Лазерная резка против плазменной резки

В производственных программах лазерная и плазменная резка — это процессы, использующие тепло для резки металла. Выбор метода — это задача, требующая анализа. Каждый из этих двух методов термической резки подходит для своего типа работ. Выбор наиболее подходящего метода зависит от вашего бюджета и типа разрезаемого материала. Кроме того, на ваш выбор также будут влиять ваши требования к точности резки и желаемая скорость выполнения работы.

В этой статье мы обсудим плюсы и минусы плазменной и лазерной резки. Сравнив их, вы сможете сделать правильный выбор.

Что такое лазерная резка?

Лазерная резка — это метод резки листа материала без прикосновения к нему. Сфокусированный лазерный луч точно расплавляет и испаряет материал, вырезая сложные формы. В 1964 году промышленная компания впервые использовала лазерный резак для изготовления пресс-форм.

Со временем инструменты для лазерной резки стали лучше и лучше. Yonglihao Machinery может предоставить клиентам высококачественные услуги лазерной резкиБлагодаря допускам до ±0,003 мм лазерные резаки с ЧПУ могут точно управлять перемещением лазерной головки с помощью G- и M-кодов.

Как работает лазерная резка?

Процесс лазерной резки осуществляется с помощью сложной лазерной системы, состоящей из множества компонентов. Функции этих компонентов включают в себя создание лазера и направление луча по заданной траектории резки.

Первым этапом процесса является создание лазера. Электрический источник света (искра) разгоняет атомы в лазерной среде (например, углекислом газе или оптоволокне). В результате этого эффекта образуется очень концентрированный луч света, который затем усиливается зеркалами и направляется в зону резки. Затем набор фокусирующих линз собирает свет в яркое пятно. При прохождении через сопло плотность энергии увеличивается.

Кроме того, лазерный резак или фокусирующая головка позволяют сопловой головке перемещаться по заданной траектории, управляемой программой ЧПУ. Сфокусированный лазер нагревает небольшую область, расплавляя материал. Поток газа сдувает расплавленный материал.

Типы станков для лазерной резки

В производстве используются три основных типа лазерных режущих станков. Они названы по среде, используемой для создания лазерного луча: CO₂, волоконная оптика и кристаллы Nd:YAG. Эти лазерные среды имеют разные длины волн: 10,6 мкм, 1,06 мкм и 1,06 мкм соответственно. Различия в длине волны влияют на воздействие лазера на различные материалы. Например, некоторые материалы поглощают определённые длины волн лучше, чем другие.

• CO₂-лазерный резак: Он использует смесь углекислого газа для создания сфокусированного лазерного луча. Идеально подходит для резки неметаллических листов, таких как пластик и дерево.
• Станок для резки волоконным лазером: Свет усиливается через оптоволокно, создавая лазер. Этот метод лучше всего подходит для резки металлических листов.
• Nd: YAG: Лазерная среда этого типа лазера изготовлена из кристаллов YAG, легированных неодимом.

Что такое плазменная резка?

Процесс резки листового металла в потоке горячего ионизированного газа называется плазменной резкой. Электрическая искра вызывает выделение большого количества тепла в сжатом газе (например, воздухе, водороде или аргоне), что приводит атомы в движение. Молекулы затем продолжают сталкиваться друг с другом, отделяясь от газа. Это называется плазмой, и температура в этом процессе может превышать 20 000 °C.

В промышленном оборудовании плазменные резаки с ЧПУ обеспечивают точную резку материалов, управляя потоком плазмы. Плазменный резак может резать гораздо более толстые металлы по сравнению с лазерным. Он может резать металлы толщиной до 1,5 дюйма (3,8 см).

Как работает плазменная резка?

Плазменный резак — важнейшее оборудование для этого процесса. Он состоит из нескольких частей, включая электрод, источник газа, сопло и защитный газ. Электрод создаёт электрическую дугу в сжатом газе, например, воздухе или инертном газе. Сопло затем направляет плазменную струю на мишень.

При соприкосновении с рабочей поверхностью плазменная струя нагревает её и расплавляет материал. Одновременно высокоскоростная струя удаляет жидкий материал из зоны реза.

Типы машин плазменной резки

Машины плазменной резки могут быть оснащены различными типами режущих головок для резки материалов на столе. Наиболее распространёнными являются аппараты воздушной, кислородной, HD-плазменной резки и плазменной резки с ЧПУ.

• Воздушно-плазменный резак: Этот тип резака использует воздух в качестве лазерного носителя. Он лучше всего подходит для резки небольших деталей или небольших партий деталей.
• Кислородно-плазменный резак: Плазма, образующаяся при ионизации молекул кислорода, более точна и сложна, чем резка воздухом.
• Машина плазменной резки с ЧПУ: Траектория резки контролируется компьютером, что обеспечивает точность и равномерность резки. Большинство предприятий используют этот автоматизированный плазменный резак. Он отлично справляется со своей задачей.

