Лазерная и плазменная резка металла отличия

Плазменная и лазерная резка металла: отличия технологического процесса

Плазменная резка заключается в сквозном проплавленнии металла по линии реза электрической дугой, стабилизированной потоком газа.

В зависимости от плазмообразующего газа и степени обжатия плазменной дуги, ее температура по центру столба составляет 14-50 тысяч градусов.

Возможность резки металла различных толщин зависит от того, насколько может быть растянута плазменная дуга. Последнее зависит от величины напряжения на дуге, степени ее обжатия и типа плазмообразующего газа. Чем выше напряжение на дуге, тем больше напряженность электрического поля в плазменном столбе и тем больше будет обжат и стабилизированный столб дуги, тем больше будет ее проникающая способность и тем большую толщину можно резать.

Процесс резки осуществляется с помощью режущих головок, подключенных к источнику питания.

Режущие головки (плазмотроны) представляют собой устройство для возбуждения, формирования и направления режущей плазменной дуги.

Для питания плазмотронов используют источники постоянного тока с высоким напряжением холостого хода (> 160 В). Головка подключается к источнику питания таким образом, что на электрод подают отрицательный потенциал, на сопло и изделие — положительный. В установках применяют преимущественно ступенчатый способ зажигания режущей дуги. Сначала с помощью блока поджига (осциллятора) возбуждают вспомогательную дугу между электродом и соплом, а когда факел вспомогательной дуги касается изделия, возникает режущая дуга, которая плавит металл.

  1. катодный узел;
  2. изолятор;
  3. катод;
  4. формирующее сопло;
  5. изделие;
  • ИП — источник питания;
  • R – сопротивление балластный;
  • УПД — устройство поджига дуги;
  • С — фильтр защиты источники

Лазерная резка

Это один из современных методов, который заключается в интенсивном воздействии лазерного луча на металл.

Преимущества лазерной резки:

  • может быть достигнута минимальная ширина реза, которая может быть 0,1 мм,
  • отличное качество резки,
  • отсутствие динамических или статических напряжений, которые влияют на материал, благодаря точно направленному лазерному потоку в зону резки.

Полученные края изделий всегда ровные, заусенцы отсутствуют, однако на срезе может остаться след от воздействия больших температур. Если предстоит изготовить «сложное» изделие, то необходимо проводить дополнительную механическую обработку.

Лазерный луч дает возможность резать сталь толщиной до 20 мм. Самый лучший эффект возможен при резрезании металла толщиной 5 мм. Толщина металла при лазерной резке более 20 мм, тоже возможна, однако в данном варианте альтернативой выступает использование газокислородного разрезания. Главным недостатком резки лазерным лучом является малый КПД самого лазера (не больше 15 %), что не дает возможность резать толстые листы. Причем необходимо учесть, что не все металлы можно разрезать лазером, например алюминий, титан и высоколегированная сталь имеют большие отбивные свойства, поэтому мощности лазера просто не хватит для резки большой толщины металла.

Сравнение плазменной и лазерной резки

Лазерная резка и плазменная резка являются конкурирующими технологиями и имеют одинаковые сферы применения. В связи с этим многие часто задаются вопросом, какой метод лучше.

Чтобы ответить на поставленный вопрос, необходимо разобраться со всеми тонкостями и особенностями указанных видов резки.

Особенности плазменной резки

Резка металла – ответственная задача. Очень часто данный процесс сопряжен со многими факторами, которые необходимо принимать во внимание. Это и объемы выполняемых работ, и тип металла, и его толщина.

Особенно важным показателем является количество работы. Если ее необходимо осуществлять редко, тогда плазменная резка металла – не самый выгодный вариант. Стоимость подобного аппарата не окупится при незначительном использовании и, возможно, в таком случае лучше отдать предпочтение другим методам, например, болгарке.

Иначе говоря, для того чтобы разрезать трубу на даче или для несерьезных бытовых целей предпочтительнее выглядит хорошая УШМ.

Еще одной распространенной технологией является газокислородная резка. К ее преимуществам следует отнести высокую скорость обработки. Однако к отличиям газосварки и болгарки относится черновой вариант полученного реза. Металл после воздействия данным методом необходимо дополнительно обрабатывать.

Если в домашних условиях на это можно потратить время, то на производстве подобная процедура потребует существенных финансовых затрат.

В плазменной резке применяется высокоскоростной поток ионизированного газа – плазмы. Она служит проводником тока между аппаратом и деталью. В результате изделие нагревается и плавится. Также в процессе работы поток газа сдувает расплавленный материал, тем самым разделяя его на части.

