Quais são as diferenças entre corte a plasma e corte a laser?
Os processos de corte a plasma e a laser são dois dos processos de corte térmico mais comuns utilizados na fabricação e manufatura. Ambos utilizam temperaturas incrivelmente altas para derreter e cortar metal, mas empregam métodos diferentes para gerar esse calor. Compreender as diferenças entre esses dois processos pode ajudar a determinar qual é mais adequado para uma aplicação específica.
Como funciona o corte a plasma
Serviço de corte a plasma utiliza um gás comprimido, geralmente ar comprimido, para criar um arco de plasma de temperatura muito alta que derrete e corta o metal. Dentro da tocha de plasma, uma faísca é gerada, que ioniza o gás comprimido em plasma. Este plasma sai da tocha em velocidades muito altas, até a velocidade do som, e em temperaturas extremamente altas, em torno de 20.000°F ou mais.
O arco de plasma é constringido e focado por um pequeno orifício no bico da tocha de plasma. Quando o jato de plasma superaquecido entra em contato com a peça de trabalho, ele derrete o metal em estado líquido, que é então soprado pela força do fluxo de plasma. A tocha de plasma é movida ao longo do caminho de corte manualmente ou por uma máquina CNC, deixando um corte estreito (kerf) através da espessura total do metal.
O corte a plasma pode cortar qualquer metal condutor de eletricidade, incluindo aço, aço inoxidável, alumínio, latão, etc. É um processo eficaz para cortar metal de espessura de cerca de 1/8" até 6" ou mais. As capacidades de espessura dependem do nível de potência do sistema de plasma e da força do arco. Sistemas de plasma mais potentes com amperagens mais altas podem cortar material mais espesso.
Vantagens do corte a plasma
Pode atingir velocidades de corte rápidas, mais de 100 polegadas por minuto, em metais mais finos, o que significa alta produtividade.
A largura estreita do kerf, em torno de 1/16" a 1/8", minimiza a quantidade de material desperdiçado.
Produz bordas de corte limpas e quadradas com um acabamento superficial liso. É necessário um acabamento secundário mínimo.
Os sistemas de plasma são relativamente compactos e portáteis em comparação com outras ferramentas de corte industrial.
Pode fazer cortes chanfrados em vários ângulos inclinando a tocha de plasma.
Desvantagens do corte a plasma
Mais variáveis de configuração e processamento (amperagem, pressão do gás, altura da tocha) devem ser ajustadas corretamente.
É necessária mais habilidade do operador para produzir cortes limpos em comparação com outros métodos.
O arco de plasma levanta muitos fumos e fumaça que devem ser adequadamente ventilados.
Gera muito ruído, em média 85-100 decibéis. A proteção auditiva deve ser usada.
O custo do gás comprimido e de outras peças consumíveis torna a operação mais cara ao longo do tempo.
O corte a plasma é um processo de corte térmico versátil e de alta velocidade adequado para a maioria dos metais. Produz cortes limpos e precisos quando configurado corretamente.
Como funciona o corte a laser
O processo de corte a laser utiliza um poderoso feixe de laser focado para derreter e vaporizar o metal em um corte (kerf). A energia luminosa é amplificada e emitida dentro do ressonador laser através da óptica laser como um feixe de laser coerente e monocromático.
O feixe de laser focado aquece a peça de trabalho de metal até seu ponto de fusão, em torno de 3000°F para o aço. Um gás auxiliar de alta pressão, geralmente oxigênio comprimido, é soprado através do bico laser ao mesmo tempo. O gás auxiliar reage com o metal fundido para queimar rapidamente e soprar o material em vapor e pequenas partículas, deixando uma linha de corte estreita.
Como o corte a plasma, o conjunto da cabeça de corte a laser é movido ao longo do caminho de corte por um sistema de controle de movimento CNC ou através de operação manual. Ele cria um corte preciso e de borda limpa através da espessura total do metal.
O corte a laser é exato, com larguras de kerf possíveis de até 0,005". A qualidade do corte é excelente, produzindo bordas limpas e suaves que normalmente não requerem acabamento secundário.
Vantagens do corte a laser
Precisão excepcional e qualidade de corte com uma largura de kerf estreita. Linhas e contornos de corte podem ser toleráveis dentro de +/- 0,005".
Não há contato da ferramenta com o metal, o que significa sem desgaste, ruptura ou arrasto durante o corte.
Zona termicamente afetada mínima ou distorção, pois uma zona de material muito pequena é aquecida.
Pode cortar metais altamente reflexivos ou ligados, como alumínio, cobre e latão, que são difíceis com plasma.
Os lasers de fibra são muito eficientes em energia, convertendo até 35% da potência de entrada em potência do feixe.
Tem custos de operação e manutenção mais baixos do que outras ferramentas de corte industrial.