Различия между лазерной и плазменной резкой

При сравнении лазерной и плазменной резки основными вопросами являются источник питания, тип разрезаемого материала, скорость, толщина и стоимость.

Точность и правильность резки

Одно из основных различий между лазерной и плазменной резкой заключается в точности реза. Лазерный луч более сфокусирован, чем плазменный, поэтому он может точно определять местоположение объектов в ограниченном пространстве. Он позволяет резать плавные, равномерные кривые с малыми допусками и без заусенцев. Плазменная резка, напротив, менее точна и имеет больший пропил. При лазерной резке допуск может составлять всего ±0,030 мм. При плазменной резке допуск может составлять всего ±0,1 мм.

Скорость и эффективность

Скорость резки плазменным или лазерным резаком зависит от толщины материала. Лазерный резак почти вдвое быстрее плазменного при резке листов толщиной менее 1,25 мм. Однако плазменные резаки превосходят его при резке более толстых листов.

Кроме того, скорость резки варьируется в зависимости от источника питания и разрезаемого материала. Например, лазер мощностью 200 Вт может резать мягкую сталь толщиной 3 миллиметра со скоростью до 10 метров в минуту. С другой стороны, лазерные резаки потребляют меньше энергии, чем плазменные. Это ещё одно их преимущество.

Материалы, которые можно резать

Лазерная система может резать широкий спектр материалов, таких как сталь, алюминий, медь, акрил, термореактивные пластики, резина и дерево. В отличие от этого, плазменная резка применима только для токопроводящих металлов. Это связано с тем, что для движения плазменной дуги необходим электрический ток. Этот ток замыкается, когда токопроводящий материал выполняет функцию «земли».

Хотя лазеры можно использовать для обработки самых разных материалов, некоторые из них представляют эксплуатационные и экологические риски. Например, ПВХ может выделять опасные пары. Кроме того, тип используемого лазера может влиять на совместимость материалов.

Отделка поверхности

Металлические поверхности, вырезанные лазером, гладкие, без заусенцев, с острыми и чистыми краями. Это справедливо даже для узких разрезов и сложных конструкций. Благодаря этому после резки требуется лишь незначительная постобработка. С другой стороны, плазменная резка оставляет шлак и шероховатость краев. Поэтому она требует шлифовки, пескоструйной обработки и других видов последующей обработки.

Кроме того, тип материала, толщина и тип лазера влияют на значение шероховатости (Ra), которое обычно составляет от 0,8 до 6 мкм. В некоторых случаях плазменная резка может обеспечить более высокое качество поверхности, чем резка волоконным лазером.

Затраты и эксплуатационные расходы

Установка плазменных резаков с ЧПУ обходится недорого: от $10 000 до $100 000. В отличие от них, установка лазерного резака сложна в установке, оснащена передовым оборудованием и стоит дорого. Обычно её стоимость составляет от $50 000 до $500 000. В результате эксплуатация лазерных резаков обходится несколько дороже, чем плазменных.

Важно отметить, что стоимость лазерной или плазменной резки зависит от сложности конструкции, требуемой точности и уровня конкуренции на рынке. В Китае стоимость лазерной резки составляет 15-20 долларов США/час, что значительно ниже стоимости в США и Европе. Yonglihao Machinery может предоставить вам высококачественные услуги лазерной резки по более низкой стоимости.

Толщина резки

Если сравнить возможности лазерной и плазменной резки по толщине, то плазменная резка очень эффективна для более толстых материалов. С другой стороны, лазерная резка ограничена толщиной 25 миллиметров. Более того, толщина также зависит от разрезаемого материала.

Приложения

Плазменная резка известна своей скоростью и толщиной в таких отраслях тяжёлой промышленности, как судостроение и строительство. Примерами служат несущие балки, детали морского транспорта, сельскохозяйственная техника и компоненты нефтегазовой отрасли. Лазерная резка используется в широком спектре отраслей, где требуется точность. Примерами служат ювелирная промышленность, электроника, аэрокосмическая промышленность и автомобилестроение.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Ниже приведены наиболее важные из них: преимущества и недостатки лазерной резки.

Преимущества лазерной резки

• Автоматизация и точность: Лазеры с ЧПУ способны обрабатывать тонкие узоры со сложными конструкциями, сохраняя при этом очень жёсткие допуски. Это возможно благодаря цифровому управлению в нужном направлении с помощью G- и M-кодов.
• Чистая резка без заусенцев: Лазер режет чистые и острые стороны и края.
• Универсальность материала: Он режет металлы, пластик, ткани, композиты и многие другие материалы.
• Скорость и эффективность: Нет необходимости перенастраивать или корректировать инструменты для внесения изменений в конструкцию. Кроме того, лазерная резка производит меньше отходов материала, потребляет меньше энергии и выполняется быстрее.
• Отсутствие закалки заготовки: Резка без сдвига исключает риск закалки заготовки вблизи зоны реза.

