Lasersnijden versus plasmasnijden

In productieprogramma's zijn lasersnijden en plasmasnijden beide processen die warmte gebruiken om metaal te snijden. De keuze is vervolgens een kwestie van analyseren. Elk van deze twee thermische snijmethoden heeft zijn eigen type werk waarvoor ze geschikt zijn. Welke methode het beste bij u past, hangt af van uw budget en het soort materiaal dat u wilt snijden. Daarnaast zijn uw eisen aan de snijnauwkeurigheid en de snelheid waarmee u de klus wilt klaren ook van invloed op uw keuze.

In dit artikel bespreken we de voor- en nadelen van plasmasnijden en lasersnijden. Door ze te vergelijken, kunt u de juiste keuze maken.

Wat is lasersnijden?

Lasersnijden is een methode om een plaat materiaal te snijden zonder deze aan te raken. Een gerichte laserstraal smelt en verdampt het materiaal nauwkeurig om complexe vormen uit te snijden. En in 1964 gebruikte een industrieel bedrijf voor het eerst een lasersnijder om mallen te maken.

In de loop der tijd zijn lasersnijgereedschappen steeds beter geworden. Yonglihao Machinery kan klanten hoogwaardige producten bieden lasersnijdienstenMet toleranties van slechts ±0,003 mm kunnen CNC-lasersnijders de beweging van de laserkop nauwkeurig regelen via G- en M-codes.

Hoe werkt lasersnijden?

Het lasersnijproces wordt uitgevoerd door een complex lasersysteem dat uit vele componenten bestaat. De functies van deze componenten omvatten het vervaardigen van de laser en het geleiden van de laserstraal langs een vast snijpad.

De eerste stap in het proces is het creëren van de laser. Een elektrische lichtbron (vonk) versnelt de atomen op het lasermedium (bijvoorbeeld koolstofdioxide of glasvezel). Door dit effect ontstaat een zeer geconcentreerde lichtbundel, die vervolgens door spiegels wordt versterkt en naar het snijgebied wordt gestuurd. Een set focuslenzen convergeert het licht vervolgens tot een heldere lichtvlek. Naarmate het door de nozzle stroomt, neemt de energiedichtheid toe.

Bovendien zorgt een lasersnijbrander of focuskop ervoor dat de nozzle langs een vast pad beweegt, aangestuurd door een CNC-programma. Terwijl de gefocuste laser een klein gebied verhit, smelt het materiaal. Een gasstroom blaast het gesmolten materiaal weg.

Soorten lasersnijmachines

Er zijn drie hoofdtypen lasersnijmachines die in de productie worden gebruikt. Ze zijn vernoemd naar het medium dat wordt gebruikt om de laserstraal te creëren: CO₂, glasvezel en Nd:YAG-kristallen. Deze lasermedia hebben verschillende golflengtes: respectievelijk 10,6 µm, 1,06 µm en 1,06 µm. Variaties in golflengte beïnvloeden het effect van de laser op verschillende materialen. Sommige materialen absorberen bijvoorbeeld specifieke golflengtes beter dan andere.

• CO₂ Lasersnijder: Het gebruikt een koolstofdioxidegasmengsel om een gerichte laserstraal te produceren. Het is het meest geschikt voor het snijden van niet-metalen platen zoals kunststof en hout.
• Vezellasersnijmachine: Licht wordt versterkt door een optische vezel om een laser te produceren. Deze is het meest geschikt voor het snijden van metalen platen.
• Nd: YAG:Het lasermedium van dit type laser bestaat uit neodymium-gedoteerde YAG-kristallen.

Wat is plasmasnijden?

Het proces waarbij plaatmateriaal wordt gesneden in een stroom heet geïoniseerd gas staat bekend als plasmasnijden. Een elektrische vonk zorgt ervoor dat er een grote hoeveelheid warmte wordt gegenereerd in een samengeperst gas (zoals lucht, waterstof of argon), waardoor de atomen willen bewegen. De moleculen blijven vervolgens tegen elkaar botsen, waardoor ze van het gas worden gescheiden. Dit staat bekend als plasma en het proces kan temperaturen bereiken van meer dan 20.000 °C.

In industriële apparatuur snijden CNC-plasmasnijmachines materialen nauwkeurig door de plasmastroom te regelen. Een plasmasnijder kan veel dikkere metalen snijden dan een lasersnijder. Hij kan zelfs metalen tot 3,8 cm dik snijden.

Hoe werkt plasmasnijden?

De plasmatoorts is het belangrijkste onderdeel van dit proces. Hij bestaat uit verschillende onderdelen, waaronder een elektrode, een gasbron, een mondstuk en een beschermgas. De elektrode creëert een elektrische boog in een samengeperst gas, zoals lucht of een inert gas. Het mondstuk richt de plasmastraal vervolgens op het doel.

Wanneer de plasmastraal het werkoppervlak raakt, verwarmt het het gebied en smelt het materiaal. Tegelijkertijd veegt de hogesnelheidsstraal vloeibaar materiaal uit de snede.

Soorten plasmasnijmachines

Plasmasnijmachines kunnen worden uitgerust met verschillende soorten snijkoppen om materialen op de tafel te snijden. Veelvoorkomende typen zijn onder andere lucht-, zuurstof-, HD- en CNC-plasmasnijmachines.

• Luchtplasmasnijder: Dit type snijplotter gebruikt lucht als lasermedium. Het is het meest geschikt voor het snijden van kleine onderdelen of kleine aantallen onderdelen.
• Zuurstofplasmasnijder:Het plasma dat ontstaat wanneer de zuurstofmoleculen geïoniseerd worden, is nauwkeuriger en complexer dan luchtsnijden.
• CNC-plasmasnijmachine: Het snijpad kan worden aangestuurd door een computer, wat zorgt voor een nauwkeurige en consistente snede. De meeste bedrijven gebruiken deze geautomatiseerde plasmasnijder. Dit komt omdat hij de klus uitstekend klaart.

Verschillen tussen laser- en plasmasnijden

Bij het vergelijken van laser- en plasmasnijden worden de stroombron, het type materiaal dat gesneden kan worden, de snelheid, de dikte en de kosten als belangrijkste discussiepunten beschouwd.

Nauwkeurigheid en precisie van snijden

Een van de belangrijkste verschillen tussen lasersnijden en plasmasnijden is de nauwkeurigheid van de snede. Een laserstraal is meer gefocust dan een plasmastraal, waardoor objecten in krappe ruimtes nauwkeurig kunnen worden gelokaliseerd. Het kan vloeiende, uniforme rondingen snijden met kleine toleranties en braamvrije snijvlakken. Plasmasnijden daarentegen is minder nauwkeurig en heeft een grotere snede. Bij lasersnijden kunnen de toleranties slechts ±0,030 mm bedragen. Bij plasmasnijden kan de tolerantie slechts ±0,1 mm bedragen.

Snelheid en efficiëntie

De snijsnelheid van een plasma- of lasersnijder is afhankelijk van de dikte van het materiaal. De lasersnijder is bijna twee keer zo snel als de plasmasnijder bij het snijden van platen met een dikte van minder dan 1,25 mm. Plasmasnijders zijn echter superieur bij het snijden van dikkere platen.

Bovendien variëren de snijsnelheden afhankelijk van de stroombron en het te snijden materiaal. Een laser van 200 watt kan bijvoorbeeld zacht staal met een dikte van 3 millimeter snijden met een snelheid tot 10 meter per minuut. Lasersnijders verbruiken daarentegen minder energie dan plasmasnijders. Dit is een ander voordeel.

Materialen die gesneden kunnen worden

Het lasersysteem kan een breed scala aan materialen snijden, zoals staal, aluminium, koper, acryl, thermohardende kunststoffen, rubber en hout. Plasmasnijden daarentegen kan alleen worden gebruikt voor geleidende metalen. Dit komt doordat de plasmaboog een circuit nodig heeft om te bewegen. Het circuit is compleet wanneer het geleidende materiaal als "aarde" fungeert.

Hoewel lasers op veel verschillende materialen kunnen worden gebruikt, brengen sommige van deze materialen operationele en milieurisico's met zich mee. PVC kan bijvoorbeeld gevaarlijke dampen afgeven. Bovendien kan het type laser dat u gebruikt de compatibiliteit van het materiaal beïnvloeden.

Oppervlakteafwerking

Lasergesneden metalen oppervlakken zijn glad en braamvrij, met scherpe en zuivere randen. Dit geldt zelfs voor smalle sneden en complexe ontwerpen. Hierdoor is er na het snijden geen of nauwelijks nabewerking nodig. Plasmasnijden daarentegen produceert slak en ruwere randen. Daarom zijn slijpen, zandstralen en andere nabewerkingen vereist.

Bovendien beïnvloeden het materiaaltype, de dikte en het lasertype de ruwheidswaarde (Ra), die doorgaans 0,8 tot 6 micron bedraagt. In sommige gevallen kan plasmasnijden een betere oppervlakteafwerking opleveren dan fiberlasersnijden.

Kosten en operationele uitgaven

CNC-plasmasnijders hebben lage instelkosten, met prijzen tussen de $10.000 en $100.000. Een lasersnijmachine daarentegen is complex in te stellen, heeft geavanceerde apparatuur en is duur. Deze kost doorgaans tussen de $50.000 en $500.000. Daardoor zijn lasersnijmachines ook iets duurder in gebruik dan plasmasnijmachines.

Het is belangrijk om op te merken dat de kosten van laser- of plasmasnijden afhangen van de complexiteit van het ontwerp, de vereiste nauwkeurigheid en de mate van concurrentie op de markt. In China is de kosten van lasersnijden bedraagt 15-20 USD/uur, wat aanzienlijk lager is dan de kosten in de VS en Europa. Yonglihao Machinery kan u hoogwaardige lasersnijdiensten leveren tegen een lagere prijs.

Snijdikte

Als je de diktecapaciteit van lasersnijden en plasmasnijden vergelijkt, dan is plasmasnijden zeer effectief voor dikkere materialen. Lasersnijden daarentegen is beperkt tot een dikte van 25 millimeter. Bovendien hangt de dikte ook af van het te snijden materiaal.

Toepassingen

Plasmasnijden staat bekend om zijn snelheid en dikte in zware industrieën zoals de scheepsbouw en de bouw. Voorbeelden hiervan zijn constructiebalken, scheepsonderdelen, landbouwmachines en componenten uit de olie- en gasindustrie. Lasersnijden wordt gebruikt in een breed scala aan toepassingen waar precisie vereist is. Voorbeelden zijn sieraden, elektronica, de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie.

Voordelen en nadelen van lasersnijden

De volgende zijn de belangrijkste voor- en nadelen van lasersnijden.

Voordelen van lasersnijden

• Automatisering en precisie: CNC-lasers kunnen fijne patronen met complexe ontwerpen verwerken met behoud van zeer nauwe toleranties. Dit is mogelijk dankzij digitale aansturing in de juiste richting via G- en M-codes.
• Schoon en braamvrij snijden:De laser snijdt schone en scherpe zijkanten en randen.
• Materiaalveelzijdigheid:Het snijdt metalen, kunststoffen, stoffen, composieten en vele andere materialen.
• Snelheid en efficiëntie: Het is niet nodig om gereedschappen bij te stellen of aan te passen voor ontwerpwijzigingen. Bovendien produceert lasersnijden minder materiaalverspilling, verbruikt het minder energie en is het sneller.
• Geen uitharding van het werkstuk:Doordat er zonder scheren wordt gesneden, is er geen risico dat het werkstuk in de buurt van het snijgebied verhardt.

Nadelen van lasersnijden

• Diktebeperkingen:Ongeacht het vermogen van een lasersnijder, hij kan geen platen snijden die dikker zijn dan 25 of 30 mm.
• Uitdaging voor reflecterende metalenMaterialen die licht reflecteren, zoals koper, messing en zilver, zijn moeilijk te snijden. Dit komt doordat de lichtbundel slechts een deel van hun oppervlak bereikt.
• Hoge kostenDe instel- en bedrijfskosten van de machine zijn hoger dan bij andere snijmethoden. Dit betekent dat deze methode mogelijk niet geschikt is voor producten die geen zeer glad oppervlak of hoge precisie vereisen.

Voordelen en nadelen van plasmasnijden

Hieronder staan de belangrijkste voor- en nadelen van plasmasnijden.

Voordelen van plasmasnijden

• Dikkere materialen snijden:CNC-gestuurde plasmatoortsen kunnen dikkere materialen sneller en efficiënter snijden, voor sommige materialen tot wel 150 millimeter dik.
• KostenvoordeelPlasmasnijden is een goedkope methode voor zowel lichte als zware materialen.
• Operationele veiligheid:In plaats van een snijmechanisme op basis van zuurstof, wordt een inert gas gebruikt om een plasmastraal in de toorts te vormen. Dit biedt maximale veiligheid.
• Het snijden van lichtreflecterende metalen:In tegenstelling tot lasers is plasmasnijden uitstekend geschikt voor lichtreflecterende metalen zoals zilver.

