Лазерная или плазменная резка — что лучше?
В этой статье мы ответим на самый часто задаваемый вопрос, что лучше — плазма или лазер?
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 за счёт 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 потребляет 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.
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
Лазер
Для чего нужна плазма, а для чего — лазер?
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.
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:
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 и плазменная резка металла: отличия
Вопросы, рассмотренные в материале:
Выбирая, что лучше – лазерная и плазменная резка металла, нужно в первую очередь учесть отличия и сходства двух видов. Это важно как для подбора оборудования для собственного производства, так и для заказа раскроя на стороне. Понимание сильных и слабых сторон каждого метода позволит получить качественную продукцию и не выйти за рамки бюджета.
Несмотря на то, что можно встретить мнение о превосходстве лазера над плазмой, корректнее было бы сказать, что все зависит от толщины и типа раскраиваемого металла. В одном случае надо выбрать лазер, для другого подойдет плазма. В нашей статье мы расскажем обо всех особенностях данных технологий и определим, в каких условиях и что лучше применять.
Лазерная и плазменная резка металла: отличия и сходства
В устройство лазерной установки входят три основные части:
Разогрев металла осуществляется на малой площади поверхности. Процесс реза осуществляется либо при температурах плавления, либо при испарении металла. К применению второго варианта прибегают исключительно для резки тонких материалов, так как он является энергетически затратным.
Для облегчения работы в зону реза подается один из следующих газов: гелий, аргон, азот, воздух или кислород. Они выполняют функции поддержки процесса горения металла, сдувания его с зоны плавления, остужения прилегающих поверхностей, повышения глубины и скорости и резки.
По способу использования рабочей среды лазерные установки относятся к одному из таких трех видов, как:
VT-metall предлагает услуги:
Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы
При плазменных резах используются следующие плазмообразующие газы: смесь водорода с аргоном, сжатый воздух, кислород или азот. Внутри плазмотрона, к которому обязательно подается охлаждение, газ разогревается до температуры +5 000…+30 000 °С и принимает состояние плазмы: смеси свободных электронов, ионов и нейтральных атомов. В итоге у газа появляется способность проводить электрический ток. За счет нагрева его объем расширяется в 50–100 раз, и он со значительной скоростью вытекает из плазмотрона. Плазма, воздействуя на металл, начинает его плавление.
В процессе плазменного реза между соплом резака и электродом появляется электрическая дуга, которая образуется при поднесении на близкое расстояние резака к металлу. Это осуществимо благодаря использованию источника питания постоянного тока.
Рекомендуем статьи по металлообработке
Существуют аппараты косвенного или прямого действия. В первом случае (плазменно-струйная резка) дуга образуется внутри резака. Такой способ обработки применяется для резания материалов, не проводящих электрический ток. Во втором (при плазменно-дуговой резке) – она возникает между разрезаемым материалом и катодом плазматрона.
Преимущества плазменной и лазерной резки
При лазерной обработке рез получается более точным, чем при применении плазмы. Благодаря правильной настройке он не будет прыгать по всей поверхности металлического листа. Но при резке с помощью плазмы постоянно происходят колебания, очертания углов и вырезов получаются не совсем четкие. Особенно это критично для деталей небольших размеров или со сложной формой вырезов. Поэтому для деталей с высокими требованиями качества и точного соответствия проекту принципиально использовать лазер, так как он может четко разрезать металл там, куда его направили, без значительных колебательных движений.
В отличие от плазменной резки, при лазерном раскрое можно получить более узкие прорези. Для изготовления более четких отверстий при использовании плазмы их диаметр должен превышать толщину листового материала в полтора раза, но при этом быть не меньше 4 мм. Применение лазеров позволяет выполнять отверстия с диаметрами, равными толщине металла, – от 1 мм. Это значительно повышает потенциал для проектирования изделий и корпусов, в развертках которых применяется такой способ реза.
