


- 38 -

K obratovalnim stroškom so vključili potrošni material, plin, elektriko in načrtovano

vzdrževanje, stroški dela niso bili vključeni. Stroške kapitala so razdelili v dva različna

scenarija: dvoletni najem pri 2000 obratovalnih urah na leto, ki zajema eno izmensko delo in

šestletni najem pri 6000 obratovalnih urah na leto, ki pokriva tri izmensko delo (24 ur na dan).

[17]

Pred potekom primerjave so postavili dve pravili: [17]

- Določanje o postopku rezanja se izvede glede na ceno izdelka ter kvaliteto reza izdelka,

- Stranka odloča o kakovosti izdelka.

Tako so se udeleženci primerjave strinjali, da glede na pogonski sistem, laser in vodni

curek podata najvišjo stopnjo natančnosti izdelka.

Pri prvem izdelku se je laser izkazal z najkrajšim časom izdelave pri tanki plošči

aluminija in jekla, vodni curek pa se je izkazal predvsem pri rezanju aluminija. Pri rezanju

drugega izdelka je bilo nekoliko bolj zapleteno za nekatere tehnologije rezanja, vendar so

skupni rezultati bili podobni kot pri prvem izdelku. [17]

Glede stroškov izdelka, je bilo rezanje z laserjem cenovno ugodneje pri rezanju jekla,

medtem ko je bil vodni curek cenovno ugodnejši za rezanje aluminija. [17]


- 39 -

6 SKLEP

V diplomski nalogi sta predstavljena dva različna posebna postopka rezanja. Prikazal sem

njuno delovanje, delitev in posebne lastnosti posameznega postopka. Raziskal sem tudi

nekatere prednosti in slabosti obeh postopkov. V nadaljevanju sem opisal tudi obdelave obeh

postopkov in s slikami prikazal rezane površine obdelovancev s posamezno obdelovalno

tehniko.

Primerjava matrične analize temelji predvsem na primerjanju različnih ključnih

parametrov obdelovalnih postopkov. Izdelana tabela je podala rezultat, ki kaže, da je glede na

predhodno določene parametre, boljša obdelava z vodnim curkom.

Kot je bilo raziskano v primerjavi, sta si postopka obdelave zelo podobna po področju

uporabe, zato je izbira toliko težja. Pri odločanju moramo vedeti predvsem, katere materiale

nameravamo rezati in kakšne debeline le teh, ali so dovoljene strukturne spremembe v bližini

reza, kakšna odstopanja so dovoljena, itd. Vsak stroj ima svoje prednosti in slabosti, zato se

pri nabavi moramo osredotočiti predvsem na naše potrebe in zmožnosti.


- 40 -


- 41 -

7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV IN LITERATURE

[1] Laser Cutting vs. Water Jet Cutting. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.texasmetaltech.com/metal-fabrication-information/laser-cutting-vs-water-

jet-cutting [13. 9. 2015]

[2] Comparative analysis of abrasive waterjet (AWJ) technology with selected

unconventional manufacturing processes. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.researchgate.net/publication/216307802_Comparative_analysis_of_abrasive

_waterjet_(AWJ)_technology_with_selected_unconventional_manufacturing_processes

[13. 9. 2015]

[3] Ekonomičnost rezanja z laserjem in abrazivnim vodnim curkom [svetovni splet].

Dostopno na WWW: http://www.irt3000.si/data/clanki/2006/Tanja_tematski_sklop.pdf

[2. 9. 2015]

[4] Jakopič Franc, Plazar Slavko. Tehnologija odrezovanja kovin : učbenik za predmet

Tehnologija. Ljubljana : Zavod Republike Slovenije za šolstvo, 2001.

[5] Valentinčič Joško, Orbanič Henri, Kramar Davorin, Junkar Mihael. Alternativne

tehnologije. Ljubljana : Fakulteta za strojništvo, 2012.

