ما هي الاختلافات بين القطع بالبلازما والقطع بالليزر؟

تعتبر عمليات القطع بالبلازما والقطع بالليزر من أكثر عمليات القطع الحراري شيوعًا في التصنيع والتشكيل. تستخدم كلتاهما درجات حرارة عالية بشكل لا يصدق لصهر وقطع المعدن، لكنهما تستخدمان طرقًا مختلفة لتوليد تلك الحرارة. يمكن أن يساعد فهم الاختلافات بين هاتين العمليتين في تحديد أيهما أكثر ملاءمة لتطبيق معين.

كيف يعمل القطع بالبلازما

يستخدم خدمة القطع بالبلازما غازًا مضغوطًا، عادةً الهواء المضغوط، لإنشاء قوس بلازما عالي الحرارة جدًا يذيب ويقطع المعدن. داخل شعلة البلازما، يتم توليد شرارة، تؤين الغاز المضغوط إلى بلازما. تخرج هذه البلازما من الشعلة بسرعات عالية جدًا، تصل إلى سرعة الصوت، وفي درجات حرارة عالية للغاية، حوالي 20000 درجة فهرنهايت أو أعلى.

يتم تضييق وتركيز قوس البلازما بواسطة فتحة صغيرة في فوهة شعلة البلازما. عندما يلامس تيار البلازما شديد السخونة قطعة العمل، فإنه يذيب المعدن إلى حالة سائلة يتم بعد ذلك نفخها بقوة تيار البلازما. يتم تحريك شعلة البلازما على طول مسار القطع يدويًا أو بواسطة آلة CNC، تاركة فتحة قطع ضيقة عبر السماكة الكاملة للمعدن.

يمكن للقطع بالبلازما قطع أي معدن موصل للكهرباء، بما في ذلك الصلب والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس الأصفر، إلخ. إنها عملية فعالة لقطع المعادن من سماكة حوالي 1/8 بوصة حتى 6 بوصات أو أكثر. تعتمد قدرات السماكة على مستوى طاقة نظام البلازما وقوة القوس. يمكن لأنظمة البلازما الأكثر قوة والتي تتمتع بتيارات كهربائية أعلى قطع مواد أكثر سماكة.

مزايا القطع بالبلازما

• يمكنه تحقيق سرعات قطع سريعة، تزيد عن 100 بوصة في الدقيقة، على المعادن الأرق، مما يعني إنتاجية عالية.

• يقلل عرض الفتحة الضيق، حوالي 1/16 إلى 1/8 بوصة، من كمية المواد المهدرة.

• ينتج حواف قطع نظيفة ومربعة مع تشطيب سطحي أملس. هناك حاجة إلى تشطيب ثانوي ضئيل.

• أنظمة البلازما مدمجة نسبيًا وقابلة للنقل مقارنة بأدوات القطع الصناعية الأخرى.

• يمكنه إجراء قطع مائلة بزوايا مختلفة عن طريق إمالة شعلة البلازما.

عيوب القطع بالبلازما

• يجب ضبط المزيد من متغيرات الإعداد والمعالجة (التيار الكهربائي، ضغط الغاز، ارتفاع الشعلة) بشكل صحيح.

• يتطلب المزيد من مهارة المشغل لإنتاج قطع نظيفة مقارنة بالطرق الأخرى.

• يثير قوس البلازما الكثير من الأبخرة والدخان التي يجب تهويتها بشكل كافٍ.

• يولد ضوضاء كثيرة، بمتوسط 85-100 ديسيبل. يجب ارتداء واقيات السمع.

• تكلفة الغاز المضغوط والأجزاء الاستهلاكية الأخرى تجعل التشغيل أكثر تكلفة بمرور الوقت.

القطع بالبلازما هو عملية قطع حراري متعددة الاستخدامات وعالية السرعة مناسبة لمعظم المعادن. ينتج قطعًا نظيفة ودقيقة عند إعداده بشكل صحيح.