Для лазерной резки свойственны незначительные тепловые деформации. Но если написать программу для обработки без учета элементарных характеристик и свойств применяемого металла, то, теоретически, перегреть деталь можно даже таким методом. К примеру, с помощью лазера нельзя производить очень частые и мелкие отверстия для вентиляций – это может привести к перегреву металла. При таком способе раскроя отверстия в вентиляционных решетках необходимо делать более крупными и менее частыми. В других случаях деформации от лазера не столь существенны.
При плазменной резке нагреваемая зона намного шире, деформации проявляются более значительно. В отличие от плазменной резки металлов, такие показатели лазерного способа дают более качественные результаты.
При лазерном варианте реза на тонколистовом металле не остаются окалины. Значит, после резки развертки отправляются сразу на гибку, минуя операцию по зачистке. Это позволяет сэкономить рабочее время на производство деталей, а, в итоге, и деньги заказчика.
Отверстия, выполненные с помощью лазера, имеют большую перпендикулярность кромок. К серьезной проблеме плазменных станков относится конусность отверстий. Лазерное оборудование при обработке металла толщиной до 4 мм оставляет перпендикулярные стенки, а при значениях выше 4 мм – незначительный скос (приблизительно 0,5°), причем нижний край отверстия получается немного больший по диаметру, чем верхний. Наряду с этим, искажение их формы не происходит: и нижние, и верхние отверстия получаются идеально круглыми. А при плазме с увеличением толщины материала отверстия начинают проявлять эллипсность.
И тот, и другой виды установок резки обладают высокой скоростью обработки. Здесь хороши оба метода. Скоростные параметры снижаются только с увеличением толщины детали.
Но для металлов со средней или высокой толщиной применение лазера становится малоэффективным. Это является главным недостатком лазерной резки, в отличие от плазменной технологии. При толщине от 20 до 40 мм лазерный луч применяют значительно реже, а при значениях от 40 мм и выше – и вовсе не используют.
Больший диапазон выбора толщины металла для резания – основное достоинство плазменной резки, в отличие от лазерной. Использование плазмы рационально применять для:
Как уже было отмечено, высокая скорость реза является общим положительным фактором и плазменного, и лазерного способов резания металлов.
Выбирая способ плазменной резки, необходимо помнить о конусности отверстий. И если для конкретного заказа такая погрешность является недопустимым фактором, то лучше выбрать лазерную обработку. Отклонение от вертикали стенок отверстий при плазменном резании могут быть от 3 до 10 градусов. У лазерного способа, как было упомянуто выше, – этот параметр составляет не более 0,5 градуса. При использовании плазмы диаметр нижнего отверстия меньше верхнего. При толщине металла в 20 мм разница между нижним и верхним диаметром реза может быть больше 1 мм.
Повышенная точность, минимальные прорези относительно толщины металла, незначительные тепловые деформации – все это является плюсами применения лазерного реза.
При использовании плазмы нередко остается окалина. Безусловно, зачистить ее после плазменной резки не составит особого труда, однако на это придется потратить определенное время и усилия, а это является расходом человеко-часов и, соответственно, приводит к увеличению себестоимости продукции.
Себестоимость плазменной резки значительно поднимается при увеличении числа отверстий на одну деталь. Связано это с тем, что расходные элементы плазменных установок связаны с определенным количеством циклов «выключение/включение». При расчете себестоимости реза необходимо учесть, что наличие в развертке окон способствует увеличению износа расходных материалов. Расходники лазерных станков меньше зависят от циклов «включение/выключение», соответственно, прорезание в развертке окон меньше влияет на стоимость часа работы.
Стоимость оборудования и расходников для обоих видов резки
Выбирая плазменный или лазерный способ резки металла, необходимо учитывать, что цена на портальную плазменную установку в 5-6 раз меньше, чем на аналогичную лазерную. Однако при сравнении обоих способов следует рассчитывать не только начальную цену, но и затраты на дальнейшее обслуживание.
Сюда включают затраты на электроэнергию, на использование вспомогательных газов и стоимость расходных материалов. Определяясь с выбором плазменной или лазерной резки, необходимо учитывать, что в сметную стоимость расходов на эксплуатацию лазерного реза вводят:
Интенсивность эксплуатации лазерных установок оказывает значительное влияние на периодичность замены расходных материалов: от одного раза в несколько недель или лет.
Без информации по эксплуатационным расходам на установку плазменной обработки ответить на вопрос о том, в чем отличие плазменной резки от лазерного реза, было бы затруднительно. По этой причине продолжаем подробнее изучать затраты на альтернативные виды оборудования.
В плазменном способе резки применяется воздух или кислород. Электроэнергия расходуется только на создание плазмы и питание самого станка. Если говорить о расходных материалах, то их необходимо столько же, сколько и при использовании лазера. К ним относятся:
Сокращения затрат на плазморез можно достичь применением слаботочных сопл и электродов, но это приведет к снижению производительности станка, однако не повлияет на качество реза.
Рассматривая вопрос о том, сколько отверстий должно приходиться на одну заготовку, чтобы снизить часовую стоимость работы, можно смело сказать, что преимущество на стороне лазера, поскольку электроды и сопла, применяемые в плазменных установках, рассчитаны на заданное количество стартов и прошивок.
Чем большее количество отверстий необходимо изготовить, тем выше расходы на эксплуатацию плазменного оборудования.
Качество результата после плазменной и лазерной резки
Учитывая параметры качества поверхностей деталей после обработки и делая сравнительный анализ стоимости затрат на расходные материалы, приходим к выводу: при использовании более тонких листовых материалов эффективнее лазерная резка, при работе с более толстыми заготовками – плазменная. Следует помнить, что расходы на обслуживание того и другого типа резания имеют широкий разброс и в основном зависят от геометрических параметров заготовок, числа отверстий в них, вида и толщины разрезаемого металла.
Постоянна (0,2–0,375 мм)
Изменяется из-за нестабильности плазменной дуги (0,8–1,5 мм)
Как правило ±0,05 мм (0,2–0,375 мм)
Зависит от степени износа расходных материалов ±0,1…±0,5 мм
При непрерывном режиме диаметр примерно равен толщине материала. Для импульсного режима минимальный диаметр отверстия может составлять одну треть толщины материала
Минимальный диаметр отверстий составляет полторы толщины материала, но не менее 4 мм. Выраженная склонность к эллиптичности (возрастает с увеличением толщины материала)
Происходит некоторое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней
Как правило, имеется (небольшая)
Присутствуют на острых наружных кромках деталей
Больше, чем при лазерной резке
Производительность резки металла
Очень высокая скорость. При малых толщинах обычно с заметным снижением при увеличении толщины, продолжительный прожиг больших толщин
Быстрый прожиг. Очень высокая скорость при малых и средних толщинах обычно с резким снижением при увеличении толщины
Лазерный способ резки более эффективен для сталей толщиной до 6 мм. В этом случае обеспечивается высокое качество и точность при сравнительно большой скорости разрезания. Кромки реза листов толщиной 4 мм и меньше остаются гладкими и прямолинейными. Увеличение толщины предрасполагает появление скоса, составляющего приблизительно 0,5°. При лазерном резе отверстий нижние диаметры больше, чем верхние, но остаются круглыми и хорошего качества.
Плазменную резку металла, в отличие от лазерной установки, экономически эффективнее использовать при обработке более толстостенного материала. Помимо всего, сохраняется относительно хорошее качество реза. С финансовой точки зрения такой тип обработки рационален для разрезки меди толщиной менее 80 мм, алюминия и сплавов на его основе толщиной заготовок не более 120 мм, чугуна – не выше 90 мм, углеродистых и легированных сталей толщиной до 150 мм. Для раскроя листового материала толщиной от 0,8 мм и тоньше использование плазмы нежелательно.
Можно сделать вывод: при обработке более тонких листов лазерная резка обладает преимуществом в сравнении с плазменной. А при раскрое более толстых заготовок первенство можно отдать лазерным установкам. Необходимо учитывать, что расходы на обслуживание оборудования этих типов резания различны и в основном зависят от геометрических параметров заготовок, числа отверстий в них, вида и толщины разрезаемого металла.
Почему следует обращаться именно к нам
Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.
Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:
При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.
Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.
Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.
Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.
Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.
