Что лучше: гидроабразивная, плазменная или лазерная резка? — Технологи и технологии

Статья расскажет вам о том, чем отличается лазерная резка металла от плазменной и в чем преимущества каждого метода

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. 

Лазерная резка

Это один из современных методов, который заключается в интенсивном воздействии лазерного луча на металл.

Преимущества лазерной резки:

  • может быть достигнута минимальная ширина реза, которая может быть 0,1 мм,
  • отличное качество резки,
  • отсутствие динамических или статических напряжений, которые влияют на материал, благодаря точно направленному лазерному потоку в зону резки.

Полученные края изделий всегда ровные, заусенцы отсутствуют, однако на срезе может остаться след от воздействия больших температур. Если предстоит изготовить «сложное» изделие, то необходимо проводить дополнительную механическую обработку.

Схема резка металла лазер плазма

Лазерный луч дает возможность резать сталь толщиной до 20 мм. Самый лучший эффект возможен при резрезании металла толщиной 5 мм. Толщина металла при лазерной резке более 20 мм, тоже возможна, однако в данном варианте альтернативой выступает использование газокислородного разрезания. Главным недостатком резки лазерным лучом является малый КПД самого лазера (не больше 15 %), что не дает возможность резать толстые листы. Причем необходимо учесть, что не все металлы можно разрезать лазером, например алюминий, титан и высоколегированная сталь имеют большие отбивные свойства, поэтому мощности лазера просто не хватит для резки большой толщины металла.

Плазменная и лазерная резка металла отличия

Сравнение фундаментальных факторов

Плазменная

Лазерная

Способ передачи

газ

энергосветовой луч

Источник энергии

источник тока

лазерный резонатор

Путь передачи энергии

газ заряженный

оптоволокно, зеркало

Удаление расплава

газовая струя

газовая струя большого давления

 Сравнение технологических факторов

Плазменная

Лазерная

Технологические операции

резка

гравировка, сварка, маркировка, сверление

Уровень автоматизации

не большая

полная

Изменение структуры металла

оказывает существенное влияние

оказывает небольшое влияние

Обрабатываемая толщина

существенные толщины

средние толщины

Сравнение качества обработки

Плазменная ре

Лазерная

Ширина реза

средняя

минимальная

Неровность кромки

низкая

низкая

Конус кромки

непараллельная кромка с колебанием конусности

не существенный

Точность обработки

средняя

высокая

Грат

не существенное

нет

Тепловое воздействие

существенное

не существенное

Сравнение факторов

Плазменная

Лазерная

Стоимость деталей

низкая

низкая

Вложения средств

средние

высокие

Сравнение безопасности

Плазменная

Лазерная

Средства индивидуальной защиты

сварочные очки

защиты нет

Удаление дыма и токсичных веществ

вентиляционная система

вентиляционная система

Загрязнение оборудования

средний уровень

очень низкий уровень

Шум

средний уровень

средний уровень

Особенности лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

  1. Рабочей (активной) среды – источника лазерного излучения.
  2. Источника энергии (системы накачки), создающего условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
  3. Оптического резонатора – зеркала, усиливающего лазерное излучение.

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:

  1. Твердотельные. В качестве рабочего тела используется стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. Источник энергии – газоразрядная лампа-вспышка или полупроводниковый лазер.
  2. Газовые. Рабочее тело – углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. В зависимости от конструкции такие лазеры делятся на устройства с продольной или поперечной прокачкой и щелевые. Возбуждение газовой среды достигается с помощью электрических разрядов.
  3. Газодинамические. Рабочее тело – углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2 726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера.

Преимущества и недостатки лазерной резки

У лазерной резки есть ряд достоинств:

  • благодаря отсутствию контакта с поверхностью разрезаемого металла ее используют для работы с легкодеформируемыми или хрупкими материалами;
  • с ее помощью можно изготавливать детали любой конфигурации;
  • экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки на листе;
  • высокая скорость и точность;
  • можно резать металлы толщиной до 30 мм.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

На фото – изделия, полученные с помощью лазерной резки

Лазерная резка оптимальна для изготовления сложных по конфигурации изделий из тонких металлов

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. 

Главные различия

Плазменная и лазерная резка являются прямыми конкурентами, с точки зрения изготовления более мелких деталей ЛР выигрывает по скорости изготовления и качеству, в то время как ПР обгоняет относительно невысокой стоимостью оборудования и более легкозаменяемыми деталями. При этом, что ПР, что ЛР используются в резке листовых металлов с одинаковым успехом, с той разницей, что по мере увеличения толщины металла, растёт и стоимость оборудования для лазерной резки, увеличиваясь в 6-7 раз относительно плазменной резки.