Из основ принципа работы метода становится понятно, что он применим для токопроводящих материалов. К таким относятся, например, алюминий, нержавейка, углеродистые стали.

В случае плазменной обработки могут использоваться различные газы. Несмотря на это, самый распространенный вариант – сжатый воздух. Данный газ доступен, а кроме того его использование не требует дополнительного применения кислорода.

Особенности лазерной обработки

Технология лазерной резки относится к передовым методам обработки металла. На данный момент она находит широкое применение в различных областях производства.

Суть метода заключается в том, что с помощью специализированного оборудования формируется лазерный луч, направляемый на обрабатываемое изделие. Площадь контакта в таком случае составляет порядка нескольких микрон.

В процессе резки металл локально нагревается до плавильных температур. В то же время остальная часть материала остается холодной за счет маленькой области контакта. В результате достигается высокая безопасность работы для персонала и самой детали.

Читать еще:  Горелка пропановая для сварки металла

Погрешность выполнения работы минимальна. В местах реза от лазерной сварки материал сразу испаряется. Расстояние между прибором и изделием составляет всего лишь пару сантиметров.

Эффективность данной технологии настолько высока, что после резки нет необходимости в дополнительной обработке. Изделие можно сразу же подвергать последующим технологическим процессам или отправлять в использование.

Лазерная обработка позволяет резать металлические детали небольшой толщины. Это могут быть алюминий, латунь, медь, нержавейка, титан и т.д. Кроме того метод в отличие от плазменного позволяет осуществлять фрезеровку изделий, а также просверливать отверстия.

Несмотря на то, что лазерная резка металла относится к самым современным технологиям, она имеет свои положительные и отрицательные стороны.

К достоинствам можно отнести:

  • возможность обработки любых материалов, в том числе хрупких и прочных;
  • отсутствие дефектов и высокая точность реза;
  • возможность кроить изделия любой формы благодаря высокой точности;
  • экономичность в использовании расходных материалов;
  • отсутствие необходимости в дополнительной обработке изделия после резки.

К недостаткам можно отнести:

  • высокую стоимость оборудования;
  • ограничение по толщине металла в двадцать миллиметров;
  • невозможность обработки материалов с высокой отражательной способностью.

Лазерная резка против плазменной – что лучше

Плазменная резка и технология лазерной резки постоянно конкурируют друг с другом. При определенных условиях они могут быть взаимозаменяемыми, но есть моменты, в которых целесообразнее выбрать одну из них.

В задачах, где качество деталей имеет первоочередное значение, лазерная технология будет предпочтительней. Она позволяет получить точный перпендикулярный рез, таким образом, кромки деталей будут лучше.

Нагрев при лазерной обработке локален, в результате удается избежать деформации изделий, так как зона термического воздействия маленькая. Еще одним плюсом является точность получаемых деталей, особенно при формировании отверстий и фигур сложной конструкции.

Основным преимуществом данной технологии является высокая производительность. Особенно это касается работы с листовым материалом толщиной до шести миллиметров. В таком случае обеспечивается высокая скорость обработки и хорошая точность.

Лазерная обработка не оставляет на тонколистовом металле окалин или других дефектов. Это позволяет отправлять полученные детали в использование или передавать на следующие технологические этапы производства без дополнительной обработки.

Для металлов толщиной 20-40 миллиметров лазерная резка применяется редко, а при больших толщинах она не используется.

Плазменная, по сравнению с лазерной резкой, позволяет обрабатывать более широкий спектр материалов по толщине. В этом случае также обеспечивается достаточно хорошее качество работы.

Особенно эффективной такая технология оказывается в работе с медью, легированными и углеродистыми сталями, алюминием и сплавами на его основе. Следует учитывать, что этот метод имеет некоторые ограничения по толщине металлов, к которым он применим.

Плазменной резке характерна конусность поверхности реза от трех до десяти градусов. Формирование отверстий в материалах большой толщины может привести к отличию верхнего и нижнего радиусов. Так в металле толщиной 20 мм радиусы отверстий могут отличаться на 1мм.

Итак, однозначно сказать, что лучше: плазменная или лазерная резка нельзя. Как видно из приведенного выше описания, обе технологии хорошо справляются только с материалами небольшой толщины.

В то же время, качество резов, полученных на тонколистовом металле с помощью лазерной резки, существенно выше. Так что в случае необходимости получения деталей сложной формы она будет предпочтительней.