[6] Čuš Franci. Visokohitrostno rezanje in posebni postopki obdelav. Maribor : Fakulteta za

strojništvo, 2004.

[7] Kuzman Karl (ur.). Moderno proizvodno inženirstvo : priročnik. Grosuplje : Grafis

Trade, 2010.

[8] Oprešnik Tomislav. Optimiranje rezalnih parametrov optičnega laserja VAR-LASER

HFL015: diplomsko delo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2013.

[9] [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

https://encrypted-

tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS35RWF7z7dNU72Nty981VErOzLdE_l5yQc

WkA7uifmF0yFo-kWww [2. 9. 2015]

[10] Rošer Robert. Visokohitrostni laserski razrez materiala: magistrsko delo. Maribor:

Fakulteta za strojništvo, 2011.

[11] Obdelava z vodnim in abrazivnim vodnim curkom. [svetovni splet]. Dostopno na

WWW: http://lab.fs.uni-lj.si/lat/uploads/it2/predavanja-AVC.pdf [2. 9. 2015]

[12] Comparison of primary metal cutting processes. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.teskolaser.com/metal_cutting.html [2. 9. 2015]

http://www.texasmetaltech.com/metal-fabrication-information/laser-cutting-vs-water-jet-cutting

http://www.texasmetaltech.com/metal-fabrication-information/laser-cutting-vs-water-jet-cutting

http://www.researchgate.net/publication/216307802_Comparative_analysis_of_abrasive_waterjet_(AWJ)_technology_with_selected_unconventional_manufacturing_processes

http://www.researchgate.net/publication/216307802_Comparative_analysis_of_abrasive_waterjet_(AWJ)_technology_with_selected_unconventional_manufacturing_processes

http://www.irt3000.si/data/clanki/2006/Tanja_tematski_sklop.pdf

https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS35RWF7z7dNU72Nty981VErOzLdE_l5yQcWkA7uifmF0yFo-kWww



http://lab.fs.uni-lj.si/lat/uploads/it2/predavanja-AVC.pdf

http://www.teskolaser.com/metal_cutting.html


- 42 -

[13] Comparison of surface roughness quality created by abrasive water jet and co2 laser

beam cutting [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://connection.ebscohost.com/c/articles/80418054/comparison-surface-roughness-

quality-created-by-abrasive-water-jet-co2-laser-beam-cutting [2. 9. 2015]

[14] Jackson Keith. Decision matrix analysis: Making a decision by weighing up different

factors [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.mindtools.com/pages/article/newTED_03.htm [2. 9. 2015]

[15] Razrez plastike z laserskim žarkom in vodnim curkom. [svetovni splet].

Dostopno na WWW:

http://www.senator.si/uploads/30/old_laser_water_jet_cutting_of_plastics_slo.pdf

[2. 9. 2015]

[16] Dvorjak Jožef. Določitev optimalnih posebnih postopkov za razrez materialov:

diplomsko delo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2010.

[17] Making sense of metal cutting technologies. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.thefabricator.com/article/lasercutting/making-sense-of-metal-cutting-

technologies [13. 9. 2015]

http://connection.ebscohost.com/c/articles/80418054/comparison-surface-roughness-quality-created-by-abrasive-water-jet-co2-laser-beam-cutting

http://connection.ebscohost.com/c/articles/80418054/comparison-surface-roughness-quality-created-by-abrasive-water-jet-co2-laser-beam-cutting

http://www.mindtools.com/pages/article/newTED_03.htm

http://www.senator.si/uploads/30/old_laser_water_jet_cutting_of_plastics_slo.pdf

http://www.thefabricator.com/article/lasercutting/making-sense-of-metal-cutting-technologies

http://www.thefabricator.com/article/lasercutting/making-sense-of-metal-cutting-technologies

METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z LASERJEM ALI VODNIM … · - V - METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z...

Documents

Transcript of METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z LASERJEM ALI VODNIM … · - V - METODE ODLOČANJA ZA REZANJE Z...