В продължение на десетилетия правилото беше просто: лазери за тънки листове, плазма за дебели листове. Ултрамощните фибърни лазери нарушиха това правило. Източници от 20, 30 и 40 kW вече са често срещани в сервизните центрове за стомана и тежкото производство, а пазарните доклади описват сегмента над 12 kW като най-бързо развиващата се част от пазара на лазерно рязане. Това ръководство разглежда къде е границата между лазера и плазмата днес, по дебелина, качество на ръбовете и цена.
Ако първо се нуждаете от основните положения за разликата между двата процеса, прегледайте машини за лазерно рязане срещу машини за плазмено рязане обхваща основите. Тази статия се фокусира върху решението за дебели листове.
Къде е мястото на 12 kW в дебата
12 kW фибърен лазер е мястото, където повечето цехове първо се сблъскват с въпроса за плазмата. На това ниво лазерите обработват удобно средни листове и режат дебели ленти с по-ниски скорости, което прави 12 kW често срещано по-високо ниво за производители, чиято работа е предимно под 20 мм, с понякога по-тежки части.
Над 12 kW, машината променя характера си. Източници с мощност 20 kW и повече се нуждаят от по-тежки рамки, по-големи охладители, по-силно изсмукване и по-голямо електрическо захранване, така че решението за покупка се превръща и в решение, свързано с оборудването. Ето защо много сервизи третират 12 kW като горната граница на общото производство, а 20 kW и повече - като специална инвестиция в дебели листове.
Сравнение на дебелината и скоростта
Производителите обикновено групират стоманените плочи в 4 ленти: тънки под 4 мм, средни от 4 до 20 мм, дебели от 20 до 60 мм и изключително дебели над това. Разликата между лазер и плазма се променя във всяка лента.
| Дебелина на плочата (въглеродна стомана) | Фибърен лазер с мощност от 20 до 40 kW | Плазма с висока разделителна способност | Обичаен победител | Измерване |
|---|---|---|---|---|
| Тънък, под 4 мм | Много бърз, фини детайли, минимално нагряване | Бърз, но по-широк прорез и повече топлинно изкривяване | Лазер | Части на час и плоскост след рязане |
| Среден, от 4 до 20 мм | Лазер с мощност 20 kW превъзхожда плазма от 300 A с дебелина до около 20 мм | Конкурентна скорост, по-груб ръб, скосяване на режещата повърхност | Лазер | Намалете метра на час при производствено качество |
| Дебели, от 20 до 50 мм | 30 kW и нагоре запълва празнината с въздух или кислород | Дългогодишен лидер по скорост в тази лента | Оспорвано; лазерно печелене | Общо време на цикъла, включително вторично почистване |
| Изключително дебели, над 60 мм | Възможно е от 30 до 40 kW, по-бавно и специализирано | Практичен до номиналния си лимит на пробиване | Плазма или кислородно гориво | Надеждност на пробиване и перпендикулярност на ръбовете |
Важната промяна е колко силно скоростта на лазера се променя с мощността. Публикуваните опити за рязане на източници с ултрависока мощност показват, че скоростта се увеличава постоянно чак до 40 kW:
Преминаването от 15 kW на 40 kW увеличи скоростта на рязане на 12 мм въглеродна стомана с около 280 процента, а на 20 мм въглеродна стомана с около 420 процента.
⦿ Лазер с мощност 30 kW реже типична 16 мм неръждаема част за половината от времето на цикъла на 15 kW лазер, което също така намалява наполовина използвания газ.
⦿ При 50 мм въглеродна стомана, един производител съобщава, че машина с мощност 30 kW работи с около 88 процента по-бързо от машина с мощност 20 kW.
⦿ В импулсен режим, изпитанията са отрязали 70 мм неръждаема стомана с азот при 30 kW и 230 мм въглеродна стомана с въздух при 40 kW, въпреки че това са демонстрации на възможности, а не ежедневни производствени скорости.
Плазмата не се мащабира по същия начин. Плазмената система е ограничена от ампеража си, а скоростта ѝ при дадена дебелина е до голяма степен фиксирана, след като се избере захранването. Ето защо лентата със средни пластини, някога споделена, сега принадлежи предимно на лазерите и защо лентата с дебели пластини се оспорва. Обвивката на пълната скорост по ниво на мощност е картографирана в дебелина, скорост и захранващ водач за фибро лазерно рязане на метал.
Въздушното рязане променя икономията на дебелите листове
По-малко очевиден фактор е спомагателният газ. Кислородното рязане на дебела въглеродна стомана работи добре при по-ниска мощност, но скоростта му едва се подобрява с увеличаване на мощността. Рязането с въздух под високо налягане се увеличава с мощността и при 20 kW и повече реже дебела въглеродна стомана бързо и до голяма степен без шлака. Това означава, че лазер с ултрависока мощност може да реже дебели плочи по-бързо и с по-нисък разход на газ, отколкото по-старите кислородни процеси, което стеснява предимството на плазмата както в цената, така и в скоростта.
Пиърсинг на дебела плоча
Пробиването често е скритото пречка при дебели листове. Капацитетът на плазменото пробиване се определя от захранването, а частите след него се нуждаят от ръбови начала, което ограничава вмъкването. Мощните лазери пробиват дебели листове по-бързо, отколкото преди, но пробиването все още отнема значително повече време, отколкото при тънки листове, и добавя пръски, които износват дюзите. При части с много отвори времето за пробиване може да надделее над разликата в скоростта на рязане, така че бройте пробиванията, както и дължината на рязане, когато сравнявате оферти или резултати от пробни опити.
Качество на скосяването и ръбовете
Само скоростта не решава спора, защото дебелите листови части обикновено се заваряват или сглобяват с болтове. Качеството на ръбовете определя колко работа остава след рязането.
⦿ Прорез и топлина: лазерният прорез е тесен и зоната, засегната от топлината, е малка; плазмата оставя по-широк прорез и по-голямо количество топлина, което може да деформира по-тънките секции.
⦿ Ъгъл на ръба: плазмените разрези имат лек скос на режещата повърхност, докато лазерните ръбове върху средна плоча са много по-близки до квадратни.
⦿ Отвори: лазерите изрязват малки, кръгли отвори за болтове в средно големи плочи, които често могат да се използват директно от масата; плазмените отвори в дебели плочи обикновено се нуждаят от пробиване или разпробиване.
⦿ Подготовка за заваряване: плазмените глави за скосяване са усъвършенствани и широко използвани за V и K подготовка на дебели листове, а лазерните глави за скосяване вече са налични, но увеличават разходите.
Производителите описват практическата разлика със свои собствени термини: ако всяка плазмено изрязана основна плоча отива на бормашина и шлайфмашина преди заваряване, рязането не е наистина завършено. Структурните основни плочи в диапазона от 12 до 40 мм са един от най-ясните примери за преминаване на работа от плазма към лазер именно поради тази причина. Цеховете, които извършват този вид стоманени конструкции и листова стомана често установяват, че спестеният вторичен труд е по-важен от скоростта на рязане.
Видът на материала също променя картината. Дебелите листове от неръждаема стомана и алуминий са по-благоприятни за лазера, отколкото за въглеродната стомана, тъй като рязането с азотен лазер оставя чист, без оксиди ръб, който плазмата не може да постигне без допълнителна обработка. При дебели въглеродни стомани, където плазмените ръбове са приемливи за много структурни приложения, конкуренцията остава най-оспорвана.
Капиталови разходи срещу производителност
Това е областта, в която плазмата все още държи най-силните си позиции. Лазер с ултрависока мощност е голяма инвестиция, докато една способна плазмена система струва само част от цената.
| фактор | Фибърен лазер с мощност от 20 до 40 kW | CNC плазмена система | Измерване |
|---|---|---|---|
| Капиталови разходи | Висока; често достигаща 6-цифрена сума с чилър и корпус | Част от цената на лазера, дори за системи с висока разделителна способност | Обща цена на инсталиране на машина |
| Електрическо търсене | Голям; около 50 kW инсталирани при 12 kW и повече над това | Захранване, оразмерено по ампераж | Инсталирана мощност в kW и разходи за обновяване на комуналните услуги |
| Пропускателна способност от 4 до 20 мм | Най-висок от всички термични процеси | По-ниско, с повече вторично почистване | Готови части на смяна |
| Вторична работа | Малко; ръбовете и дупките често са готови за сглобяване | Шлайфане, пробиване или разпробиване, често срещани при прецизни части | Работни минути на детайл след рязане |
| Консумативи | Дюзи и защитни прозорци | Електроди и дюзи, често срещани при висок ампераж | Цена на консумативи за час рязане |
Решението се свежда до използването. Лазер с мощност 20 kW или по-голям, работещ на 2 смени със средни и дебели листове, може да се отплати чрез производителност и спестен труд за довършителни работи. Същата машина, работеща няколко часа седмично върху случайни дебели детайли, няма да го направи. Преди да се ангажирате, сравнете общите разходи за инсталиране, включително подобрения на мощността и капацитета на охладителя, с допълнителните части, които доставя на смяна. Ценообразуването на оборудването е обхванато в колко струва машина за лазерно рязанеи ценообразуването на плазмата в колко струва маса за плазмено рязане.
Магазините, които оправдават инвестицията, обикновено търсят тежки рамки. високомощни машини за рязане на метал с фибърен лазер построени да издържат на товари от дебели плочи и по-високата топлина от дълги разрези, за разлика от по-леки рамки от ламарина, снабдени с по-голям източник.
Текущи разходи за метър
Почасовите разходи са в полза на плазмата, тъй като лазерът с ултрависока мощност консумира много повече електроенергия и се нуждае от по-голям охладител. Цената на метър рязане може да разкаже различна история. Когато лазерът реже средно големи плочи няколко пъти по-бързо, използва въздух вместо азот и премахва стъпката на шлайфане, цената на готов детайл може да падне под плазмата, въпреки че почасовите разходи са по-високи. Сравнението е валидно само ако машината е постоянно натоварена, което връща решението към използването.
Кой все още трябва да купува плазма
Плазмата остава правилният отговор за голяма част от купувачите. Има смисъл, когато:
⦿ Работата е предимно грубо структурно рязане, където обработката на ръбовете и точността на отвора не са критични.
⦿ Дебелината на плочата редовно надвишава 50 мм или цехът се нуждае и от кислородно-горивна обработка за много тежки профили.
⦿ Бюджетът или наличното електрическо захранване изключват използването на лазер с ултрависока мощност.
⦿ Заваряването на скосявания върху дебели листове е ежедневно изискване и доказаната плазмена глава за скосяване е подходяща за работния процес.
⦿ Машинните часове са твърде малко, за да изплатят капиталовите разходи за лазер.
За тези магазини, a тежкотоварна портална машина за плазмено рязане осигурява капацитет за дебели плочи при много по-ниски начални разходи и CNC плазмена маса с горелка за рязане с пламък добавя кислородно-горивно гориво за най-тежките секции. Много по-големи производители сега използват и двете: мощен лазер за прецизна и средна обработка на плочи, и плазма или кислородно-горивно гориво за най-дебелата и груба работа.
Контролен списък за решения
✔ Сортирайте годишните работни места по дебелина на лентата и пребройте часовете във всяка от тях.
✔ Измерване на вторичната работа върху текущите плазмени детайли: шлифоване, пробиване и преработка в минути на детайл.
✔ Оценете лазера с охладител, корпус, надстройка на захранването и монтаж, не само с машината.
✔ Сравнявайте готовите части на смяна, не само скоростта на рязане.
✔ Запазете плазмата или кислородно-горивното рязане в плана, ако изключително дебелите листове са редовна част от работата.
Сравнете лазера и плазмата за вашата работа с плочи
Разгледайте висока мощност машини за лазерно рязане на влакна успоредно CNC плазмени фрезии получете безплатна оферта въз основа на дебелината, обемите и изискванията за довършителни работи на вашите плочи.
