В чем разница между плазменной и лазерной резкой?
Процессы плазменной и лазерной резки являются двумя наиболее распространенными термическими процессами резки, используемыми в производстве и обработке. Оба используют невероятно высокие температуры для плавления и резки металла, но применяют разные методы для генерации этого тепла. Понимание различий между этими двумя процессами может помочь определить, какой из них лучше подходит для конкретного применения.
Как работает плазменная резка
Услуга плазменной резки использует сжатый газ, обычно сжатый воздух, для создания плазменной дуги очень высокой температуры, которая плавит и прорезает металл. Внутри плазмотрона генерируется искра, которая ионизирует сжатый газ в плазму. Эта плазма выходит из горелки с очень высокой скоростью, до скорости звука, и при чрезвычайно высоких температурах, около 20 000°F или выше.
Плазменная дуга сужается и фокусируется небольшим отверстием в сопле плазмотрона. Когда перегретая плазменная струя контактирует с заготовкой, она расплавляет металл до жидкого состояния, который затем выдувается силой плазменного потока. Плазмотрон перемещается вдоль линии реза вручную или с помощью станка с ЧПУ, оставляя узкий пропил по всей толщине металла.
Плазменная резка может резать любой электропроводящий металл, включая сталь, нержавеющую сталь, алюминий, латунь и т.д. Это эффективный процесс для резки металла толщиной примерно от 1/8" до 6" или более. Возможности по толщине зависят от уровня мощности плазменной системы и силы дуги. Более мощные плазменные системы с более высокими значениями силы тока могут резать более толстый материал.
Преимущества плазменной резки
Может достигать высоких скоростей реза, свыше 100 дюймов в минуту, на тонких металлах, что означает высокую производительность.
Узкая ширина пропила, около 1/16" до 1/8", минимизирует количество отходов материала.
Обеспечивает чистые, перпендикулярные кромки реза с гладкой поверхностью. Требуется минимальная последующая обработка.
Плазменные системы относительно компактны и портативны по сравнению с другими промышленными режущими инструментами.
Может выполнять фаски под различными углами путем наклона плазмотрона.
Недостатки плазменной резки
Требуется правильная настройка большего количества параметров обработки (сила тока, давление газа, высота горелки).
Для получения чистых резов по сравнению с другими методами требуется больше навыков оператора.
Плазменная дуга поднимает много дыма и паров, которые необходимо адекватно отводить.
Создает много шума, в среднем 85-100 децибел. Необходимо носить средства защиты слуха.
Стоимость сжатого газа и других расходных материалов со временем делает эксплуатацию более дорогой.
Плазменная резка — это универсальный, высокоскоростной термический процесс резки, подходящий для большинства металлов. При правильной настройке он обеспечивает чистые, точные резы.
Как работает лазерная резка
Процесс лазерной резки использует мощный, сфокусированный лазерный луч для плавления и испарения металла в пропил. Световая энергия усиливается и излучается внутри лазерного резонатора через лазерную оптику в виде когерентного, монохроматического лазерного луча.
Сфокусированный лазерный луч нагревает металлическую заготовку до температуры ее плавления, около 3000°F для стали. Одновременно через сопло лазера подается газ высокого давления, обычно сжатый кислород. Вспомогательный газ вступает в реакцию с расплавленным металлом, быстро сжигая и выдувая материал в виде пара и мелких частиц, оставляя узкую линию реза.
Как и при плазменной резке, лазерная режущая головка перемещается вдоль линии реза системой управления движением с ЧПУ или вручную. Она создает точный, чистый рез по всей толщине металла.
Лазерная резка очень точна, возможная ширина пропила может составлять всего 0.005". Качество реза отличное, получаются чистые, гладкие кромки, которые обычно не требуют последующей обработки.
Преимущества лазерной резки
Исключительная точность и качество реза с узкой шириной пропила. Линии и контуры реза могут иметь допуск в пределах +/- 0.005".
Отсутствие контакта инструмента с металлом означает отсутствие износа, повреждений или сопротивления во время резки.
Минимальная зона термического влияния или искажений, поскольку нагревается очень небольшая зона материала.
Может резать высокоотражающие или легированные металлы, такие как алюминий, медь и латунь, которые сложно обрабатывать плазмой.
Волоконные лазеры очень энергоэффективны, преобразуя до 35% входной мощности в мощность луча.
Имеет более низкие эксплуатационные и затраты на обслуживание по сравнению с другими промышленными режущими инструментами.
