Taglio laser vs taglio al plasma

Nei programmi di produzione, il taglio laser e il taglio al plasma sono entrambi processi che utilizzano il calore per tagliare il metallo. La scelta è quindi un aspetto che deve essere analizzato attentamente. Ciascuno di questi due metodi di taglio termico ha una specifica tipologia di lavorazione per cui è adatto. La scelta del metodo più adatto dipende dal budget e dal tipo di materiale da tagliare. Inoltre, anche i requisiti di precisione del taglio e la velocità con cui si desidera completare il lavoro influenzeranno la scelta.

In questo articolo discuteremo i pro e i contro del taglio al plasma e del taglio laser. Confrontandoli, potrai fare la scelta giusta per te.

Cos'è il taglio laser?

Il taglio laser è un metodo per tagliare un foglio di materiale senza toccarlo. Un raggio laser focalizzato fonde e vaporizza con precisione il materiale per ritagliare forme complesse. Nel 1964, un'azienda industriale utilizzò per la prima volta un laser cutter per realizzare stampi.

Nel corso del tempo, gli strumenti di taglio laser sono migliorati sempre di più. Yonglihao Machinery può fornire ai clienti prodotti di alta qualità servizi di taglio laserCon tolleranze pari a ±0,003 mm, i sistemi di taglio laser CNC possono controllare con precisione il movimento della testa laser tramite codici G e M.

Come funziona il taglio laser?

Il processo di taglio laser viene eseguito da un sistema laser complesso che comprende numerosi componenti. Le funzioni di questi componenti includono la produzione del laser e la guida del raggio lungo un percorso di taglio predefinito.

Il primo passo del processo è la creazione del laser. Una sorgente di luce elettrica (scintilla) accelera gli atomi sul mezzo laser (ad esempio, anidride carbonica o fibra ottica). Come risultato di questo effetto, viene prodotto un fascio di luce molto concentrato, che viene poi intensificato da specchi e inviato all'area di taglio. Un sistema di lenti di focalizzazione converge quindi la luce in un punto luminoso. Man mano che attraversa l'ugello, la densità di energia aumenta.

Inoltre, una torcia per il taglio laser o una testa di focalizzazione consente alla testa dell'ugello di muoversi lungo un percorso predefinito controllato da un programma CNC. Quando il laser focalizzato riscalda una piccola area, fonde il materiale. Un flusso di gas soffia via il materiale fuso.

Tipi di macchine per il taglio laser

Esistono tre tipi principali di macchine per il taglio laser utilizzate in produzione. Prendono il nome dal mezzo utilizzato per creare il raggio laser: CO₂, fibra ottica e cristalli Nd:YAG. Questi mezzi laser hanno diverse lunghezze d'onda, rispettivamente 10,6 µm, 1,06 µm e 1,06 µm. Le variazioni di lunghezza d'onda influenzano l'effetto del laser su diversi materiali. Ad esempio, alcuni materiali assorbono specifiche lunghezze d'onda meglio di altri.

• Taglierina laser CO₂: Utilizza una miscela di anidride carbonica per produrre un raggio laser focalizzato. È particolarmente adatto per il taglio di lamiere non metalliche come plastica e legno.
• Macchina per il taglio laser a fibra: La luce viene amplificata tramite una fibra ottica per produrre un laser. È particolarmente adatto per il taglio di lamiere.
• Nd:YAG:Il mezzo laser di questo tipo di laser è costituito da cristalli YAG drogati al neodimio.

Cos'è il taglio al plasma?

Il processo di taglio della lamiera in un flusso di gas ionizzato caldo è noto come taglio al plasma. Una scintilla elettrica genera una grande quantità di calore in un gas compresso (come aria, idrogeno o argon), inducendo gli atomi a muoversi. Le molecole continuano quindi a urtarsi tra loro, separandosi dal gas. Questo processo è noto come plasma e può raggiungere temperature superiori a 20.000 °C.

Nelle apparecchiature industriali, le macchine da taglio al plasma CNC tagliano i materiali con precisione controllando il flusso del plasma. Un taglio al plasma può tagliare metalli molto più spessi rispetto a un taglio laser. Può persino tagliare metalli fino a 3,8 cm di spessore.

Come funziona il taglio al plasma?

La torcia al plasma è l'attrezzatura più importante per questo processo. È composta da diversi componenti, tra cui un elettrodo, una sorgente di gas, un ugello e un gas protettivo. L'elettrodo crea un arco elettrico in un gas compresso, come aria o un gas inerte. L'ugello dirige quindi il getto di plasma sul bersaglio.

Quando il getto di plasma colpisce la superficie di lavoro, riscalda l'area e fonde il materiale. Allo stesso tempo, il getto ad alta velocità allontana il materiale liquido dal taglio.

Tipi di macchine per il taglio al plasma

Le macchine per il taglio al plasma possono essere dotate di diverse tipologie di teste di taglio per il taglio dei materiali sul tavolo. I tipi più comuni includono taglio al plasma ad aria, ossigeno, HD e CNC.

• Taglierina al plasma ad aria: Questo tipo di taglierina utilizza l'aria come mezzo laser. È particolarmente adatto per il taglio di piccoli pezzi o piccole quantità di pezzi.
• Taglierina al plasma di ossigeno:Il plasma formato dalla ionizzazione delle molecole di ossigeno è più preciso e complesso del taglio ad aria.
• Macchina per il taglio al plasma CNC: Il percorso di taglio può essere controllato da un computer, garantendo un taglio preciso e uniforme. La maggior parte delle aziende utilizza questo sistema di taglio al plasma automatizzato. Questo perché svolge il suo lavoro in modo eccellente.

Differenze tra taglio laser e taglio al plasma

Quando si confrontano il taglio laser e quello al plasma, le considerazioni principali riguardano la fonte di alimentazione, il tipo di materiale che può essere tagliato, la velocità, lo spessore e il costo.

Precisione e accuratezza del taglio

Una delle principali differenze tra il taglio laser e il taglio al plasma è la precisione del taglio. Un raggio laser è più focalizzato di un flusso di plasma, quindi può localizzare con precisione oggetti in spazi ristretti. Può tagliare curve lisce e uniformi con tolleranze ridotte e superfici di taglio prive di sbavature. Il taglio al plasma, invece, è meno preciso e ha un taglio più ampio. Con il taglio laser, le tolleranze possono arrivare fino a ±0,030 mm. Con il taglio al plasma, la tolleranza può arrivare solo a ±0,1 mm.

Velocità ed efficienza

La velocità di taglio di un sistema di taglio al plasma o laser dipende dallo spessore del materiale. Il sistema di taglio laser è quasi il doppio più veloce del sistema di taglio al plasma quando si tagliano lamiere di spessore inferiore a 1,25 mm. Tuttavia, i sistemi di taglio al plasma sono superiori quando si tagliano lamiere più spesse.

Inoltre, le velocità di taglio variano a seconda della fonte di alimentazione e del materiale da tagliare. Ad esempio, un laser da 200 watt può tagliare acciaio dolce con uno spessore di 3 millimetri a velocità fino a 10 metri al minuto. D'altra parte, i laser consumano meno energia dei plasma. Questo è un ulteriore vantaggio.

Materiali che possono essere tagliati

Il sistema laser può tagliare un'ampia gamma di materiali, come acciaio, alluminio, rame, acrilico, plastiche termoindurenti, gomma e legno. Al contrario, il taglio al plasma può essere utilizzato solo per metalli conduttivi. Questo perché l'arco plasma richiede un circuito per muoversi. Il circuito è completo quando il materiale conduttivo funge da "massa".

Sebbene i laser possano essere utilizzati su molti materiali diversi, alcuni di questi materiali presentano rischi operativi e ambientali. Ad esempio, il PVC può emettere fumi pericolosi. Inoltre, il tipo di laser utilizzato può influire sulla compatibilità dei materiali.

Finitura superficiale

Le superfici metalliche tagliate al laser sono lisce e prive di sbavature, con bordi netti e puliti. Questo vale anche per tagli stretti e design complessi. Di conseguenza, la post-lavorazione richiesta dopo il taglio è nulla o molto ridotta. D'altro canto, il taglio al plasma produce scorie e bordi più ruvidi. Richiede quindi molatura, sabbiatura e altri trattamenti successivi.

Inoltre, il tipo di materiale, lo spessore e il tipo di laser influiscono sul valore di rugosità (Ra), che in genere è compreso tra 0,8 e 6 micron. In alcuni casi, il taglio al plasma può fornire una finitura superficiale migliore rispetto al taglio laser a fibra.

Costi e spese operative

I sistemi di taglio al plasma CNC hanno bassi costi di installazione, con un costo compreso tra 10.000 e 100.000 TP6T. Al contrario, una macchina per il taglio laser è complessa da installare, richiede attrezzature avanzate ed è costosa. In genere, il suo costo varia tra 50.000 e 500.000 TP6T. Di conseguenza, i costi di gestione delle macchine per il taglio laser sono leggermente superiori rispetto a quelli delle macchine per il taglio al plasma.

È importante notare che il costo del taglio laser o al plasma dipende dalla complessità del progetto, dalla precisione richiesta e dal grado di concorrenza sul mercato. In Cina, costo del taglio laser è di 15-20 USD/ora, che è significativamente inferiore al costo negli Stati Uniti e in Europa. Yonglihao Machinery può fornirti servizi di taglio laser di alta qualità a un costo inferiore.

Spessore di taglio

Confrontando la capacità di taglio laser e quella al plasma, si nota che il taglio al plasma è molto efficace per i materiali più spessi. D'altra parte, il taglio laser è limitato a uno spessore di 25 millimetri. Inoltre, lo spessore dipende anche dal materiale da tagliare.

Applicazioni

Il taglio al plasma è noto per la sua velocità e il suo spessore nei settori pesanti come la cantieristica navale e l'edilizia. Tra gli esempi figurano travi strutturali, componenti navali, macchinari agricoli e componenti per il settore petrolifero e del gas. Il taglio laser viene utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni che richiedono precisione, tra cui gioielleria, elettronica, aerospaziale e automotive.

Vantaggi e svantaggi del taglio laser

Di seguito sono riportati i più importanti vantaggi e svantaggi del taglio laser.

Vantaggi del taglio laser

• Automazione e precisione: I laser CNC sono in grado di elaborare modelli fini con design complessi mantenendo tolleranze molto strette. Ciò è possibile grazie al controllo digitale nella giusta direzione tramite codici G e M.
• Taglio pulito e senza sbavature:Il laser taglia i lati e gli spigoli in modo netto e netto.
• Versatilità dei materiali: Taglia metalli, materie plastiche, tessuti, materiali compositi e molti altri materiali.
• Velocità ed efficienza: Non è necessario riadattare o adattare gli utensili per modifiche di progettazione. Inoltre, il taglio laser produce meno sprechi di materiale, consuma meno energia ed è più veloce.
• Nessun indurimento del pezzo: Il taglio senza taglio elimina il rischio di indurimento del pezzo in lavorazione in prossimità della zona di taglio.

Svantaggi del taglio laser

• Limitazioni di spessore:Non importa quanto sia potente un laser cutter, non è possibile tagliare lastre più spesse di 25 o 30 mm.
• Sfida per i metalli riflettenti: I materiali che riflettono la luce come rame, ottone e argento sono difficili da tagliare. Questo perché il fascio di luce raggiunge solo una parte della loro superficie.
• Costi elevati: I costi di installazione e gestione della macchina sono più elevati rispetto ad altri metodi di taglio. Ciò significa che per prodotti che non richiedono una superficie molto liscia o un'elevata precisione, questo metodo potrebbe non essere adatto.

Vantaggi e svantaggi del taglio al plasma

Di seguito sono riportati i principali vantaggi e svantaggi del taglio al plasma.

Vantaggi del taglio al plasma

• Taglio di materiali più spessi:Le torce al plasma guidate da CNC sono in grado di tagliare materiali più spessi in modo più rapido ed efficiente, fino a 150 millimetri di spessore per alcuni materiali.
• Vantaggio di costo:Il taglio al plasma è un metodo poco costoso sia per materiali leggeri che pesanti.
• Sicurezza operativa: Invece di un meccanismo di taglio a base di ossigeno, utilizza un gas inerte per formare un getto di plasma all'interno della torcia. Offre quindi la massima sicurezza.
• Taglio di metalli riflettenti la luce:A differenza del laser, il taglio al plasma è eccellente per i metalli che riflettono la luce, come l'argento.

Svantaggi del taglio al plasma

• Solo metalli conduttivi: il taglio al plasma è adatto solo per metalli e leghe conduttive.
• Rischio di danni termici: Il taglio al plasma crea un'ampia zona termicamente alterata. Ciò può danneggiare le proprietà termiche originali del materiale del pezzo.
• Scarsa qualità della superficie:Il flusso di plasma crea sbavature e schegge, determinando un taglio più grossolano del metallo.

Come scegliere il metodo di taglio giusto per il tuo progetto

La scelta di un taglio al plasma o laser per il tuo progetto dipende da molti fattori. Ad esempio, la difficoltà del progetto e il budget a disposizione. Anche il materiale che stai lavorando e le tue esigenze finali influenzeranno la scelta.

Ecco quattro cose importanti da considerare quando si sceglie il metodo giusto:

Tipo di materiale

Che forma del pezzo o della piastra stai tagliando? È elettricamente conduttivo? Se si tratta di un materiale non conduttivo, allora puoi scegliere solo un laser cutter. Inoltre, anche se sei sicuro di utilizzare un laser cutter, verifica la compatibilità del materiale con i tipi di laser disponibili (CO2, fibra e cristallo).

Spessore e dimensioni

Se il vostro progetto prevede parti più spesse, superiori a 30 mm, scegliete il taglio al plasma. In caso contrario, verificate le velocità di taglio di entrambe le tecnologie per lo spessore specificato. D'altra parte, le parti più piccole sono più adatte al taglio laser. Questo perché il taglio laser produce un'area termicamente alterata più piccola.

Obiettivi di precisione e costi

Minori sono le tolleranze, maggiori tendono ad essere i costi. Pertanto, cercate di ottenere la massima precisione possibile al minor costo possibile. Quindi, verificate quale metodo si adatta meglio al vostro budget senza perdere la precisione e l'accuratezza richieste.

Complessità del design

Tagli complessi e precisi possono essere ottenuti solo con una macchina per il taglio laser CNC. Per progetti con microcontorni, angoli acuti, raggi piccoli (<1 mm), incisioni, ecc., un laser cutter CNC è la scelta giusta.

Riepilogo

A parte le numerose differenze tra taglio laser e taglio al plasma, entrambi i tipi di taglio sono preziosi nei progetti di lavorazione dei metalli. Inoltre, la scelta del tipo di taglio dipende dai requisiti specifici del progetto, tra cui il tipo di materiale, la precisione richiesta e il budget. È possibile verificare i costi e i risultati previsti di ciascun metodo.

Se ancora non sei sicuro di quale scegliere, consulta un professionista del settore. Noi di Yonglihao Machinery possiamo offrirti un servizio professionale. Servizi di taglio laser CNCInoltre, i nostri ingegneri forniranno consulenza sull'ottimizzazione del progetto, sull'analisi dei costi e sui vantaggi comparativi di ciascun metodo prima di entrare nella fase di produzione.

Domande frequenti

Quale metodo di taglio costa meno?

Il taglio al plasma è meno costoso del taglio laser. Questo perché le attrezzature necessarie per la fabbricazione e il taglio al plasma sono più semplici. Tuttavia, se funzionalità o prestazioni sono importanti, il taglio laser è sufficientemente preciso da giustificarne il prezzo.

Questi due metodi possono avere lo stesso effetto?

Entrambe possono tagliare metalli conduttivi, ma con gamme e qualità diverse. I laser possono tagliare acciaio dolce, acciaio inossidabile, alluminio e alcuni materiali non metallici. Il plasma, invece, può tagliare acciaio, acciaio inossidabile e altri materiali metallici.

Qual è lo spessore massimo di taglio per il taglio laser rispetto al taglio al plasma?

Lo spessore massimo di taglio di un laser cutter è di 30 mm (circa 1 pollice). I sistemi di taglio al plasma hanno uno spessore massimo di taglio di 50 mm (circa 2 pollici). Inoltre, alcuni utensili al plasma ad alta potenza possono tagliare fino a 100 millimetri o più.