Кроме того лазерное оборудование позволяет решать более широкий спектр задач. С его использованием можно выполнять разметку, маркировку, формировать отверстия и т.д. Что касается срока службы лазерных агрегатов, то они несравнимо больше, чем у плазменных.

Существенным критерием также является стоимость оборудования. Аппараты для плазменной резки стоят дешевле. Однако необходимо учитывать и другие критерии, такие как стоимость расходных материалов, а также срок службы. В итоге может получиться, что лазерное оборудование выйдет дешевле.

В итоге сравнивая все параметры, можно сделать вывод, что работать с тонкими деталями выгоднее лазерной резкой, а с более толстыми – плазменной. Расходы при эксплуатации оборудования будут зависеть от многих факторов, поэтому в каждом конкретном случае они могут существенно отличаться друг от друга.

Технологии лазерной и плазменной резки металла получили широкое распространение в современной промышленности. Они позволяют обеспечить высокую производительность, а также хорошее качество выполняемых работ.

В зависимости от поставленных целей каждая технология облает своими преимуществами, хотя во многих случаях они могут быть взаимозаменяемыми.

Плазменная или лазерная резка — что лучше?

Что предпочтительнее — плазменная или лазерная резка, зависит от марки и толщины разрезаемых металлов, от требований к точности реза и от финансовых возможностей заказчика. Эти факторы являются решающими, когда необходимо купить оборудование для резки металла.

В чем суть лазерной и плазменной резки

Обе технологии — извечные конкуренты (но никак не антагонисты!). Хотя, при определенных условиях, одна вполне заменит другую. Однако существуют случаи, при которых предпочтения отдаются лазеру или плазме.

При упрощенном рассмотрении лазерная резка осуществляется за счет сфокусированного лазерного луча, который, собственно, является режущим элементом. Во время непрерывной работы он раскаляет металл, в зоне своего присутствия, до температуры плавления. А расплавленный (по сути, жидкий металл), удаляется, подаваемой под высоким давлением, струей газа.

При сублимационной лазерной резке, под воздействием лазерного импульса, в зоне резания листовой металл испаряется.

В плазменной резке теплота, расплавляющая материал, возникает за счет генерации плазменной дуги. Удаление расплава также происходит за счет воздействия плазменной струи на жидкий металл.

Читать еще:  Нанесение полимерного покрытия на металл

Зависимость вида резки от толщины и марки раскраиваемого листа

Главным отличием лазерной резки металла от плазменной является точность перпендикулярности образуемых, в процессе раскроя, кромок и толщины прорезей. Так, сфокусированный лазерный луч делает линию реза более тонкой. А значит, меньшая зона листа нагревается в процессе резания. Это, в свою очередь, объясняет практически отсутствующую контурную деформацию получаемых заготовок.

Лазерная резка имеет приличную производительность при высочайшей точности получаемых деталей. Она обеспечивает идеальное вырезание небольших, но сложных по конфигурации фигур и высокую точность углов.

Однако данная технология наиболее эффективна при разрезании листов, толщина которых меньше или равна 6 мм. В этом случае на заготовках полностью отсутствует окалина, а кромки деталей идеально гладкие и прямолинейные.

При резке более толстых листов кромки скашиваются до 0,5 градусов. Поэтому диаметры отверстий, полученных лазерной резкой в нижней части, всегда имеют несколько больший размер, чем в верхней. Правда, качество реза и форма всегда остаются безупречными.

В отличии от лазерного, плазменное оборудование дает более качественный рез при обработке листов:

  • из алюминия и его сплавов (толщиной до 120 мм);
  • из меди (толщиной до 80 мм);
  • из углеродистых и легированных сталей (толщиной до 150 мм);
  • их чугуна (толщиной до 90 мм).

При этом для раскроя тонколистовых металлов (до 0,5 мм) плазменная дуга используется очень редко — из-за высокой температуры в зоне резания может возникнуть коробление контуров заготовок.

Кроме того, в процессе работы на таком оборудовании образуется конусность реза, варьирующая в пределах 3-10 градусов. Поэтому при вырезании отверстий в толстых металлах нижний диаметр меньше входного. Так, круг, вырезанный из 20 миллиметровой стали будет иметь разницу диаметров в 1 мм.