Limitações do corte a laser
Custos de equipamento mais altos, frequentemente 4-5 vezes mais do que cortadores de plasma equivalentes.
A capacidade de corte é menor, geralmente abaixo de 1" para a maioria das aplicações práticas.
Não é prático para materiais de barreira térmica como madeira, plástico e espuma. A energia do laser passa sem cortar.
O consumo de gás auxiliar adiciona custos operacionais. O nitrogênio é frequentemente usado em vez de oxigênio como gás auxiliar para reduzir custos.
Sistemas de extração e filtração de fumos são necessários para gerenciar fumaça/vapores.
O corte a laser alcança precisão e qualidade incomparáveis em metais de calibre mais fino, como aço inoxidável, alumínio e aço carbono. É o processo de corte térmico preferido para muitas aplicações de fabricação.
Comparação entre Corte a Plasma e Laser
Velocidade de Corte
Em metais mais finos com menos de 1/4" de espessura, o plasma pode cortar muito mais rápido, mais de 100 IPM, enquanto os lasers geralmente são limitados a menos de 50 IPM. Em metais mais espessos, a velocidade de corte se iguala entre os dois processos.
Precisão e Qualidade do Corte O feixe de laser permite corte preciso com kerf mínimo, até 0,005" em alguns casos. O plasma tem um corte mais amplo e mais variação na precisão.
Capacidades de Espessura O plasma tem a vantagem de material mais espesso, capaz de cortar 6" e mais. Os lasers atingem o máximo em torno de 1" para aplicações práticas de corte.
Tipos de Metais
O laser lida melhor com metais brilhantes e altamente condutivos, como alumínio, do que o plasma. O plasma pode ser usado em mais tipos de metal, incluindo materiais pintados/revestidos.
Custos Operacionais Os lasers têm custos de equipamento mais altos, mas operação e manutenção muito econômicas ao longo do tempo. Os plasmas são mais acessíveis inicialmente, mas os custos contínuos de gás e peças os tornam mais caros a longo prazo.
Largura do Kerf e Zona Termicamente Afetada
O kerf estreito do laser e a pequena zona termicamente afetada produzem menos material desperdiçado e empenamento. O corte a plasma tem kerf mais amplo e efeitos térmicos mais pronunciados.
Acabamento da Superfície do Corte
O corte a laser deixa um acabamento superficial mais liso que normalmente não precisa de acabamento ou limpeza adicional posteriormente. O plasma requer mais pós-corte, retificação, lixamento ou fresagem.
Precisão Os lasers oferecem tolerâncias de corte exatas de até 0,005" sem arrasto ou desvio do caminho. O plasma tem alguma variação de corte inerente e tolerâncias de cerca de +/- 0,020".
Ambientes de Produção Os lasers produzem quase nenhuma poluição sonora e fumos mínimos. O plasma gera níveis de ruído alto e ozônio que devem ser controlados.
Automação
Tanto o plasma quanto os lasers são facilmente automatizados com controles CNC. Os lasers de baixa manutenção podem ter vantagem para corte sem operador (lights-out).
Opções de Perfil de Corte O plasma oferece boas capacidades de corte chanfrado e composto que os lasers não podem igualar. Mas os lasers podem lidar com caminhos de corte muito mais complexos e intrincados.
Resumo
O corte a plasma e o corte a laser têm vantagens que os tornam adequados para diferentes situações:
O plasma é preferível para metais mais espessos acima de 1" e situações onde a precisão é menos crítica. As altas velocidades de corte e os custos mais baixos são vantajosos para muitas aplicações gerais de fabricação.
O laser se destaca no corte preciso e de borda limpa de material de calibre mais fino. A precisão incomparável e a qualidade de corte suave explicam a ubiquidade dos lasers nas indústrias de fabricação.
Para cortar aço carbono com menos de 1/4" de espessura, tanto o plasma quanto o laser podem ser aplicados efetivamente com bons resultados.
Como Selecionar o Processo de Corte
Ao escolher entre plasma ou laser, as considerações incluem a espessura do material, a precisão necessária, os volumes de produção, as necessidades de qualidade do corte, os orçamentos operacionais e os tipos de ligas metálicas a serem cortadas. Consultar um engenheiro de corte de chapa metálica da Neway é inestimável para escolher o melhor processo para uma determinada aplicação.
Muitas oficinas de fabricação combinam sistemas de corte a plasma e a laser para capitalizar os pontos fortes únicos de cada um. O plasma lida com as tarefas de corte de aço mais espesso, enquanto o laser cuida de qualquer coisa que requeira alta precisão, contornos intrincados ou corte de aço inoxidável e alumínio. Esta abordagem híbrida fornece as capacidades de fabricação de metal mais flexíveis e econômicas.
