что лучше плазма или лазер для резки металла
ЧТО ЛУЧШЕ: ЛАЗЕРНАЯ ИЛИ ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛА
Изделия из металла пользуются неизменным спросом практически во всех сферах и отраслях. В связи с этим не теряют актуальности и вопросы, касающиеся методов их обработки. Наиболее востребованными методами признаны лазерная и плазменная резка, являющиеся достойными конкурентами. Оба метода обладают как достоинствами, так и недостатками. В связи с этим, для того, чтобы определиться, в чем отличия лазерной и плазменной резки и что лучше: лазерная или плазменная резка металла, целесообразно подробнее разобрать все нюансы и аспекты обоих способов.
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ЛАЗЕРОМ
Суть данного метода заключается в направленном воздействии сфокусированного лазерного луча на поверхность металла. Лазер производит расплав металла, а подаваемый под большим давлением газ удаляет расплавленную массу, параллельно охлаждая поверхность. В случае, если используется сублимационная резка, удаление металла из зоны воздействия луча происходит за счет процесса испарения.
Нюансы лазерного раскроя листов из металла
В ходе проведения работ необходимо учитывать, что практически все металлы, подлежащие обработке лазером, обладают высокими показателями светоотражаемости, что может сказываться на скорости процесса и значительно его замедлять.
Помимо светоотражения, на качество работ оказывает большое значение толщина металла. Работы с использованием лазера не целесообразно проводить на толстых листах, особенно когда речь идет о сплавах металлов. Оптимальными для лазерной обработки являются толщины не превышающие 20 мм. Попытки игнорировать данный нюанс могут привести к утрате качества среза.
Основываясь на данном факте, и для сохранения качества реза, необходимо выделить предельно допустимые толщины подлежащих раскрою материалов:
Если же производственная необходимость требует раскроя листов 20 мм и более, необходимо понимать, что работа потребует больших энергозатрат, а результат при этом будет далек от качества, получаемого при резке тонких листов. В связи с данным фактом, целесообразнее использовать альтернативные способы, в том числе газокислородный.
Расходные материалы, необходимые при работе с лазером
Наибольшему расходованию подвергается электричество и газ, являющийся неотъемлемой частью процесса. Большой расход электроэнергии объясняется тем, что она необходима для обеспечения работоспособности сразу трех основных составляющих: самой установки, лазера и охладителя. В качестве газовой составляющей обычно используются кислород и азот. Помимо перечисленного, достаточно затратным моментом могут оказаться: оптика (линзы как внешняя, так и внутренняя), сопла и фильтрующие элементы. Допустимый срок эксплуатации перечисленных расходных материалов колеблется от нескольких недель, до нескольких лет, и напрямую связан с уровнем нагрузки. Соответственно при больших объемах обрабатываемого металла, срок службы расходных материалов крайне незначителен.
Виды лазерной резки
Резка металла лазером делится на три основных типа в зависимости от используемой среды:
ПРЕИМУЩЕСТВА ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ В СРАВНЕНИИ С ПЛАЗМЕННОЙ
НЕДОСТАТКИ ЛАЗЕРНОГО РАСКРОЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА ПЛАЗМОЙ
Данный процесс обработки металла осуществляется в результате воздействия на металл генерируемой сжатой плазменной дугой, которая вырабатывает огромное количество тепловой энергии. Удаление расплава происходит при помощи струи плазмы. Образование плазменной дуги из обычной, осуществляется за счет действия плазмотрона, который сначала сжимает изначальную дугу, затем насыщает ее газом плазмообразователем. Использование плазмы наиболее целесообразно в случае необходимости раскроя толстых листов от 20 мм и более, но и для более тонких заготовок метод вполне оправдан. Данный вид обработки хорошо зарекомендовал себя при работе с чугуном, на котором он оставляет глубокий достаточно качественный рез.
Говоря о оптимальных толщинах листов при работе с плазмой, можно отталкиваться от следующих параметров:
Принимая решение об использовании плазменной резки, необходимо учитывать образование окалины и появление кромок, требующих доработки.
Расходные материалы, необходимые при работе с плазмой
Основными статьями расходов могут стать газ и расходные материалы, входящие в оборудование. Необходимо учитывать, что расходные материалы рассчитаны на определенное количество запусков и срок их эксплуатации напрямую зависит от степени интенсивности нагрузки.
ПРЕИМУЩЕСТВА ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ В СРАВНЕНИИ С ЛАЗЕРНОЙ
НЕДОСТАТКИ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
КАКИЕ ОТЛИЧИЯ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ И ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ
Рассмотрев более подробно возможности и нюансы обоих методов, можно перейти к сравнению лазерной и плазменной резки металла. Разбирая отличия плазменной резки и лазерной резки металла, особое внимание уделяется нескольким основным параметрам:
ДОПУСТИМАЯ ТОЛЩИНА ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА
В данном случае основная разница между плазменной резкой и лазерной резкой заключается в том, что лазерные станки целесообразнее использовать при работе с тонкими листами, а плазменные установки, наоборот, работают качественнее с заготовками, имеющими большую толщину. В этом случае гарантируется высокая производительность с полным сохранением качества.
Лазерные станки используют для резки заготовок не более 30-35 мм. толщиной. В противном случае рез будет очень некачественный, в отличие от оборудования для плазменной резки, которое позволяет обрабатывать следующие толщины и материалы с высоким качеством реза:
Плазменная резка имеет ограничения по размеру вырезаемых отверстий. Они получаются наиболее точными только если их диаметр больше в 2 раза в сравнении с толщиной обрабатываемой заготовки. Для тонколистовых деталей плазменные станки не используются, так как образуется слишком большая область термической обработки, из-за чего образовываются всяческие дефекты.
СРАВНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Одно из важных отличий лазерной резки и плазменной резки состоит в скорости обработки металла. Лазерная резка по сравнению с плазменной резкой металла позволяет добиться высокой скорости процесса, минимизации износа расходных материалов и, соответственно, снижения почасовой оплаты работы. Дополнительно стоит отметить, что раскрой лазером признан достаточно экономичным в плане расхода материала, исходя из чего, разница между лазерной и плазменной резкой в цене достаточно существенная. Связан данный аспект с тем, что тонкие прорези позволяют расположить рядом максимально большое количество деталей. Помимо указанного, необходимо отметить тот факт, что отсутствие необходимости дополнительной обработки поверхности и кромок позволяет не только экономить время и энергозатраты, но и значительно улучшает качество результата.
Резка плазмой характерна тем, что расходные материалы рассчитаны на ограниченное число запусков. Исходя из этого показателя, оценка одного часа работы на плазменной установке напрямую связана с количеством отверстий, прошиваемых в заготовке. Кроме этого, необходимость зачистки кромок от неровностей, а поверхности от окалины, в значительной мере увеличивает время от момента начала обработки до ее конечного результата.
ИТОГОВОЕ КАЧЕСТВО РЕЗА И КРОМОК
В этом пункте основная разница лазерной резки и плазменной резки заключается в качестве кромок и прорези. Лазерная обработка позволяет добиться наиболее четкого ведения реза, с сохранением его тонкости (от 1 мм) и ровности кромок. Сфокусированность луча позволяет минимизировать деформации практически до нуля и получить максимально тонкую прорезь. Стоит отметить, что даже при обработке деталей, имеющих сложные контуры, точность и качество реза не снижаются. Ухудшение качества кромок возможно только в случае превышения допустимой толщины листа. Конусность получаемых отверстий минимальна, и при работе, ведущейся в непрерывном режиме, диаметр отверстия аналогичен толщине материала. В случае использования импульсного режима, наименьший диаметр отверстия обычно не превышает 1/3 толщины листа.
Плазменный раскрой является контактным воздействием, что неминуемо приводит к ожоговому повреждению кромки и образованию окалины на поверхности. Конусность кромок так же выражена более интенсивно, чем у деталей, подвергающихся лазерному раскрою. Возможное отклонение краев отверстия от вертикальной оси может составить от 3 до 10 градусов, в то время, как лазер допускает отклонение не более чем на 0.5 градуса. Кроме этого, отверстие, проделанное плазмой имеет разницу в верхнем и нижнем диаметре. данные аспекты необходимо учитывать, когда заказ требует максимально качественной в плане точности работы.
ЧТО ДОРОЖЕ: ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА ИЛИ ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛА
Выбирая, что лучше: плазменная или лазерная резка металла в плане экономии, необходимо четко расставлять приоритеты. Связанно это с тем, что качество готового изделия практически всегда связанно с затратностью его обработки. Помимо указанного аспекта, немаловажен еще и фактор относительности. Плазменная резка металла отличается малой энергозатратностью по сравнению с лазерной резкой, но необходимо учесть, что данный вид обработки, а именно износ расходных материалов, зависит от количества циклов включения и выключения. Чем чаще перезапускается установка, тем больший износ получают расходники.