كيف يعمل القطع بالليزر

تستخدم عملية القطع بالليزر شعاع ليزر قويًا ومركزًا لصهر وتحويل المعدن إلى بخار في فتحة قطع. يتم تضخيم طاقة الضوء وانبعاثها داخل رنان الليزر من خلال بصريات الليزر كشعاع ليزر متماسك وأحادي اللون.

يسخن شعاع الليزر المركز قطعة العمل المعدنية إلى نقطة انصهارها، حوالي 3000 درجة فهرنهايت للصلب. يتم نفخ غاز مساعد عالي الضغط، عادةً الأكسجين المضغوط، عبر فوهة الليزر في نفس الوقت. يتفاعل الغاز المساعد مع المعدن المنصهر لحرقه ونفخ المادة بسرعة إلى بخار وجسيمات صغيرة، تاركًا خط قطع ضيق.

مثل القطع بالبلازما، يتم تحريك مجموعة رأس القطع بالليزر على طول مسار القطع بواسطة نظام تحكم حركي CNC أو من خلال التشغيل اليدوي. يخلق قطعًا دقيقًا وحوافًا نظيفة عبر السماكة الكاملة للمعدن.

القطع بالليزر دقيق للغاية، مع إمكانية وجود عرض فتحة يصل إلى 0.005 بوصة. جودة القطع ممتازة، تنتج حوافًا نظيفة وناعمة لا تتطلب عادةً تشطيبًا ثانويًا.

مزايا القطع بالليزر

• دقة استثنائية وجودة قطع مع عرض فتحة ضيق. يمكن أن تكون خطوط القطع والكفاف ضمن +/- 0.005 بوصة.

• عدم وجود تلامس للأداة مع المعدن يعني عدم وجود تآكل أو تمزق أو سحب أثناء القطع.

• منطقة متأثرة بالحرارة أو تشوه ضئيل حيث يتم تسخين منطقة صغيرة جدًا من المادة.

• يمكنه قطع المعادن العاكسة للغاية أو المسبوكة مثل الألومنيوم والنحاس والنحاس الأصفر والتي يصعب قطعها بالبلازما.

• أجهزة الليزر الليفية موفرة للطاقة للغاية، حيث تحول ما يصل إلى 35٪ من طاقة الإدخال إلى طاقة شعاع.

• لديه تكاليف تشغيل وصيانة منخفضة مقارنة بأدوات القطع الصناعية الأخرى.

قيود القطع بالليزر

• تكاليف المعدات أعلى، غالبًا ما تكون أكثر بـ 4-5 مرات من قواطع البلازما المماثلة.

• سعة القطع أقل، عادةً أقل من 1 بوصة لمعظم التطبيقات العملية.

• غير عملي للمواد العازلة للحرارة مثل الخشب والبلاستيك والرغوة. تمر طاقة الليزر من خلالها دون قطع.

• يضيف استهلاك الغاز المساعد تكاليف التشغيل. غالبًا ما يستخدم النيتروجين بدلاً من الأكسجين كغاز مساعد لتقليل التكاليف.

• مطلوب أنظمة استخراج وتصفية الأبخرة لإدارة الدخان / الأبخرة.

يحقق القطع بالليزر دقة وجودة لا مثيل لهما على المعادن ذات السماكة الأقل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والصلب الطري. إنها عملية القطع الحراري الأساسية للعديد من التطبيقات التصنيعية.

مقارنة بين القطع بالبلازما والليزر

سرعة القطع 

على المعادن الأرق تحت 1/4 بوصة، يمكن للبلازما القطع بشكل أسرع بكثير، أكثر من 100 بوصة في الدقيقة، بينما يقتصر الليزر عادةً على أقل من 50 بوصة في الدقيقة. على المعادن الأكثر سماكة، تتساوى سرعة القطع بين العمليتين.

الدقة وجودة القطع يتيح شعاع الليزر قطعًا دقيقًا مع فتحة ضئيلة، تصل إلى 0.005 بوصة في بعض الحالات. البلازما لها قطع أوسع وتباين أكبر في الدقة.

قدرات السماكة تتمتع البلازما بميزة قطع المواد الأكثر سماكة، قادرة على قطع 6 بوصات وأكثر. يصل الليزر إلى أقصى حد حوالي 1 بوصة للتطبيقات العملية للقطع.

