Лазерная и плазменная резка металла: отличия, сильные и слабые стороны
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Лазерная и плазменная резка металла: отличия

Лазерная и плазменная резка металла: отличия

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Лазерная и плазменная резка металла: отличия и сходства
  • Преимущества плазменной и лазерной резки
  • Стоимость оборудования и расходников для обоих видов резки
  • Качество результата после плазменной и лазерной резки

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

  • Свойства лазерного реза.

В устройство лазерной установки входят три основные части:

  • рабочая (активная) среда – источник излучения лазера;
  • оптический резонатор – зеркало, усиливающее излучение установки;
  • источник энергии – система накачки, создающая условия для возникновения электромагнитного излучения.

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.

Лазерная и плазменная резка металла: отличия и сходства

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:

  • Твердотельный. Рабочее тело представляет собой цилиндрический стержень, в состав которого входят неодимовое стекло, гранат алюмо-иттриевый или рубин, легированные иттербием или неодимом. В качестве источника энергии используют газоразрядную лампу-вспышку или полупроводниковый лазер.
  • Газовый. В качестве рабочего тела используется углекислый газ, иногда смешанный с азотом и гелием. По конструкционной разновидности такие лазерные устройства подразделяются на щелевые установки и те, что имеют продольную или поперечную прокачку. Для возбуждения газовой среды подаются электрические разряды.
  • Газодинамический. Рабочим телом служит углекислый газ, разогретый до 1 000–3 000 °К (+726…+2 726 °С), возбуждение которого осуществляется при помощи вспомогательного лазера малой мощности.
  • Особенности плазменной резки.

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.

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

  1. Резка лазерная.

    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.Преимущества плазменной и лазерной резки

    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.

  2. Резка плазменная.

    Больший диапазон выбора толщины металла для резания – основное достоинство плазменной резки, в отличие от лазерной. Использование плазмы рационально применять для:

  • чугуна толщиной до 90 мм;
  • меди с максимальной толщиной 80 мм;
  • стали толщиной не более 150 мм;
  • алюминия толщиной менее 120 мм.

Как уже было отмечено, высокая скорость реза является общим положительным фактором и плазменного, и лазерного способов резания металлов.

Преимущества плазменной и лазерной резки

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.

Стоимость оборудования и расходников для обоих видов резки

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:

  • Цену на газы:
  • чистый кислород или воздух – для обработок сталей с повышенным содержанием углерода;
  • азот – при использовании заготовок из алюминия (или его сплавов) и коррозионностойких (нержавеющих) сталей и сплавов.
  • Расходы по энергопотреблению:
  • затраты по энергопотреблению непосредственно самой установки;
  • стоимость электроэнергии, израсходованной на лазер и охладитель.
  • Расходные материалы, к которым относятся:
  • внутренняя и внешняя оптика;
  • замена изношенных сопл;
  • чистка и замена фильтров.

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:

  • защитный экран;
  • электрод;
  • сопло.

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

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.

Параметры

Лазерная резка

Плазменная резка

Ширина реза

Постоянна (0,2–0,375 мм)

Изменяется из-за нестабильности плазменной дуги (0,8–1,5 мм)

Точность резки

Как правило ±0,05 мм (0,2–0,375 мм)

Зависит от степени износа расходных материалов ±0,1…±0,5 мм

Конусность

Менее 1°

3–10°

Минимальные отверстия

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)

Внутренние углы

Высокое качество

Происходит некоторое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней

Окалина

Обычно отсутствует

Как правило, имеется (небольшая)

Прижоги

Незаметны

Присутствуют на острых наружных кромках деталей

Тепловое воздействие

Очень мало

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:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

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.

  • Способы маркировки металлических изделий: основные и вспомогательные варианты

    Способы маркировки металлических изделий: основные и вспомогательные варианты

    Способы маркировки металлических изделий призваны не только оснастить продукцию необходимой информацией согласно законодательству, но и облегчить сам процесс производства. Различить на глаз один сорт металла от другого практически невозможно. К тому же становится легче вести учет выпущенной продукции, отслеживать партии и работать с заказчиками. Существует довольно много методов промаркировать металл, выбор которых зависит от самого материала и способа производства, а также условий хранения и эксплуатации. В нашей статье мы расскажем, как осуществляется процесс маркировки, какие используются технологии и каковы его основные задачи.
  • Способы защиты металлических изделий от коррозии: разбираемся в причинах, устраняем последствия

    Способы защиты металлических изделий от коррозии: разбираемся в причинах, устраняем последствия

