- Лазерная резка металла
- Плазменная резка металла
- Отличия лазерной и плазменной резки
- Преимущества и недостатки
- Какие нужны расходные материалы?
- Почему лазерная резка эффективнее плазменной?
- Стоимость оборудования и расходников
Лазерная резка металла
Лазерная резка – это технология раскроя материала, в которой для резки используется усиленный и сфокусированный луч света. Сфокусированный лазерный луч режет с очень маленьким пропилом, гораздо меньшим, чем лезвие или плазменный резак.
Луч направляется на лазерную головку, движущуюся часть машины, где его можно направить на разрезаемый материал. В зависимости от материала он может испаряться под воздействием тепла или расплавляться и улетучиваться. С помощью лазерного оборудования можно резать различные материалы, в том числе и металлы:
- Алюминий и сплавы от 0,2 мм до 10 мм;
- Сталь от 0,2 мм до 20 мм;
- Медь от 0,2 мм до 15 мм;
- Нержавеющая сталь от 0,2 мм до 30 мм;
- Латунь от 0,2 мм до 5 мм.
Рис. 1. Принцип работы лазерного станка для резки металла
Плазменная резка металла
Процесс плазменной резки включает в себя три основных компонента: источник питания, горелку и заготовку. Источник питания создает электрическую дугу высокого напряжения, которая направляется от электрода горелки к заготовке.
Плазменная резка делается с помощью воздуха, доведенного до состояния ионизированного газа, то есть плазмы.
Горелка содержит сопло с потоком газа, нагнетаемым вокруг электрода. Когда электрическая дуга направляется через газ, она ионизирует его и создает плазменную струю очень высокой температуры.
Рис. 2. Принцип работы плазменного станка для резки металла
Плазма плавит металл и выдувает расплавленный металл высокоскоростной струей. Этот процесс можно использовать для резки различных проводящих материалов, включая:
- сталь;
- алюминий;
- медь;
- латунь.
Скорость и качество резки также можно контролировать, регулируя параметры источника питания и расхода газа.
Рис. 3. Плазменная резка металла
Отличия лазерной и плазменной резки
Разница в толщине резки
Плазморез представляет собой разновидность оборудования для термической резки, которое подходит для резки толщины более 3-6 мм.
Максимальная толщина реза может достигать сотен мм. Оптимальный диапазон составляет около 80 мм. Не подходит для резки тонколистовых металлов толщиной менее 3 мм.
Лазерный резак применяется для резки углеродистой стали 30 мм (если качество стального листа хорошее, скорость может быть около 650 мм/мин), нержавеющая сталь 25 мм (нужен инертный газ, если азот высокого давления, скорость составляет около 400 мм/мин).
Лазерный резак способен разрезать мягкую сталь менее 25 мм, нержавеющую сталь 16 мм или меньше. В зависимости от мощности и производительности станки лазерной резки могут резать очень тонкие плиты, максимальная толщина составляет около 30 мм.
Разница в качестве резки
Самым большим недостатком плазменной резки является большой зазор, шероховатая и неровная поверхность реза, низкая точность резки.
При лазерной резке ширина пропила и зона термического влияния минимальны, кромка получается с высокой точностью, а торцевая поверхность реза гладкая и без заусенцев.
Преимущества и недостатки технологий
Плазменная и лазерная технологии являются эффективными методами резки материалов. Однако каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.
| Преимущества | Недостатки | |
| Плазменная резка | – Стоимость оборудования;
– Может резать толстые материалы до 80 мм; – Хорошо работает с отражающими материалами. |
– Менее точен, чем лазер;
– Создает излучение во время резки (яркие вспышки могут повредить глаза); – Сопло и электрод требуют регулярной замены; – Ограничено возможностью резки только токопроводящих материалов; – Сложно получить гладкий шов, образуется грат и окалина. |
| Лазерная резка | – Может резать более широкий спектр материалов (не только металлы);
– Более энергоэффективный и быстрый способ резки; – Высокое качество реза, без заусенцев, окалины и шероховатостей. |
– Сложности при резке материалов с высокой; отражающей способностью.
– Не режет очень толстые металлы. |
Какие нужны расходные материалы?
Для плазморезов требуется периодическая замена:
- сопла;
- электродов;
- экранов;
- кожухов.
Замена этих расходных материалов необходима для поддержания эффективности работы машины и высокого качества обработки.
Для лазерного оборудования характерен более простой график замены расходных материалов. Необходимо менять только линзу и сопло, а это требуется примерно раз в две недели, в зависимости от интенсивности использования станка.
При выборе между этими технологиями следует учитывать не только стоимость расходных материалов, но и конкретные требования к резке и ограничения по бюджету.
Сферы применения лазеров и плазморезов
Лазерная технология лучше всего подходит для точных и сложных конструкций, а плазменная – для простых форм и толстых материалов. Понимание этих различий помогает промышленным предприятиям принимать обоснованные решения о том, какая технология лучше всего подходит для их производственных задач.
Использование лазеров эффективно в тех случаях, когда первостепенное значение имеет точность, чистота, скорость и сложность обработки.
- Автомобильные компоненты, изготовление шестерней и кронштейнов;
- Ювелирные изделия из таких металлов, как золото и серебро;
- Детали для аэрокосмической промышленности, лопатки турбин и компоненты двигателей;
- Декоративные архитектурные элементы;
- Медицинские приборы и имплантаты;
- Корпуса для электроники;
- Рекламная продукция, металлические брелоки, шильды и таблички.
Плазменный металлорез подходит для простых и объемных изделий, имеющих простые формы, такие как прямоугольник, овал или квадрат. Несмотря на то, что высокотемпературная резка плазмой не обладает такой точностью, как лазерная, она способна эффективно справляться с резкой изделий большой толщины. Плазморезы подходят для данных задач:
- Формообразование рельсов;
- Раскрой металлических элементов каркаса;
- Резка сегментов нефте- и газопроводов;
- Изготовление судостроительных деталей;
- Обработка сварных конструкций.
Однако плазме трудно справиться со сложными, детализированными конструкциями и проектами с отверстиями или сложной геометрией.
Детали, вырезанные лазером практически не требуют постобработки, так как края получаются чистыми. Детали вырезанные плазмой часто нуждаются в дополнительной обработке, шлифовке и галтовке.
Рис. 4. Лазерная резка металла
Почему лазерная резка эффективнее плазменной?
Высокая точность
Лазерный луч позволяет получить более точные срезы и сложную детализацию. При резке металла лазером не происходит прямого контакта с материалом, поэтому вероятность появления деформации и микротрещин минимальна.
Энергопотребление
Лазерная резка значительно эффективнее с точки зрения энергопотребления. Лазерные системы имеют более высокие показатели энергоэффективности, потребляя меньше энергии для получения таких же или лучших результатов.
Универсальность применения
Лазерный станок можно использовать для резки широкого спектра материалов, включая металлы, пластик и дерево. Адаптивность оборудования позволяет производителям оптимизировать производственные процессы, сократить время наладки и повысить общую эффективность.
Эффективное использование материала
При лазерной резке металла получается минимальная ширина реза (0,2-0,375 мм) с точностью резки до ±0,05 мм. Благодаря этому на одном листе можно вырезать больше деталей. Материал используется эффективно, количество отходов минимально.
Стоимость оборудования и расходников
Стоимость лазерного оборудования по сравнению с плазменным выше: портальный плазменный станок обычно стоит примерно в 5-6 раз меньше, чем аналогичный лазерный.
Однако важно учитывать не только первоначальную стоимость, но и ежемесячные эксплуатационные расходы. Эксплуатация плазмореза предполагает расходы на комплектующие, расходники, потребление электроэнергии и газов, используемых в процессе резки. Также плазменная резка требует проведения постобработки, что влечет за собой необходимость приобретения дополнительного оборудования.
Лазерные резаки требуют замены зеркал и фокусирующей линзы, причем линза обычно нуждается в замене примерно через 6 тысяч часов работы. Также нужно учитывать расходы на вспомогательный газ, например используются баллоны с азотом.
Плазменные резаки требуют периодической замены электрода (его хватает примерно на 800 разрядов) и могут выходить из строя сопла. Хотя расходные материалы для плазмы в целом дешевле, чем для лазеров, баланс смещается, если учесть необходимость замены защитных экранов и кожухов.
Общие затраты на расходные материалы для установки плазменной резки могут составлять от 44 до 74 тыс. рублей и выше. Примерно 3 тыс. рублей уходит на расходные материалы для лазерного резака.