Ограничения лазерной резки
Более высокие затраты на оборудование, часто в 4-5 раз больше, чем у эквивалентных плазменных резаков.
Возможности по толщине реза ниже, обычно менее 1" для большинства практических применений.
Не практична для теплоизоляционных материалов, таких как дерево, пластик и пенопласт. Лазерная энергия проходит сквозь них, не разрезая.
Расход вспомогательного газа увеличивает эксплуатационные расходы. Часто вместо кислорода в качестве вспомогательного газа используется азот для снижения затрат.
Требуются системы отвода и фильтрации дыма/паров.
Лазерная резка обеспечивает непревзойденную точность и качество на тонколистовых металлах, таких как нержавеющая сталь, алюминий и низкоуглеродистая сталь. Это основной термический процесс резки для многих производственных применений.
Сравнение плазменной и лазерной резки
Скорость резки
На тонких металлах толщиной менее 1/4" плазма может резать намного быстрее, свыше 100 дюймов в минуту, в то время как лазеры обычно ограничены скоростью менее 50 дюймов в минуту. На более толстых металлах скорость реза выравнивается между двумя процессами.
Точность и качество реза Лазерный луч обеспечивает точную резку с минимальным пропилом, в некоторых случаях до 0.005". У плазмы шире пропил и больше разброс по точности.
Возможности по толщине Плазма имеет преимущество по более толстому материалу, способна резать 6" и более. Лазеры достигают максимума около 1" для практических применений резки.
Типы металлов
Лазер лучше справляется с блестящими, высокопроводящими металлами, такими как алюминий, чем плазма. Плазму можно использовать для большего количества типов металлов, включая окрашенные/покрытые материалы.
Эксплуатационные расходы Лазеры имеют более высокие затраты на оборудование, но очень экономичны в эксплуатации и обслуживании со временем. Плазменные установки более доступны по цене изначально, но постоянные затраты на газ и запчасти делают их более дорогими в долгосрочной перспективе.
Ширина пропила и зона термического влияния
Узкий пропил лазера и небольшая зона термического влияния приводят к меньшему количеству отходов материала и короблению. Плазменная резка имеет более широкий пропил и более выраженные тепловые эффекты.
Чистота поверхности реза
Лазерная резка оставляет более гладкую поверхность реза, которая обычно не требует дополнительной обработки или очистки после. Плазменная резка требует больше постобработки: шлифовки, зачистки или фрезерования.
Точность Лазеры обеспечивают точные допуски на резку до 0.005" без сопротивления или отклонения от траектории. Плазма имеет некоторую неотъемлемую погрешность реза и допуски около +/- 0.020".
Производственная среда Лазеры практически не создают шумового загрязнения и минимальное количество дыма. Плазма генерирует высокий уровень шума и озон, которые необходимо контролировать.
Автоматизация
Как плазменные, так и лазерные установки легко автоматизируются с помощью ЧПУ. Низкие затраты на обслуживание лазеров могут давать преимущество для работы без оператора.
Варианты профиля реза Плазма обеспечивает хорошие возможности для выполнения скосов и сложных резов, с которыми лазеры не могут сравниться. Но лазеры могут обрабатывать гораздо более сложные, замысловатые траектории реза.
Итог
Плазменная и лазерная резка имеют свои преимущества, которые делают их подходящими для разных ситуаций:
Плазма предпочтительна для более толстых металлов свыше 1" и ситуаций, где точность менее критична. Высокие скорости реза и более низкие затраты являются преимуществом для многих общих задач обработки.
Лазер превосходно справляется с точной, чистой резкой тонколистового материала. Непревзойденная точность и гладкое качество реза объясняют повсеместное распространение лазеров в обрабатывающей промышленности.
Для резки низкоуглеродистой стали толщиной менее 1/4" можно эффективно применять как плазму, так и лазер с хорошими результатами.
Как выбрать процесс резки
При выборе между плазмой и лазером следует учитывать толщину материала, требуемую точность, объемы производства, потребности в качестве реза, эксплуатационные бюджеты и типы сплавов металлов, которые необходимо резать. Консультация с инженером по резке листового металла Neway неоценима для выбора наилучшего процесса для конкретного применения.
Многие цеха обработки комбинируют системы плазменной и лазерной резки, чтобы использовать уникальные преимущества каждой. Плазма справляется с задачами резки более толстой стали, в то время как лазер берет на себя все, что требует высокой точности, сложных контуров или резки нержавеющей стали и алюминия. Такой гибридный подход обеспечивает наиболее гибкие и экономически эффективные возможности обработки металла.