    Способы защиты металлических изделий от коррозии призваны обеспечить стойкость данных элементов в зависимости от среды использования и интенсивности негативных факторов. Очевидно, что для слабоагрессивных сред вполне подойдут более простые методы защиты, а для сильноагрессивных – наиболее технологичные. При этом не стоит недооценивать проблему коррозии. Данное явление представляет собой значимую проблему, так как из-за коррозионных разрушений примерно одной десятой доли от общего производства металла идет на устранение последствий. В нашей статье мы расскажем, какими методами можно защитить металл от ржавчины и разберем виды и причины ее появления.
  • Металлические ограждения: разновидности, рекомендации по выбору

    Металлические ограждения: разновидности, рекомендации по выбору

    Металлические ограждения универсальны, они применяются не только для отделения территории, но и в качестве оградительных конструкций на балконах и лестницах. Существуют разные виды. Одни ограждения из металла рассчитаны на бюджетные решения, другие – на максимальную безопасность территории, третьи являются декоративными. Объединяет все типы оград практичность, долговечность, сравнительно небольшая стоимость (если речь не идет о кованых заборах). О том, какой вид металлического ограждения лучше выбрать для загородного дома или дачи, чем огородить балкон или лестничный пролет, читайте в нашем материале.
  • Ангары из металлоконструкций: виды, этапы производства

    Ангары из металлоконструкций: виды, этапы производства

    Быстровозводимые ангары из металлоконструкций нашли свое применение в разных сферах. Их используют в качестве складов, промышленных цехов, торговых залов, авторемонтных зон, в сельскохозяйственных целях. Объясняется такая популярность низкой стоимостью и высокой скоростью возведения. Такие металлоконструкции сочетают в себе практичность, прочность, мобильность, могут размещаться на территориях со сложными почвами, не требуют работ капитального строительства. О том, какие бывают виды ангаров из металлоконструкций, а также об этапах их производства читайте в нашем материале.
  • Изготовление металлокаркасов: секрет популярности технологии

    Изготовление металлокаркасов: секрет популярности технологии

    Изготовление металлокаркасов сегодня более чем востребовано. Данные конструкции обладают многими неоспоримыми достоинствами и с успехом применяются в строительстве. С их помощью давно уже возводят не только жилые здания, но и достаточно сложные промышленные сооружения. Разумеется, чтобы преимущества технологии могли использоваться на все сто процентов, к процессу изготовления металлических каркасов предъявляются жесткие требования. И проводить такие работы могут только высококвалифицированные специалисты, причем соблюдая определенную последовательность действий.
  • Дефекты лазерной резки металла: как предотвратить их появление

    Дефекты лазерной резки металла: как предотвратить их появление

    Возможны ли дефекты при лазерной резке металла? Как ни печально, но такое случается, несмотря на то, что данная технология признана на сегодняшний день одной из самых продвинутых в мире. С другой стороны, совершенства не бывает в принципе, к нему можно лишь вплотную приблизиться. И процесс обработки металлов лазером это без проблем позволяет. А любые возможные дефекты можно предотвратить при наличии определенных знаний у мастера. Опытным специалистам вполне под силу сделать так, чтобы работа была выполнена в высшей степени профессионально и в точно назначенный срок.
  • Лазерная и плазменная резка металла: отличия, сильные и слабые стороны

    Лазерная и плазменная резка металла: отличия, сильные и слабые стороны

    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.
  • Металлический стеллаж для документов: как выбрать наиболее удобный

    Металлический стеллаж для документов: как выбрать наиболее удобный

    Металлический стеллаж для документов – универсальная система хранения, которая используется преимущественно в офисах. Однако сфера его применения не ограничивается только офисными помещениями. Такие стеллажи отлично подходят для хранения архивов больших производственных и торговых компаний, библиотек. В зависимости от нагрузки, размеров помещения подбираются и характеристики стоек. Они могут различаться по габаритам, материалам изготовления несущих конструкций и настилов. Из нашего материала вы узнаете, какие типы стеллажей используются для хранения документов и на что стоит обратить внимание при их выборе.
  • Оборудование для гибки листового металла: сферы применения и рекомендации по выбору

    Оборудование для гибки листового металла: сферы применения и рекомендации по выбору

    Оборудование для гибки листового металла используется как в небольших цехах, занимающихся металлообработкой, так и на крупных производственных объектах. С его помощью изготавливаются профильный прокат, трубы, изделия сложной формы. Выбор типа, модели станка, его производителя зависит от объемов изготавливаемой продукции, характеристик помещения, мощностей, которыми располагает производитель. Из нашего материала вы узнаете, какие бывают основные разновидности оборудования для гибки листового металла, а также о том, на что необходимо обратить внимание при покупке станков.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция