Timp de decenii, regula a fost simplă: lasere pentru tablă subțire, plasmă pentru tablă groasă. Laserele cu fibră de putere ultra-înaltă au încălcat această regulă. Sursele de 20, 30 și 40 kW sunt acum comune în centrele de service pentru oțel și în prelucrarea oțelului grea, iar rapoartele de piață descriu segmentul de peste 12 kW ca fiind cea mai rapidă parte a pieței de tăiere cu laser. Acest ghid analizează unde se află astăzi linia de demarcație dintre laser și plasmă, în funcție de grosime, calitatea muchiei și cost.
Dacă aveți nevoie mai întâi de elementele de bază despre cum diferă cele 2 procese, prezentarea generală a mașini de tăiat cu laser vs. mașini de tăiat cu plasmă acoperă elementele fundamentale. Acest articol se concentrează pe decizia privind placa groasă.
Unde se încadrează 12 kW în dezbatere
Un laser cu fibră de 12 kW este punctul în care majoritatea atelierelor se confruntă pentru prima dată cu problema plasmei. La acest nivel, laserele manipulează confortabil placa medie și taie în bandă groasă la viteze mai mici, ceea ce face ca 12 kW să fie un pas comun pentru fabricanții a căror lucrare este în mare parte sub 20 mm, cu piese ocazional mai grele.
Peste 12 kW, mașina își schimbă caracterul. Sursele de 20 kW și mai mult necesită structuri mai grele, chillere mai mari, extracție mai puternică și o sursă de alimentare cu energie electrică mai mare, astfel încât decizia de cumpărare devine și o decizie privind instalațiile. Acesta este motivul pentru care multe ateliere tratează 12 kW ca fiind limita superioară a fabricației generale și 20 kW și peste ca o investiție dedicată în tablă groasă.
Comparație grosime-viteză
Fabricanții grupează de obicei tabla de oțel în 4 benzi: subțire sub 4 mm, medie între 4 și 20 mm, groasă între 20 și 60 mm și foarte groasă peste această valoare. Rezolvarea laserului față de cea a plasmei se schimbă în fiecare bandă.
| Grosimea plăcii (oțel carbon) | Laser cu fibră de 20 până la 40 kW | Plasmă de înaltă definiție | Câștigător obișnuit | Măsurare |
|---|---|---|---|---|
| Subțire, sub 4 mm | Foarte rapid, detalii fine, căldură minimă | Tăiere rapidă, dar mai largă și mai multă distorsiune termică | Laser | Piese pe oră și planeitate după tăiere |
| Mediu, 4 până la 20 mm | Un laser de 20 kW depășește o plasmă de 300 A până la aproximativ 20 mm | Viteză competitivă, muchie mai aspră, teşitură pe fața tăiată | Laser | Metri tăiați pe oră la calitate de producție |
| Gros, 20 până la 50 mm | 30 kW și închide golul cu aer sau oxigen | Lider de viteză de lungă durată în această bandă | Contestat; câștig laser | Timp total de ciclu, inclusiv curățarea secundară |
| Extra gros, peste 60 mm | Posibil la 30 până la 40 kW, mai lent și specializat | Practic până la limita nominală de perforare | Plasmă sau oxifuel | Fiabilitatea perforației și perpendicularitatea muchiei |
Schimbarea importantă constă în cât de puternic se modifică viteza laserului în funcție de putere. Testele de tăiere publicate pe surse de putere ultra-înaltă arată o creștere constantă a vitezei până la 40 kW:
Trecerea de la 15 kW la 40 kW a crescut viteza de tăiere pe oțelul carbon de 12 mm cu aproximativ 280%, iar pe oțelul carbon de 20 mm cu aproximativ 420%.
Un laser de 30 kW a tăiat o piesă tipică din oțel inoxidabil de 16 mm în jumătate din timpul de ciclu al unui laser de 15 kW, ceea ce a redus și la jumătate cantitatea de gaz utilizată.
Pe oțel carbon de 50 mm, un producător raportează că o mașină de 30 kW funcționează cu aproximativ 88% mai rapid decât o mașină de 20 kW.
În modul pulsat, testele au tăiat 70 mm oțel inoxidabil cu azot la 30 kW și 230 mm oțel carbon cu aer la 40 kW, deși acestea sunt demonstrații de capacitate mai degrabă decât viteze de producție obișnuite.
Plasma nu se scalează în același mod. Un sistem cu plasmă este limitat de amperajul său, iar viteza sa pe o anumită grosime este în mare parte fixă odată ce sursa de alimentare este aleasă. Acesta este motivul pentru care banda medie a plăcii, odinioară partajată, aparține acum în mare parte laserelor și de ce banda groasă este contestată. Anvelopa completă a vitezei în funcție de nivelul de putere este mapată în Ghid pentru grosimea, viteza și puterea metalului de tăiere cu laser cu fibră.
Tăierea cu aer schimbă economia plăcilor groase
Un factor mai puțin evident este gazul auxiliar. Tăierea cu oxigen a oțelului carbon gros funcționează bine la puteri mai mici, dar viteza sa abia se îmbunătățește pe măsură ce puterea crește. Tăierea cu aer de înaltă presiune crește odată cu puterea, iar la 20 kW și peste, taie oțelul carbon gros rapid și în mare parte fără zgură. Aceasta înseamnă că un laser de putere ultra-mare poate tăia placa groasă mai rapid și la un cost mai mic al gazului decât procesele mai vechi cu oxigen, ceea ce reduce avantajul de cost al plasmei, precum și avantajul de viteză.
Perforarea plăcii groase
Perforarea este adesea blocajul ascuns la tabla groasă. Capacitatea de perforare cu plasmă este stabilită de sursa de alimentare, iar piesele dincolo de aceasta necesită începuturi pe muchii, ceea ce limitează imbricarea. Laserele de mare putere perforează tabla groasă mai repede decât o făceau înainte, dar perforarea durează considerabil mai mult decât pe tabla subțire și adaugă stropi care uzează duzele. La piesele cu multe găuri, timpul de perforare poate depăși diferența de viteză de tăiere, așa că luați în considerare perforațiile, precum și lungimea de tăiere atunci când comparați ofertele sau rezultatele testelor.
Calitatea teșiturii și a muchiilor
Viteza în sine nu rezolvă disputa, deoarece piesele din tablă groasă ajung de obicei la sudare sau asamblare cu șuruburi. Calitatea muchiei decide cât de multă muncă rămâne după tăiere.
⦿ Semnal de tăiere și căldură: un semnal de tăiere cu laser este îngust, iar zona afectată de căldură este mică; plasma lasă un semnal de tăiere mai larg și un aport de căldură mai mare, ceea ce poate distorsiona secțiunile mai subțiri.
⦿ Unghiul muchiei: tăieturile cu plasmă au o ușoară teșitură pe fața tăiată, în timp ce muchiile cu laser pe placa medie sunt mult mai aproape de pătrat.
⦿ Găuri: laserele taie găuri mici, rotunde, pentru șuruburi în tabla medie, care pot fi adesea utilizate direct de pe masă; găurile cu plasmă în tabla groasă necesită de obicei găurire sau alezare.
⦿ Pregătirea sudurii: capetele de teşire cu plasmă sunt mature și utilizate pe scară largă pentru pregătiri în V și K pe tablă groasă, iar capetele de teşire cu laser sunt acum disponibile, dar adaugă costuri.
Fabricanții descriu diferența practică în termenii lor: dacă fiecare placă de bază tăiată cu plasmă ajunge la mașina de găurit și la șlefuit înainte de sudare, tăierea nu a fost cu adevărat finalizată. Plăcile de bază structurale cu grosimi cuprinse între 12 și 40 mm sunt unul dintre cele mai clare exemple de trecere de la plasmă la laser exact din acest motiv. Atelierele care practică acest tip de... lucrări structurale și din tablă de oțel adesea constată că manopera secundară economisită contează mai mult decât viteza de tăiere.
Și tipul de material schimbă imaginea. Tabla groasă din oțel inoxidabil și aluminiu favorizează laserul mai mult decât oțelul carbon, deoarece tăierea cu laser cu azot lasă o muchie curată, fără oxid, pe care plasma nu o poate egala fără o finisare suplimentară. Pe oțelul carbon gros, unde muchiile plasmate sunt acceptabile pentru multe utilizări structurale, concurența rămâne strânsă.
Costul capitalului vs. randament
Aici plasma își deține încă cel mai mare avantaj. Un laser de putere ultra-înaltă este o investiție majoră, în timp ce un sistem de plasmă performant costă o fracțiune din preț.
| Factor | Laser cu fibră de 20 până la 40 kW | Sistem plasma CNC | Măsurare |
|---|---|---|---|
| Costul capitalului | Ridicat; adesea până la 6 cifre cu chiller și carcasă | O fracțiune din prețul laserului, chiar și pentru sistemele de înaltă definiție | Cost total instalat per mașină |
| Cererea de energie electrică | Mare; în jur de 50 kW instalați la 12 kW și peste | Sursă de alimentare dimensionată în funcție de amperaj | kW instalați și costul modernizării utilităților |
| Randament pe 4 până la 20 mm | Cel mai înalt nivel dintre toate procesele termice | Mai jos, cu mai multă curățare secundară | Piese finite pe schimb |
| Lucrări secundare | Mici; marginile și găurile sunt adesea gata de asamblare | Rectificarea, găurirea sau alezarea sunt frecvente la piesele de precizie | Minute de manoperă per piesă după tăiere |
| Consumabile | Duze și ferestre de protecție | Electrozi și duze, frecvente la amperaj mare | Costul consumabilelor pe oră de tăiere |
Decizia se reduce la utilizare. Un laser de 20 kW sau mai mare care funcționează în 2 schimburi pentru tablă medie și groasă își poate amortiza avantajul prin randament și economisirea manoperei de finisare. Aceeași mașină care funcționează câteva ore pe săptămână pe piese groase ocazional nu o va face. Înainte de a vă angaja, comparați costul total instalat, inclusiv upgrade-urile de putere și capacitatea răcitorului, cu piesele suplimentare pe schimb pe care le livrează. Prețul echipamentelor este inclus în cât costă o mașină de tăiat cu laserși prețurile plasmei în Cât costă o masă de tăiere cu plasmă.
Magazinele care justifică investiția se uită de obicei la mașini cu cadru greu mașini de tăiere a metalelor cu laser cu fibră de mare putere construite pentru a suporta încărcături groase din tablă și căldura mai mare a tăierilor lungi, în loc de rame din tablă mai ușoare, echipate cu o sursă mai mare.
Cost de funcționare pe metru
Costul orar de funcționare favorizează plasma, deoarece un laser de putere ultra-înaltă consumă mult mai multă energie electrică și necesită un răcitor mai mare. Costul pe metru de tăiere poate spune o poveste diferită. Atunci când laserul taie placa medie de câteva ori mai repede, folosește aer în loc de azot și elimină o etapă de șlefuire, costul per piesă finită poate scădea sub cel al plasmei, chiar dacă costul orar este mai mare. Comparația este valabilă doar dacă mașina este menținută ocupată, ceea ce readuce decizia la utilizarea corectă.
Cine ar trebui să cumpere în continuare plasmă
Plasma rămâne răspunsul corect pentru o mare parte dintre cumpărători. Are sens atunci când:
Lucrarea este în mare parte tăiere structurală brută, unde finisarea muchiilor și precizia găurii nu sunt critice.
Placa depășește în mod regulat 50 mm sau atelierul are nevoie și de oxigaz pentru secțiuni foarte grele.
Bugetul sau sursa de alimentare cu energie electrică disponibilă exclud utilizarea unui laser de putere ultra-înaltă.
⦿ Sudurile cu teșitură pe tablă groasă sunt o cerință zilnică, iar un cap de tăiere cu plasmă dovedit a fi potrivit pentru acest flux de lucru.
Numărul de ore de funcționare a mașinii este prea mic pentru a amortiza costul de capital al unui laser.
Pentru aceste magazine, o mașină de tăiere cu plasmă gantry de mare putere oferă o capacitate de placă groasă la un cost de intrare mult mai mic și Masă cu plasmă CNC cu torță de tăiere cu flacără adaugă oxicombustiere pentru cele mai grele secțiuni. Mulți producători mai mari folosesc acum ambele: un laser de mare putere pentru plăci de precizie și medii, și plasmă sau oxicombustiere pentru lucrările cele mai groase și mai rugoase.
Listă de verificare a deciziilor
✔ Sortați lucrările dintr-un an după banda de grosime și numărați orele din fiecare.
✔ Măsurați lucrul mecanic secundar pe piesele cu plasmă curente: șlefuire, găurire și minute de prelucrare per piesă.
✔ Stabiliți prețul laserului cu răcitor, carcasă, upgrade de alimentare și instalare, nu doar cu mașina.
✔ Comparați piesele finite pe schimb, nu doar viteza de tăiere.
✔ Păstrați plasma sau oxigazul în plan dacă placa extra groasă face parte din lucrare în mod regulat.
Comparați laserul și plasma pentru prelucrarea plăcilor
Explorează puterea mare mașini de tăiat cu laser cu fibre pe langa Freze cu plasmă CNCși obțineți o ofertă gratuită în funcție de grosimile, volumele și cerințele de finisare ale plăcilor dumneavoastră.
