Плазменная резка против лазерной резки: сравнение плюсов и минусов

Введение

Лазерная резка и плазменная резка два широко используемых метода в современных производственных процессах с ЧПУ (числовым программным управлением). Оба являются методами термической обработки, используемыми для резки материалов в промышленных условиях. Однако между этими двумя технологиями есть некоторые ключевые различия, наиболее существенным из которых является источник мощности резки: лазерные режущие станки используют сильный и узкий лазерный луч для резки материалов, в то время как плазменные режущие станки используют направленные потоки плазмы для резки.

Лазерная резка тechnology подходит для различных материалов, включая керамику, дерево, пластик и металлы, тогда как плазменная резка ограничена резкой только токопроводящих материалов. Лазерная резка обеспечивает более быструю и точную резку по сравнению с плазменной резкой, и она производит более гладкие поверхности реза. Кроме того, лазерная резка больше подходит для сложных задач резки. Однако плазменные режущие машины имеют более низкие затраты на техническое обслуживание и более простую механическую конструкцию, что приводит к снижению общих затрат. Хотя обе технологии в основном используются для резки металла, лазерная резка также широко применяется для обработки других материалов.

Выбор правильного процесса резки с ЧПУ для ваших нужд может зависеть от нескольких факторов. В этой статье сравниваются лазерная и плазменная резка с точки зрения скорость, применяемые материалы, стоимость и другие факторы чтобы помочь вам принять более обоснованное решение.

Что такое лазерная резка и как она работает

Лазерная резка работает путем направления высококонцентрированной энергии лазерного луча на материал, что приводит к локальному плавлению и разделению заготовки. В зависимости от деталей техники резки лазер может расплавлять материал, а вспомогательный поток газа выдувает расплавленный материал с пути.

Или он может напрямую изменять форму разрезаемого материала из твердого состояния в газообразное (сублимация), при этом разрез удаляется в виде пара. Оборудование для лазерной резки может резать конструкционные и трубные материалы, а также тонкие листы.

Для лазерной резки используются три основных типа лазеров: CO2, неодимовые и волоконные лазерные системы. Хотя все типы лазерных резаков имеют схожую конструкцию, они отличаются тем, что каждый тип лазера имеет разный диапазон мощности, и каждый лучше всего подходит для определенных типов и толщин материалов.

С помощью резаков CO2 резка выполняется с использованием электрически стимулированного CO2. Неодимовые или кристаллические лазерные резаки производят лучи через Nd: YVO (ортованадат иттрия, легированный неодимом) и Nd: YAG (алюминиевый гранат иттрия, легированный неодимом). Наконец, волоконные резаки используют стекловолокно для резки материалов. Лазеры получены из того, что называется «просачивающимся лазером», и затем усиливаются через специальные волокна.  

Наибольшей популярностью пользуются лазеры на CO2, поскольку они могут резать различные материалы, обладают малой мощностью и имеют разумную цену. 

Лазерная резка широко используется в таких секторах, как электроника, медицина, авиация и транспорт. Благодаря способности лазера создавать точные разрезы и отделки, он в основном используется для резки металлов, таких как вольфрам, сталь, алюминий, латунь или никель. Лазеры также используются для резки дерева, кремния, керамики и других неметаллов.

Что такое плазменная резка и как она работает

Плазменная резка — это процесс термической резки, при котором используется высокоскоростная струя ионизированного газа, называемого плазмой, для плавления и разделения металлических материалов. Основной принцип заключается в пропускании электрической дуги через газ, проходящий через узкое отверстие, что приводит к образованию плазмы. Вот как это работает:

1. Генерация плазмы: Системы плазменной резки состоят из нескольких компонентов, включая источник питания, систему подачи газа и горелку. Источник питания генерирует электрическую дугу, которая направляется через горелку в проходящий через нее газ. Газ, обычно сжатый воздух, азот или аргон, ионизируется и превращается в плазму, когда достигает высокой температуры дуги.
2. Формирование плазменной струи: Плазменная струя выходит из сопла горелки на высокой скорости, обычно достигая скорости до 20 000 футов в секунду. Эта струя плазмы чрезвычайно горячая, ее температура превышает 30 000 градусов по Фаренгейту (16 650 градусов по Цельсию).
3. Резка материалов: Когда плазменная струя соприкасается с металлической заготовкой, она быстро нагревает материал до точки плавления. Одновременно кинетическая энергия плазменной струи выдувает расплавленный металл из разреза, создавая узкий пропил.
4. Поток газа: Для поддержания процесса резки через резак вместе с плазмой обычно направляется вторичный газ, часто кислород или азот. Этот газ способствует удалению расплавленного металла из реза и помогает охлаждать рез, предотвращая повреждение заготовки.
5. Контроль и точность: Весь процесс резки контролируется системой ЧПУ, которая точно направляет движение плазменной горелки по заготовке в соответствии с запрограммированными траекториями резки. Это управление ЧПУ обеспечивает точность и повторяемость в процессе резки, позволяя создавать сложные формы и точные разрезы.

Плазменная резка против лазерной резки: анализ плюсов и минусов

Плюсы лазерной резки

1. Точность: Энергия лазерного луча концентрируется на одной крошечной области, проникая в материал и разрезая его. Этот процесс создает тонкий режущий шов (прорезь) в заготовке, в отличие от более широкого реза, создаваемого плазменной резкой. Более тонкий разрез, создаваемый лазером, делает его полезным для сложных, деликатных задач резки, которые не могут быть выполнены плазменным резаком.
2. Широкий ассортимент материалов: Лазерные резаки способны резать широкий спектр материалов, включая: металл, дерево, пластик и керамику. Плазменные резаки, с другой стороны, ограничены резкой проводящих материалов. 
3. Скорость: Лазерные резаки являются более энергоэффективным и быстрым вариантом резки металла по сравнению с плазменными резаками, что делает их более экологичным выбором.

Минусы лазерной резки

1. Светоотражающие материалы: По сравнению с плазменной резкой лазерная резка не так эффективна на сильно отражающих поверхностях, таких как металл. 
2. Толщина материала: Как правило, лазерные станки не обладают достаточной мощностью для резки материалов толщиной более 19 мм, тогда как плазменные резаки способны резать металлические пластины толщиной до 38 мм. 
3. Капитальные вложения: Капитальные затраты на лазерный резак значительно выше, чем на плазменный резак. 

Плюсы плазменной резки

1. Расходы: Лазерные резаки обычно дороже в эксплуатации, чем плазменные.  
2. Более толстые пластины: В целом плазменные резаки способны резать более толстые листы (до 38 мм) по сравнению с лазерными резаками, которые могут резать алюминий толщиной 12,7 мм, нержавеющую сталь толщиной 19 мм и сталь толщиной 25,4 мм.  
3. Низкие эксплуатационные расходы: Плазменные технологии требуют значительно меньшего обслуживания, чем лазерные резаки. 

Минусы плазменной резки

1. Больший пропил: Больший размер реза при плазменной резке означает, что она менее точна и, следовательно, более ограничена по сравнению с лазерной резкой.
2. Ограниченная функциональность: Плазменная резка не обеспечивает функции гравировки, как станки лазерной резки. 
3. Радиация: Плазменные резаки, в отличие от лазерных, создают радиацию. Это требует использования защитных средств, в том числе очков или очков для рабочих.
4. Ограниченные материалы: Применение плазменных резаков ограничено электропроводящими материалами. 

Лазерная резка против плазменной резки: всестороннее сравнение

Принцип действия

• Лазерная резка: использует мощный лазерный луч для плавления, сжигания или испарения материала по заданному пути.
• Плазменная резка: использует высокоскоростную струю ионизированного газа (плазмы) для плавления и разрезания металлических материалов.

Скорость и эффективность резки

• Лазерная резка: как правило, обеспечивает более высокую скорость резки, чем плазменная резка, что делает ее подходящей для быстрого производства и сложных конструкций.
• Плазменная резка: Хотя плазменная резка обычно медленнее лазерной, она отлично подходит для резки более толстых материалов и часто более экономична для тяжелых условий эксплуатации.

Совместимость материалов

• Лазерная резка: подходит для широкого спектра материалов, включая металлы, пластик, дерево, керамику и композиты.
• Плазменная резка: в основном используется для резки токопроводящих материалов, таких как сталь, нержавеющая сталь, алюминий, медь и другие сплавы.

Толщина резки

• Лазерная резка: предпочтительна для материалов тонкой и средней толщины, обычно до 1 дюйма (25 мм) для стали.
• Плазменная резка: отлично подходит для резки более толстых материалов, с возможностями резки от 0,1 дюйма (2,5 мм) до нескольких дюймов в зависимости от мощности плазменного резака.

Точность и качество кромки

• Лазерная резка: обеспечивает высокую точность и превосходное качество кромок с минимальными искажениями, зонами термического воздействия и заусенцами.
• Плазменная резка: обеспечивает высокую точность резки, но качество кромок может быть не таким чистым, как при лазерной резке, и часто требует дополнительных операций по отделке.

Соображения стоимости

• Лазерная резка: как правило, требует более высоких затрат на оборудование и эксплуатацию из-за сложности лазерных систем и требований к техническому обслуживанию.
• Плазменная резка: как правило, более рентабельна для резки более толстых материалов и крупномасштабного производства, имеет более низкие первоначальные затраты на оборудование и сокращенные расходы на расходные материалы.

Воздействие на окружающую среду

• Лазерная резка: во время работы выделяется минимальное количество дыма, паров и шума, что делает ее экологически безопасной.
• Плазменная резка: выделяет больше дыма, паров и шума по сравнению с лазерной резкой, требует надлежащей вентиляции и мер безопасности.

Заключение

В этой статье описаны различия между лазерной и плазменной резкой, поясняются их функциональные возможности и применение в производстве. Для получения более подробной информации о методах лазерной и плазменной резки обращайтесь в Krrass Machinery.

Krrass Machinery предлагает широкий спектр производственных решений, включая резку листов и различные услуги с добавленной стоимостью, специально разработанные для удовлетворения ваших требований к прототипированию и производству. Изучите наш веб-сайт для получения дополнительной информации или для запроса бесплатной, необязательной сметы.