Плазменная резка металла
Плазменная резка металла

Одним из преимуществ ПР является работа с металлами толще 6 мм, где она более экономична и начинает опережать в скорости, тогда как ЛР базируется преимущественно на изготовлении мелких деталей, выигрывая за счёт меньшего размера пучка света (от 0.25 мкм до нужного.), в отличие от пучка плазмы (1..2.5.мм), но и в этом деле плазменные технологии начинают гонку (с появлением микроплазменной резки с малыми токами, которая способна раскроить листовые материалы из драгоценных и тугоплавких металлов толщиной до 0.025 мм.).

Отметим главное:

  1. Большая разница в цене (по мере возрастания мощности цена ЛР увеличивается многократно).
  2. Цена ремонта (также ЛР в разы дороже из-за стоимости запчастей).
  3. Мобильность, ПР есть не только автоматические, но и ручного типа.
  4. Для ПР не имеет значения стерильность обрабатываемого материала (ржавчина, запыленность и т.д.), тогда как для работы с ЛР требуется стерильность как помещения, где производится работа, так и стерильность обрабатываемого материала.
  5. Для работы с ЛР требуются профессионалы в сфере работы с данным оборудованием, тогда как для начала работы с ПР требуется лишь знание техники безопасности и основ работы.
  6. Высокая энергоёмкость ЛР, тогда как ПР (ручного типа) достаточно работы от розетки.
  7. Производительность резки металла: ЛР – Очень большая скорость работы при маленьких толщинах материала. Прожиг может значительно снижаться при увеличении толщины. ПР – Высокая скорость прожига. Высокая скорость при средних и маленьких толщинах, обычно с резким снижением при возрастании толщины.

Сводная таблица — сравнение резки металла лазером и плазмой

Лазерная резка Плазменная резка
Ширина реза Постоянная — от 0,2 до 0,375 миллиметра Непостоянная из‑за нестабильности дуги — от 0,8 до 1,5 миллиметра
Точность резки ±0,05 миллиметра От ±0,1 до ±0,5 миллиметра в зависимости от изношенности расходников
Конусность Менее 1 градуса От 3 до 10 градусов
Минимальные отверстия Диаметр примерно равен толщине металла Диаметр примерно в 1,5 раза превышает толщину металла и не должен быть меньше 4 миллиметров.
Внутренние углы Точные Немного скругленные
Окалина Почти не встречается Легкая, но присутствует почти всегда
Прижоги Незаметны Заметны на наружных кромках
Тепловое воздействие Незначительное Увеличенное по сравнению с лазером

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.. 

Сравнительный анализ техпроцессов

Плазменная резка металла в Москве от ГОСТ Металл

Плазменная резка дает значительное скругление внутренних углов заготовки из-за разницы в 5-8 раз диаметра потока плазмы и лазерного излучения.

Если резка идет плазмой, то дистанция между краями заготовок ограничена. Нарушение нормативной величины в 2.5- 4 мм дает брак, тогда как лазер эффективно работает на дистанции между заготовками 0.5 мм.

Оборудование для лазерной резки формирует отверстия, не имеющие конусности или незначительно конусные, так как фокус пучка имеет сложную настройку.

Резка плазмой искажает точность геометрического края заготовки или отверстия. Это особенно выражено на элементах, размер которых приближен к толщине проката – диаметр отверстия или криволинейные конфигурации контура. Но точная настройка оборудования снижает брак оборудования.

Так что же лучше выбирать?

Однозначно ответить, что лучше — плазменная резка или лазерная сложно, ведь эти технологии можно считать взаимозаменяемыми. Если вы работаете с тонкими материалами, то предпочтение точно стоит отдать лазеру.

Но когда предстоит раскройка твердого и довольно толстого материала: чугуна или меди, например, лучшего способа, чем плазменная резка не найти. Поэтому, если у вас крупное предприятие, занимающееся обработкой разных материалов, целесообразно будет обзавестись двумя станками.

Лазерная и плазменная резка разница

Надеемся, что теперь вы уже разбираетесь, чем отличается плазменная резка от лазерной резки, и сможете в нужный момент сделать правильный выбор. Если вас интересует, где в Москве можно заказать подобные услуги, то стоит обратиться в .

Специалисты предприятия осуществляют фрезеровку и лазерную обработку материалов разного типа по хорошей цене и недорого.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Лазерная перфорация материалов, Лазерная резка тонкого металла, Что такое лазерная резка

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...