Лазерный станок с ЧПУ минимизирует временные затраты и расход материала. Кроме этого, износ расходных материалов по большей степени не зависит от количества запусков и выключений. В соответствии с этим и час работы на лазере стоит меньше, не смотря на большую энергозатратность.
СРАВНЕНИЕ СТОИМОСТИ ЛАЗЕРНОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
Стоимость газов
Затраты на энергию
Затраты на расходники
При интенсивном использовании расходные материалы станков подлежат замене как минимум раз в 1-2 месяца.
В процессе плазменной ркзки используется воздух или кислород. Расход электрической энергии идет лишь на создание плазмы и на питание оборудования. Используемые расходные материалы для плазменного станка это:
Чтобы сократить затраты на плазменный раскрой, можно использовать слаботочные сопла и электроды, однако, это снизит производительность оборудования, но не скажется на качестве обработки металла.
КОНУСНОСТЬ РЕЗА
БЕЗОПАСНОСТЬ
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ И ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
ОТЛИЧИЯ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ОТ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
В чем же отличия лазерной и плазменной резки металла? Исходя из сравнительного обзора двух методов раскроя металла необходимо выделить следующие факты:
Использование лазера идеально подойдет для работы с тонкими листами и при необходимости получения идеального разреза даже в случае обработки деталей со сложными контурами. Кроме того, именно этот вид раскроя оправдан при работе с большими объемами и ограниченными сроками исполнения заказа.
В отличие от лазерной резки, раскрой металлических листов при помощи плазменной резки станет оптимальным выбором в работе с материалом, имеющим толщину от 20 до 150 мм и в случаях, когда не требуется идеального качества кромок и тонкого разреза. Но имеет большое значение необходимость экономии затрат на электроэнергию и газовую составляющую.
СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ И ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
Сравнивая преимущества и недостатки лазерной и плазменной резки металла, можно сделать вывод, какая из технологий для каких сфер больше подойдет. Плазменная резка лучше справится со следующими задачами:
Лазерная резка подойдет для большего количества различных областей жизни, так как в сравнении с плазменной, она не имеет высокой конусности, не вызывает дефекты материала, имеет высокую точность и производительность, а также возможность изготавливать изделия по сложным чертежам. Ее используют для:
Лазерная резка имеет намного больше преимуществ в сравнении с плазменной, однако в случае, если необходимо обработать металл с толщиной более 20 мм, то плазменная резка здесь является неоспоримым лидером.
ПОЧЕМУ ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА ЛУЧШЕ ПЛАЗМЕННОЙ
ЧТО БЫСТРЕЕ ОКУПИТСЯ: ЛАЗЕРНЫЙ ИЛИ ПЛАЗМЕННЫЙ СТАНОК
Вдобавок у лазерного оборудования более широкий спектр возможных работ и цена на расходники ниже. Однако безусловно, как упоминалось выше, плазменный станок выигрывает в случае раскроя толстых металлов, которые имеют широкий спрос.
Подводя итоги и отвечая на вопрос «что лучше: плазменная резка или лазерная резка металла», можно аргументированно сказать, что оба метода одинаково хороши и оправданы. Для обретения максимальной выгоды, основанной на экономии затрат при получении наибольшего эффекта, необходимо использовать каждый из рассмотренных способов обработки металла исходя из задач и условий.
Лазер или плазма: в чем отличия
и в ряде случаев они могут заменять друг друга. Какие это случаи, чем отличаются способы резки и какому из них отдать предпочтение?
Особенности лазерной резки
Лазерные установки состоят из трех основных частей:
Металл разогревается на небольшом участке. Процесс раскроя может идти при температуре расплавления или испарения металла. Второй вариант энергозатратней и применяется только для тонких материалов.
Для облегчения работы в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Он необходим для удаления расплавленного металла, поддержания его горения, охлаждения прилегающей зоны, увеличения скорости и глубины резки.
Процесс лазерной резки можно посмотреть на видео ниже:
Виды лазерной резки
По типу рабочей среды лазеры бывают трех типов:
Преимущества и недостатки лазерной резки
У лазерной резки есть ряд достоинств:
Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.
Лазерная резка оптимальна для изготовления сложных по конфигурации изделий из тонких металлов
Особенности плазменной резки
Для плазменной резки используют плазмообразующий газ: азот, кислород, смесь водорода с аргоном или сжатый воздух. В охлаждаемом плазмотроне он нагревается до температуры 5 000–30 000 °С и переходит в состояние плазмы: смеси нейтральных атомов, ионов и свободных электронов. В результате газ приобретает способность проводить электрический ток. За счет теплового расширения его объем увеличивается в 50–100 раз и он с огромной скоростью вытекает из плазмотрона. Под воздействием плазмы начинает плавиться металл.
Узнать больше о плазменной резке можно из видео ниже:
Виды плазменной резки
При использовании плазменной резки между электродом и соплом резака возникает электрическая дуга. Для этого используют источники питания постоянного тока. Дуга образуется при поднесении резака к материалу.
Различают аппараты прямого или косвенного действия. В первом случае дуга образуется между катодом плазматрона и разрезаемым материалом (плазменно-дуговая резка). Во втором – внутри резака (плазменно-струйная резка). Этот способ обработки удобен для материалов, не проводящих электрический ток.
Преимущества и недостатки плазменной резки
У плазменной резки 4 основных преимущества:
К недостаткам плазменной резки относят необходимость механической обработки кромок разрезаемых материалов и конусность резов.
Плазменная резка чаще используется в машиностроении
Сравнение лазерной и плазменной резки
Можно выделить основные различия между лазерной и плазменной резкой.
Плазменная резка эффективна при толщине материала 20–40 мм. Может использоваться для раскроя меди толщиной до 80 мм, чугуна – до 90 мм, алюминия и его сплавов – до 120 мм, легированных и углеродистых сталей – до 150 мм.
Для плазменной резки этот параметр больше – 3–10°. При выполнении отверстий этим способом их выходной диаметр меньше входного.
Плазменная резка воздействует на металлы высокой температурой, и листы толщиной до 0,5 мм могут покоробиться.
При использовании плазменной резки образуется окалина и нужна доработка кромок.
Сравнительные характеристики обоих способов раскроя металлов приведены в таблице ниже:
Лазерная или плазменная резка — что лучше?
Выбери свой станок
Лазерный станок WATTSAN NC-С1612
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1325 BASIC
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1325 TABLECHANGE
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 BASIC
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 TABLECHANGE
Лазерный станок по металлу для резки труб WATTSAN 1530 ROTATORY
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 CABINE
Лазерный станок для резки труб WATTSAN 1530 ROTATORY CABINE
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 TABLECHANGE CABINE
Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 ROTATORY TABLECHANGE
Лазерный станок для раскроя металлических труб и профилей WATTSAN RD
Чем лазерная резка отличается от плазменной?
Давайте для начала рассмотрим принцип работы плазменного и лазерного оборудования.
Если простыми словами, то плавление металла при плазменной резке происходит за счет дуги. То есть, под воздействием воздуха.
В случае с лазерной резкой плазменной резкой плавление металла происходит засчёт сфокусированного лазерного луча.
Возможности плазменной и лазерной резки
В первом случае ширина реза не постоянна. Она изменяется в зависимости от толщины металла, от 0,8 до 2,5 мм. А при работе на лазерном станке она всегда практически одинакова и равняется от 0,2 до 0,3 мм.
Насколько плазменная резка будет точной, зависит от износа расходных материалов. Этот параметр составляет до 0,1 мм. При лазерном способе точность очень высокая и находится в диапазоне от 0,05 до 0,08 мм.
Важным параметром является конусность, она бывает от 1 до 5 градусов в зависимости от толщины вырезаемых отверстий. При лазере конусность минимальная. Она составляет менее 1 градуса.
Соответственно, отверстия на лазере получаются более геометрически правильными и подходят под точные соединения.
Для того, чтобы вырезать геометрически правильные отверстия на плазме нам необходимо, чтобы диаметр отверстия был в два раза толще листа.
А при лазерной резке возможность вырезания отверстий, как минимум, в два раза тоньше самого листа.
Также необходимо отметить и высокую скорость реза, которая даёт возможность прожигать толстые металлы.
А на лазере скорость значительно выше, чем на плазме. Но при увеличении толщины она сильно падает. Кроме того, время пробивки толстого металла увеличивается.
Стоит отметить про образование окалины при плазменной резке. Её избежать, к сожалению, невозможно, и деталь нужно будет ещё обработать.
А вот при лазерной резке её практически нет. То есть, детали, которые вырезаются на лазере, не нуждаются в дополнительной обработке.
Плазма имеет грязный рез, то есть при резке плазмы образуется много грата, и рез нуждается в пост-обработке. То есть, в любом случае нужно либо шлифовать, либо гальтовать, либо очищать материал другими способами.
В случае с лазерным станком при правильных настройках не требует никакой пост-обработки. Изделие сразу готово, как к сварке, так и к покраске, а в дальнейшем к продаже. Рез получается чистым.