Ниже представлена сравнительная таблица функциональности лазерных и плазменных станков:

Параметры Лазерная резка Плазменная резка
Ширина реза 0,2-0,375 мм Ширина реза 0,8-1,5 мм
Точность резки ±0,05 мм ±0,1-0,5 мм
Зависит от степени износа расходных материалов
Конусность Менее 1° 3° — 10°
Минимальные отверстия При непрерывном режиме диаметр примерно равен толщине материала. Для импульсного режима минимальный диаметр отверстия может составлять одну треть толщины материала. Минимальный диаметр отверстий составляет 1,5 от толщины материала, но не менее 4мм.
Внутренние углы Высокое качество углов Происходит небольшое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней
Окалина Обычно отсутствует Обычно имеется (небольшая)
Прижоги Незаметны Присутствуют на острых наружных кромках деталей
Тепловое воздействие Очень мало Больше, чем при лазерной резке
Производительность резки металла Очень высокая скорость при малых толщинах. Заметно снижается с увеличением толщины металла, продолжительный прожиг больших толщин. Быстрый прожиг; очень высокая скорость при малых и средних толщинах обычно с резким снижением при увеличении толщины.

Отличие плазменной резки от лазерной по стоимости

Решая, что лучше — плазменная или лазерная резка металла, нужно понимать, что цена портальной плазменной установки в 5-6 раз ниже аналогичной лазерной. Однако при сравнении обоих видов оборудования следует учитывать не только стартовую стоимость, но и дальнейшие эксплуатационные расходы.

Сюда относят затраты на электроэнергию, вспомогательные газы и цену расходных материалов. Выбирая, что заказать — плазменную или лазерную резку металла, учтите, что в смету эксплуатационных расходов лазерной резки входят:


Стоимость газов:

  • воздух или чистый кислород — для резки углеродистых сталей;
  • азот — для получения заготовок из алюминия (его сплавов) и коррозионностойких сталей (например, нержавейки).

Энергозатраты:

  • расходы на энергопотребление самой установки;
  • электроэнергия для лазера и охладителя.

Расходные материалы:

  • оптика (внутренняя и внешняя);
  • сопла;
  • фильтры.

Но ответ на вопрос: «Чем отличается плазменная резка от лазерной резки?» был бы не полным без знаний об эксплуатационных расходах на установку плазменной обработки. Поэтому продолжим детально изучать затраты на альтернативное оборудование.

При плазменной резке используют кислород или воздух. Электроэнергия расходуется исключительно на питание самого станка и создание плазмы. Что до расходных материалов, то их не больше, чем в лазерном оборудовании. Так, в этот пункт входят:

Такой показатель, как количество отверстий, приходящихся на одну заготовку, снижают часовую стоимость работы плазмы. В этом батле победу одержит лазер, поскольку сопла и электроды, используемые в плазменных агрегатах, рассчитаны на заданное количество прошивок и стартов.

Чем больше отверстий нужно сделать, тем выше эксплуатационные расходы на плазменный станок.

Резюмируя вышеизложенное, можно прийти к следующему выводу: сказать заочно, что выгоднее приобрести — плазменную или лазерную резку, невозможно. Но если требуется раскрой металла до 6 мм, а особенно с большим количеством отверстий, тогда в фаворе будет лазер. При резании материалов от 6 мм, покупайте плазменные аппараты с ЧПУ.

Серия S-WT Серия M30 Серия L50 Серия L100-COMBI
Цена: от 230 000 руб. Цена: от 470 000 руб. Цена: от 700 000 руб. Цена: от 860 000 руб.

Если вы решили приобрести недорогие станки плазменной резки, обращайтесь в нашу компанию. Менеджеры детально изучат производственные требования и подскажут наиболее рациональную марку станка, необходимого для вашего предприятия. Звоните, нам есть что предложить по качеству, цене и функциональности.

Читать еще:  Торцовка по металлу своими руками

Остались вопросы? Задайте их нашим специалистам!

Отправьте заявку и наш менеджер свяжется с вами в течение 3 минут!

Сравнение лазерной и плазменной резки металла

Применяются на предприятиях металлообрабатывающей, пищевой, автомобильной, судостроительной, строительной и энергетической промышленностях, в составе машин термической резки (МТР) с ЧПУ. Резать можно как листовой металл, так и трубы. В данной статье, хочется затронуть основные плюсы и минусы данных технологий резки металла. Начнем с плазмы.

Плазменная резка

Осуществляется плазменной дугой, с температурой до 30 000 градусов Цельсия. Сама физика данного процесса не позволяет резать металл без скоса (без конуса) даже в самых дорогостоящих источниках плазмы ( Hypertherm , Termal Dynamics и Kjellberg) с применением так называемой «узко-дуговой резки» не удастся достичь конусности менее 2-4˚.

Зато станок плазменной резки с ЧПУ (в простонародье «плазмарез», «плазморезка», «резак», «плазма», «портальная плазменная резка») может резать недостижимые для лазера толщины металлов – до 160 мм для углеродистых («черных») сталей. Фактически плазменная установка позволяет резать любой токопроводящий металл (все виды сталей, чугун, медь, алюминий, латунь и т.д.).

Есть некоторые ограничения по резке отверстий, например, минимальный диаметр отверстия должен быть больше или равен полутора – двум толщинам метала.

То есть, если у нас стальной лист толщиной 12 мм, то минимальный диаметр отверстия (с сохранением круглой формы) будет равен 18-24 мм. Конечно здесь есть приятные исключения в виде запатентованной технологии True Hole от компании Hypertherm, позволяющей вырезать отверстия диаметром, равном толщине листа, причем отменного качества с конусностью не более 2˚. Технология применима на толщинах до 25 мм при использовании системы HyPerfomance Plasma HPRXD и XPR с автоматической системой управления газом.

Машины термической резки , оснащенные источником плазменной резки , дешевле станков лазерной резки металла , себестоимость реза – дешевле, обслуживание дешевле (часто необходимо только электричество, сжатый воздух и «расходники»).

Из минусов хочется отметить худшее качество реза, конусность реза, более высокое потребление электроэнергии, большее потребление расходных материалов («расходки») и сложность при резке тонких металлов (менее 1 мм), вызванную более толстой дугой (ширина реза 0,8-1,5 мм). А также в несколько раз меньшую скорость реза тонких металлов, в сравнении с лазером.

Прожиг на не качественной плазме толщина лист 0,9 мм
Качественная плазма, лист толщиной 0,9 мм
Прямолинейная резка лист толщиной 0,7 мм. Плазма.

Лазерная резка

Осуществляется лазерным лучом, который в разы тоньше плазменной дуги (0,2-0,3 мм), поэтому качество реза заметно выше, чем при плазменной резке, так как уменьшается термическое воздействие на кромку разрезаемого материала.

Установка лазерной резки отличается высокими скоростями резки, что является более рентабельным решением в сравнении с плазмой. Например, оптоволоконный иттербиевый лазер IPG Photonics мощностью 4 кВт( Lasercut Professiona M2 способен резать углеродистую сталь толщиной 2 мм со скоростью до 12 100 мм в минуту, в то время как источник плазмы Hypertherm HPR 130XD режет данный лист со скоростью не более 1 490 мм в минуту (30 А, кислород/кислород). Резкое падение скорости реза у лазера наблюдается на толщинах более 3-6 мм, а максимальная толщина ограничена 24 мм для углеродистой стали (для оптоволоконного лазера IPG Photonics, мощностью 4 кВт). Кромки реза у листов до 14 мм – остаются ровными и гладкими, без образования окалины.

Минимальный диаметр вырезаемого отверстия равен 0,3 толщины металла, края – ровные и с минимальным скосом (не более 1° при толщинах более 10-12 мм). Это позволяет вырезать отверстия диаметром 4 мм в 12 мм листе. Точность станка лазерной резки металла заметно выше станка плазменной резки и составляет, как правило, +/- 0,05 мм.

Пример реза стали толщиной 12мм. Слева – «узкодуговым» источником плазмы 130Ампер. Справа – лазером мощностью 1КВт. Пример реза стали толщиной 25 мм, оптоволоконным лазером мощностью 4 кВт.

Один из важных моментов, на который стоит обратить внимание при выборе станка лазерной или плазменной резки – стоимость и стойкость расходных материалов. Наиболее часто заменяемая часть на лазере – сопло стоит от 140 до 750 руб. за 1 шт. и служит оно до 1,5 месяцев, в то время как на плазменную резку меняется сопло и электрод (катод), общей стоимостью от 250 до 4500 руб. (в зависимости от модели плазматрона), которых хватает примерно на 0,5-1 смену работы станка плазменной резки.

Резюмируя данную статью, давайте подведем итоги:

Лазерную резку целесообразнее применять, если нужны очень высокие скорости резки, высокое качество обработки металла, высокая точность, хорошая повторяемость при резке сложных изделий, высокое качество резки углов (особенно внутренних), низкая стоимость расходных материалов, но обслуживание установки лазерной резки должно осуществляться только высококвалифицированными специалистами.

В то время как плазменная резка славится большими толщинами разрезаемых металлов, неприхотливостью, большей гибкостью в широком диапазоне толщин и типов материалов, меньшей стоимостью установки. В настоящее время приобретать оборудование в лизинг становится выгоднее, в том числе из-за экономии по НДС.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector