При подготовке металлоконструкций важна точная и качественная резка металла. Для этих целей используют плазменную и лазерную резку. Рассмотрим подробнее, в чем заключается суть каждой из технологий, какие достоинства и недостатки у них есть.
Плазменная резка: особенности и преимущества технологии
Плазменная резка — это процесс резки металла сфокусированной струей плазмы, которая представляет собой нагретый до высокой температуры газ. Плазма состоит из ионизированных атомов и свободных электронов.
Во время резки формируется электрическая дуга между электродом в горелке и изделием. Дуга нагревает газ до температуры 15000–20000 °C, превращая его в плазменную струю. Сопло фокусирует эту струю и направляет ее на разрезаемый металл.
С помощью плазменной резки обрабатывают металлы толщиной от 0,5 мм. При этом качество реза не зависит от механических свойств материала. Технология подходит для резки низкоуглеродистых и легированных, в том числе нержавеющих сталей, титановых и алюминиевых сплавов, меди и латуни.
Преимущества плазменной резки:
- Высокая скорость резки. Плазменные установки режут металл со скоростью до 10 м/мин., что быстрее механической обработки.
- Обработка металла толщиной до 300 мм за один проход.
- Высокое качество поверхности реза. Резка плазмой дает меньшую шероховатость, чем газовая или водно-абразивная резка.
- Низкое тепловое воздействие на металл по сравнению с другими методами термической резки. Это снижает коробление деталей и деформацию структуры металла.
- Полная автоматизация процесса резки с числовым программным управлением для высокоточного раскроя.
- Обработка металла по разной траектории: прямолинейная, криволинейная, наклонная резка листов и профилей.
Недостатки:
- Большая стоимость оборудования для плазменной резки по сравнению с газовыми установками.
- Необходимость использования сжатого воздуха или других защитных и плазмообразующих газов.
- Ограничения по обрабатываемым материалам. Плазменная резка не подходит для цветных металлов с низкой температурой плавления.
- Невозможность обработки замкнутых контуров из-за наличия электрического контакта с заготовкой.
Особенности лазерной резки
Суть технологии лазерной резки металла — воздействие сконцентрированного лазерного луча на обрабатываемую поверхность. Источник лазерного излучения — активная среда, которая может быть твердотельной, жидкостной, газовой или полупроводниковой.
В фокусирующей системе луч лазера собирается в узконаправленный пучок малого диаметра и подается к зоне резки. Затем луч нагревает металл до температуры плавления, струя газа выдувает расплавленный металл, формируя рез.
Данную технологию используют для обработки листового металла толщиной от 0,5 до 25 мм. Она позволяет получать высокоточные детали со сложной геометрией, производить раскрой листов из конструкционных и нержавеющих сталей, титановых и алюминиевых сплавов.
Преимущества лазерной резки:
- Точность реза до долей миллиметра благодаря фокусировке лазерного луча.
- Минимальные деформации металла в зоне реза по сравнению с плазменной и газовой резкой.
- Возможность обработки хрупких материалов, таких как керамика и камень.
- Резка замкнутых контуров и мелких отверстий без механического контакта с заготовкой.
- Небольшая зона термического влияния — до 0,5 мм, что уменьшает коробление деталей.
Недостатки:
- Невозможность резки толстого металла больше 25 мм из-за ограничения по глубине проплавления.
- Ограничения по высокоотражающим материалам, таким как алюминий, медь, латунь.
- Высокая стоимость лазерного оборудования, особенно высокомощных лазеров.
- Необходимость последующей механической обработки кромок для удаления заусенцев.
Выбор между плазмой и лазером
У плазменной и лазерной технологий есть свои преимущества и недостатки, поэтому при выборе технологии нужно учитывать особенности производства.
Плазменная резка универсальна и обрабатывает толстый металл высокого качества. Она подходит для резки крупных заготовок и длинномерных деталей. Лазерная резка применяется в основном для точной обработки листового металла небольшой толщины.
Для малых партий деталей предпочтительнее лазерная резка — она обеспечивает высокую точность и качество. Для серийного изготовления крупных конструкций лучше подходит автоматизированная плазменная резка.
При выборе немаловажную роль играет стоимость оборудования. Первоначальные инвестиции в плазменную установку в 5–6 раз ниже, чем в лазерную. Однако следует анализировать не только цену самого станка, но и дальнейшие эксплуатационные расходы. Например, на вспомогательные газы: воздух, кислород, азот — в зависимости от обрабатываемых материалов.
Энергозатраты на работу оборудования и охлаждение мощных лазеров, а также на регулярную замену оптики, сопел, фильтров и других расходных материалов. Плазменная резка требует меньших эксплуатационных затрат за счет более простой конструкции и менее дорогих расходников.
Вывод
Выбор между плазменной и лазерной резкой зависит от конкретных требований производства. Для оптимального соотношения производительности, качества и стоимости обработки прибегают к комбинации обеих технологий. Лазером можно вырезать сложные детали, плазмой — грубо обрабатывать заготовки и выполнять линейные раскрои листового металла. Грамотное сочетание помогает эффективно реализовать преимущества каждого метода.