Недостатки лазерной резки

• Ограничения по толщине: Какой бы высокой ни была мощность лазерного резака, он не сможет резать пластины толщиной более 25 или 30 мм.
• Сложно для отражающих металловМатериалы, отражающие свет, такие как медь, латунь и серебро, трудно резать. Это связано с тем, что луч света достигает лишь части их поверхности.
• Высокие затраты: Затраты на установку и эксплуатацию станка выше, чем при других методах резки. Это означает, что для изделий, не требующих очень гладкой поверхности или высокой точности, этот метод может не подойти.

Преимущества и недостатки плазменной резки

Ниже приведены основные преимущества и недостатки плазменной резки.

Преимущества плазменной резки

• Резка более толстых материалов: Плазменные резаки с ЧПУ способны резать более толстые материалы быстрее и эффективнее, толщина некоторых материалов может достигать 150 миллиметров.
• Преимущество в стоимости: Плазменная резка — недорогой метод резки как легких, так и тяжелых материалов.
• Эксплуатационная безопасность: Вместо кислородной резки используется инертный газ для формирования плазменной струи внутри резака. Это обеспечивает максимальную безопасность.
• Резка светоотражающих металлов: В отличие от лазеров плазменная резка отлично подходит для светоотражающих металлов, таких как серебро.

Недостатки плазменной резки

• Только проводящие металлы: плазменная резка подходит только для токопроводящих металлов и сплавов.
• Риск термического поврежденияПлазменная резка создаёт большую зону термического влияния. Это может ухудшить исходные тепловые свойства материала заготовки.
• Плохое качество поверхности: Плазменный поток создает заусенцы и сколы, что приводит к более грубому срезу металла.

Как выбрать правильный метод резки для вашего проекта

Выбор плазменного или лазерного резака для вашего проекта зависит от многих факторов. Например, от сложности конструкции и вашего бюджета. Кроме того, на выбор влияют материал, с которым вы работаете, и ваши конечные требования.

Вот четыре важных момента, которые следует учитывать при выборе правильного метода:

Тип материала

Какую форму заготовки или пластины вы режете? Проводит ли она электричество? Если материал непроводящий, то вам подойдет только лазерный резак. Кроме того, даже если вы уверены в необходимости лазерного резака, проверьте совместимость вашего материала с доступными типами лазеров (CO2, волоконный и кристаллический).

Толщина и размеры

Если в вашей конструкции есть детали толщиной более 30 мм, выберите плазменную резку. В противном случае проверьте скорости резки обеих технологий для указанной толщины. С другой стороны, детали меньшего размера хорошо подходят для лазерной резки. Это связано с тем, что лазерная резка обеспечивает меньшую площадь термического воздействия.

Цели точности и стоимости

Чем меньше допуски, тем выше затраты. Поэтому постарайтесь добиться максимальной точности при минимальных затратах. Затем определите, какой метод лучше соответствует вашему бюджету, не теряя при этом необходимой точности и достоверности.

Сложность дизайна

Сложную и точную резку можно выполнить только с помощью лазерного резака с ЧПУ. Для конструкций, содержащих микроконтуры, острые углы, малые радиусы (<1 мм), гравировку и т. д., лазерный резак с ЧПУ — идеальный выбор.

Краткое содержание

Несмотря на множество различий между лазерной и плазменной резкой, оба типа резки ценны для проектов по металлообработке. Кроме того, выбор типа резки зависит от конкретных требований проекта, включая тип материала, требуемую точность и бюджет. Вы можете ознакомиться со стоимостью и ожидаемыми результатами каждого метода.

Если вы всё ещё не уверены, какой вариант выбрать, проконсультируйтесь со специалистом в этой области. В Yonglihao Machinery мы можем предоставить вам профессиональную помощь. Услуги лазерной резки с ЧПУ. Кроме того, наши инженеры проведут консультацию по оптимизации конструкции, анализу затрат и сравнительным преимуществам каждого метода перед началом этапа производства.

Часто задаваемые вопросы

Какой метод резки обходится дешевле?

Плазменная резка дешевле лазерной. Это связано с тем, что оборудование, необходимое для плазменной резки, проще. Однако, если важны функциональность или производительность, лазерная резка достаточно точна, чтобы оправдать свою цену.

Могут ли эти два метода резать одно и то же?

Оба типа резаков могут резать токопроводящие металлы, но с разным диапазоном и качеством. Лазерные резаки могут резать мягкую сталь, нержавеющую сталь, алюминий и некоторые неметаллические материалы. Плазменные же резаки могут резать сталь, нержавеющую сталь и другие металлические материалы.

Какова максимальная толщина резки при лазерной и плазменной резке?

Максимальная толщина реза лазерного резака составляет 30 мм (около 1 дюйма). Плазменные резаки способны резать материал толщиной до 50 мм (около 2 дюймов). Кроме того, некоторые мощные плазменные инструменты способны резать материал толщиной до 100 миллиметров и более.