Nadelen van plasmasnijden

• Alleen geleidende metalen:plasmasnijden is alleen geschikt voor geleidende metalen en legeringen.
• Risico op thermische schadePlasmasnijden creëert een grote hittebeïnvloede zone. Dit kan de oorspronkelijke thermische eigenschappen van het werkstukmateriaal aantasten.
• Slechte oppervlaktekwaliteit:De plasmastroom veroorzaakt bramen en spanen, waardoor er een ruwere snede in het metaal ontstaat.

Hoe kiest u de juiste snijmethode voor uw project?

De keuze voor een plasma- of lasersnijder voor uw project hangt van veel factoren af. Bijvoorbeeld de moeilijkheidsgraad van het ontwerp en uw budget. Daarnaast spelen ook het materiaal waarmee u werkt en uw uiteindelijke eisen een rol.

Hier zijn vier belangrijke dingen om te overwegen bij het kiezen van de juiste methode:

Materiaaltype

Welke vorm van het werkstuk of de plaat snijdt u? Is het elektrisch geleidend? Als het een niet-geleidend materiaal is, kunt u alleen een lasersnijder kiezen. Controleer ook, zelfs als u zeker weet dat u een lasersnijder wilt gebruiken, de compatibiliteit van uw materiaal met de beschikbare lasertypen (CO2, fiber en kristal).

Dikte en afmetingen

Als uw ontwerp dikkere onderdelen heeft die meer dan 30 mm dik zijn, kies dan voor plasmasnijden. Controleer anders de snijsnelheden van beide technologieën voor de opgegeven dikte. Kleinere onderdelen zijn daarentegen wel geschikt voor lasersnijden. Dit komt doordat lasersnijden een kleiner warmte-beïnvloed gebied oplevert.

Nauwkeurigheid en kostendoelstellingen

Hoe kleiner de toleranties, hoe hoger de kosten doorgaans zijn. Probeer daarom de hoogst mogelijke nauwkeurigheid te bereiken tegen de laagst mogelijke kosten. Bekijk vervolgens welke methode het beste binnen uw budget past zonder de vereiste precisie en nauwkeurigheid te verliezen.

Complexiteit van ontwerp

Complexe en nauwkeurige sneden kunnen alleen worden bereikt met een CNC-lasersnijmachine. Voor ontwerpen met microcontouren, scherpe hoeken, kleine radiussen (<1 mm), graveringen, enz. is een CNC-lasersnijmachine de juiste keuze.

Samenvatting

Naast de vele verschillen tussen lasersnijden en plasmasnijden, zijn beide snijmethoden waardevol bij metaalbewerkingsprojecten. De keuze van het snijtype hangt bovendien af van de specifieke vereisten van het project. Denk hierbij aan het materiaaltype, de vereiste nauwkeurigheid en het budget. U kunt de kosten en verwachte resultaten van elke methode bekijken.

Als u nog steeds niet zeker weet welke u moet kiezen, raadpleeg dan een professional in het vakgebied. Bij Yonglihao Machinery kunnen wij u professionele ondersteuning bieden. CNC lasersnijdienstenBovendien adviseren onze ingenieurs u over ontwerpoptimalisatie, kostenanalyses en de vergelijkende voordelen van elke methode voordat de productiefase begint.

Veelgestelde vragen

Welke snijmethode is goedkoper?

Plasmasnijden is goedkoper dan lasersnijden. Dit komt doordat de apparatuur die nodig is voor plasmafabricage en -snijden eenvoudiger is. Als functionaliteit of prestaties echter belangrijk zijn, is lasersnijden nauwkeurig genoeg om de prijs te rechtvaardigen.

Kunnen deze twee methoden hetzelfde bereiken?

Ze kunnen beide geleidende metalen snijden, maar met verschillende bereiken en kwaliteiten. Lasersnijders kunnen zacht staal, roestvrij staal, aluminium en sommige niet-metalen materialen snijden. Plasmasnijders daarentegen kunnen staal, roestvrij staal en andere metalen snijden.

Wat is de maximale snijdikte bij lasersnijden versus plasmasnijden?

De maximale snijdikte van een lasersnijder is 30 mm (ongeveer 1 inch). Plasmasnijders hebben een maximale snijdikte van 50 mm (ongeveer 2 inch). Bovendien kunnen sommige krachtige plasmasnijders tot 100 millimeter of meer snijden.