У лазера очень тонкий рез, а у плазмы он может достигать 5 мм засчёт того, что температурное воздействие велико, что даёт дополнительное плавление.
Лазерный станок по металлу ест намного меньше электричества, чем плазма. Особенно это заметно на больших объемах.
Какие нужны расходники?
Для аппарата плазменной резки
На плазме необходимо менять сопла, электроды, защитные экраны, кожухи. А на лазере только линзы и сопло.
Расходники для плазмореза обходятся в среднем от 44 000 до 73 500 рублей в месяц.
Для лазерного станка
Но при работе на лазерном станке раз в две недели необходимо менять линзу и сопло. Линза стоит 700 рублей, сопло — 900 рублей.
Максимальная ежемесячная оплата расходников для лазерного станка будет составлять 3 200 рублей.
Итак, давайте подведём итоги.
Плюсы и минусы плазмы и лазера
Плазма
Преимущества:
Недостатки:
Лазер
Преимущества:
Недостатки:
Лазер подходит там, где нужна точность, чистота реза и кромки и скорость. А плазма режет медленно, относительно лазера, и с грязным резом, поэтому сложные технические детали вырезать невозможно. А на лазерном станке по металлу возможно вырезать, например, небольшие шильды и таблички, тонкие решётки и сложные элементы дизайна, а также роторные колёса.
Плазма нужна для изготовления простых изделий. В форме прямоугольника, овала или квадрата, потому что их можно потом обработать. Но вырезать звёздочку с отверстиями внутри будет сложно. К тому же, на шлифовку уйдёт много времени. А оборудование для пост-обработки будет стоить в разы дороже, чем металлорезчик.
Плазма применяется там, где есть большие толщины и при простой резке, например, рельсов, элементов металлокаркаса или сварных конструкций и т.п..
Почему лазерная резка эффективнее?
Плазменная резка обрабатывает детали толщиной от 25 мм и выше, а оборудование стоит дешевле, чем металлорез. Но, несмотря на это, в сравнении с лазером, плазменная резка проигрывает.
Благодаря лазерной резке, мы можем обрабатывать больше деталей на одном листе. Это означает, что расстояние между деталями при лазерной обработке намного меньше, чем расстояние при той же плазменной резке. В частности, для лазерной резки при толщине 25 мм расстояние между деталями может составлять от 7 до 10 мм.
При плазменной резке это расстояние значительно увеличивается и соответственно выход готовых изделий металла, он уменьшается. Другими словами, мы за один и тот же промежуток времени обрабатываем большее количество деталей. Мы экономим металл, а отсюда мы выигрываем в экономике.
При сопоставимом количестве деталей и утолщении листа мы получим стоимость детали на 20 — 30 % больше.. Почему так? Количество деталей, обработанных на этом листе увеличивается в лазерной резке. Расстояние между деталями сокращается, соответственно, мы экономим материал. Не требуется дополнительная обработка металла.
Стоимость лазерного станка окупается достаточно быстро так как:
А теперь давайте сравним функциональность лазерных и плазменных станков
Зависит от степени износа расходных материалов.
При непрерывном режиме диаметр 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.
Высокое качество углов
Происходит небольшое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней.
Обычно имеется (сильная)
Присутствуют на острых наружных кромках деталей.
Больше, чем при лазерной резке в разы.
Производительность резки металла
Очень высокая скорость при малых толщинах. Заметно снижается с увеличением толщины металла, продолжительный прожиг больших толщин.
Быстрый прожиг, очень сильно уступает в скорости лазерному станку, в десятки раз медленнее лазера.
Как быстро окупается лазерный станок?
И кроме того, функционал лазерного станка шире, чем у плазмареза. Он может резать и сложные, и простые объекты, раскладывать материал, также обладает многими функциями, о которых компания “Лазеркат” рассказывает на пусконаладке. Если раскрыть весь потенциал металлореза, он окупится ещё быстрее, отчасти благодаря более дешовым расходникам.
Благодаря совокупности этих факторов металлорез эффективнее плазмореза в десятки раз.
Он не может конкурировать с плазмой только в единственном случае, когда нужна резка очень толстых материалов от 25 мм. Такие материалы используются, например, для производства рельс.
Когда металлорезчик режет, например, металл толщиной 20 мм, всё равно возникает определённая шероховатость, требующая доработки. Она ниже, но она лучше, чем у плазмы. Но тем не менее шероховатость нуждается в дополнительной обработке. В такой ситуации логика приобретения лазерного станка пропадает.