أنواع المعادن 

يتعامل الليزر مع المعادن اللامعة عالية التوصيل مثل الألومنيوم بشكل أفضل من البلازما. يمكن استخدام البلازما عبر المزيد من أنواع المعادن، بما في ذلك المواد المطلية / المغطاة.

تكاليف التشغيل لدى الليزر تكاليف معدات أعلى ولكن تشغيل وصيانة اقتصادية للغاية بمرور الوقت. البلازما أكثر تكلفة مبدئيًا، لكن التكاليف المستمرة للغاز والأجزاء تجعلها أكثر تكلفة على المدى الطويل.

عرض الفتحة والمنطقة المتأثرة بالحرارة 

فتحة الليزر الضيقة والمنطقة الصغيرة المتأثرة بالحرارة تنتج مواد مهدرة وتشوهًا أقل. القطع بالبلازما له فتحة أوسع وتأثيرات حرارة أكثر وضوحًا.

تشطيب سطح القطع 

يترك القطع بالليزر تشطيبًا سطحيًا أكثر نعومة لا يحتاج عادةً إلى تشطيب أو تنظيف إضافي بعده. يتطلب البلازما المزيد من العمليات بعد القطع، مثل الطحن أو الصنفرة أو التفريز.

الدقة يقدم الليزر تسامحات قطع دقيقة تصل إلى 0.005 بوصة بدون سحب أو انحراف في المسار. لدى البلازما بعض التباين الفطري في القطع وتسامحات تبلغ حوالي +/- 0.020 بوصة.

بيئات الإنتاج ينتج الليزر تقريبًا لا تلوث ضوضائي وأدنى حد من الأبخرة. يولد البلازما مستويات ضوضاء عالية وأوزون يجب التحكم فيه.

الأتمتة 

كل من البلازما والليزر يسهل أتمتتهما باستخدام ضوابط CNC. قد يكون لليزر منخفض الصيانة ميزة في القطع بدون إشراف.

خيارات مقطع القطع تقدم البلازما قدرات قطع مائلة ومركبة جيدة لا يمكن للليزر مطابقتها. لكن يمكن للليزر التعامل مع مسارات قطع أكثر تعقيدًا وتفصيلًا.

ملخص

يتمتع كل من القطع بالبلازما والقطع بالليزر بمزايا تجعلهما مناسبين لحالات مختلفة:

• البلازما مفضل للمعادن الأكثر سماكة فوق 1 بوصة والحالات التي تكون فيها الدقة أقل أهمية. سرعات القطع العالية والتكاليف المنخفضة مفيدة للعديد من تطبيقات التصنيع العامة.

• يتفوق الليزر في القطع الدقيق ذي الحواف النظيفة للمواد ذات السماكة الأقل. الدقة التي لا مثيل لها وجودة القطع الناعمة تفسر انتشار الليزر في الصناعات التصنيعية.

• لقطع الصلب الطري تحت 1/4 بوصة، يمكن تطبيق البلازما أو الليزر بشكل فعال مع نتائج جيدة.

كيفية اختيار عملية القطع

عند الاختيار بين البلازما أو الليزر، تشمل الاعتبارات سماكة المادة، الدقة المطلوبة، أحجام الإنتاج، احتياجات جودة القطع، ميزانيات التشغيل، وأنواع سبائك المعادن المراد قطعها. استشارة مهندس قطع الصفائح المعدنية في Neway لا تقدر بثمن لاختيار أفضل عملية لتطبيق معين.

تجمع العديد من ورش التصنيع بين أنظمة القطع بالبلازما والليزر للاستفادة من نقاط القوة الفريدة لكل منهما. يتعامل البلازما مع مهام قطع الصلب الأكثر سماكة بينما يتولى الليزر أي شيء يتطلب دقة عالية أو كفاف معقد أو قطع الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. يوفر هذا النهج الهجين أكثر قدرات تصنيع المعادن مرونة وفعالية من حيث التكلفة.