Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерили плазма: в чем отличия

Лазер или плазма: в чем отличия

и в ряде случаев они могут заменять друг друга. Какие это случаи, чем отличаются способы резки и какому из них отдать предпочтение?

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

Особенности плазменной резки

Для плазменной резки используют плазмообразующий газ: азот, кислород, смесь водорода с аргоном или сжатый воздух. В охлаждаемом плазмотроне он нагревается до температуры 5 000–30 000 °С и переходит в состояние плазмы: смеси нейтральных атомов, ионов и свободных электронов. В результате газ приобретает способность проводить электрический ток. За счет теплового расширения его объем увеличивается в 50–100 раз и он с огромной скоростью вытекает из плазмотрона. Под воздействием плазмы начинает плавиться металл.

Узнать больше о плазменной резке можно из видео ниже:

Виды плазменной резки

При использовании плазменной резки между электродом и соплом резака возникает электрическая дуга. Для этого используют источники питания постоянного тока. Дуга образуется при поднесении резака к материалу.

Различают аппараты прямого или косвенного действия. В первом случае дуга образуется между катодом плазматрона и разрезаемым материалом (плазменно-дуговая резка). Во втором – внутри резака (плазменно-струйная резка). Этот способ обработки удобен для материалов, не проводящих электрический ток.

Преимущества и недостатки плазменной резки

У плазменной резки 4 основных преимущества:

  1. Можно работать со сталями, алюминиевыми и медными сплавами, чугуном и прочими материалами.
  2. Можно изготавливать детали сложной конфигурации.
  3. Режет металл толщиной до 150 мм.
  4. Высокая точность.
Читайте так же:
Чем наточить ножовку по дереву

К недостаткам плазменной резки относят необходимость механической обработки кромок разрезаемых материалов и конусность резов.

На фото – детали, полученные с помощью плазменной резки

Плазменная резка чаще используется в машиностроении

Сравнение лазерной и плазменной резки

Можно выделить основные различия между лазерной и плазменной резкой.

    Толщина металла. Это основной параметр, который отличает два способа раскроя. Лазерная резка не имеет конкурентов при работе с металлами толщиной до 6 мм. При большей толщине замедляется скорость работы, и лазерную резку редко используют для раскроя металлов толщиной более 20 мм.

Плазменная резка эффективна при толщине материала 20–40 мм. Может использоваться для раскроя меди толщиной до 80 мм, чугуна – до 90 мм, алюминия и его сплавов – до 120 мм, легированных и углеродистых сталей – до 150 мм.

Для плазменной резки этот параметр больше – 3–10°. При выполнении отверстий этим способом их выходной диаметр меньше входного.

Плазменная резка воздействует на металлы высокой температурой, и листы толщиной до 0,5 мм могут покоробиться.

При использовании плазменной резки образуется окалина и нужна доработка кромок.

Сравнительные характеристики обоих способов раскроя металлов приведены в таблице ниже:

Стабильна в пределах от 0,2 до 0,375 мм

Меняется из-за нестабильности дуги в пределах от 0,8 до 1,5 мм

Высокая ± 0,05 мм

Меняется в зависимости от износа оборудования в пределах от ± 0,1 до ± 0,5 мм

Не более 1° при толщине металла более 6 мм

Рез сужается в нижней части, поэтому кромка плавно закругляется

Нужно удалять окалину

Невысокое на ограниченном участке

Высокое. Тонкие металлы могут покоробиться

Высокая для металлов не толще 6 мм. Снижается при увеличении толщины листа

Высокая при толщине металла до 40 мм. Снижается при увеличении толщины листа

Заключение

Лазерная резка удобнее при работе с тонколистовым металлом с большим количеством пазов сложной формы. Она позволяет получить чистые и аккуратные резы, поэтому используется для изготовления жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и деталей для электротехнических изделий.

Плазменная резка оптимальна для работы с металлом средней и большой толщины. Она уступает лазерной по качеству кромок, поэтому применяется в машиностроении или для изготовления строительных деталей и заготовок.

Как выбрать между плазмой и лазером?

Выбрать оборудование, которое покрывало ваши технологические потребности, но при этом не оставило банкротом — достаточно сложно. Какие факторы стоит учитывать подбирая оборудования для резки металла? Какой метод будет дороже в эксплуатации?

В этой статье мы хотим поговорить с вами о характеристиках определяющих качество резки, и их значении для плазменной и лазерной резки.

Материал

Плазменная резка предусмотрена исключительно для электропроводящих металлов. Лазерная резка используется как для раскроя металла (низкоуглеродистая и нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь, титан), так и других материалов — дерева, пластика, вспененный материала.

Выбирая метод резки первую очередь следует обратить внимание на тип материала, с которым будет работать оборудование.

Толщина металла

В зависимости от толщины металла лазерная и плазменная резка показывают разное качество и экономическую эффективность использования избранного метода резки. На малых толщинах (до 6мм), при средних и высоких рабочих объемах у лазерной резки нету конкурентов. На толщине металла более 6 мм плазменная установка несомненно выигрывает по скорости реза, а если толщина материала превышает 20 мм то плазменная резка находиться вне конкуренции при изготовлении простых деталей. Плазменная резка эффективна для металла толщиной до 40мм — она обеспечивает оптимальное соотношение качества резки, производительности и эксплуатационных расходов.

Читайте так же:
Ток зарядки аккумулятора автомобиля

На украинских промышленных предприятиях наиболее распространенная система резки металла — плазменная.

Качество резки

cs hprxdupg fam 1210x378 1

Качество реза влияет не только на внешний вид детали, но и на последующие процессы, например сварки или покраски. Не все отрасли предъявляют высокие требования к качеству кромки, и оператор может пожертвовать качеством резки в пользу продуктивности. Для лазерной резки характерны отличное качество кромки и более строгие допуски (т.е. более точный и стабильный рез). При плазменной резке качество кромки — отличное, но в некоторых случаях может потребоваться дополнительная вторичная обработка. О факторах, которые определяют качество резки можно прочитать в нашем блоге.

Вторичная обработка

cs drossИзделия раскроенные при помощи лазерной резки изредка нуждаются во вторичной обработке. Детали после плазменной резки в некоторых случаях необходимо шлифовать поверхность и кромку, а также снимать застывший металл (окалину).

Производительность

Самая распространенная ошибка — производительность приравнивать исключительно к скорости резки. Лазерная резка покрывает все технологические потребности и обеспечивает высокую производительность на небольших толщинах. В свою очередь плазменная резка выигрывает в диапазоне резки до 40мм. При потребляемой одинаковой мощности плазменная установка оказывается эффективней в 2-3 раза по сравнению с лазерной.

Стоимость

Цена на оборудование и расходные материалы играет не последнюю роль в выборе. К примеру на толщине металла от 4 — 6мм расходы на резку лазером будет примерно в 5 раз дороже чем стоимость раскроя при помощи плазменного станка, а при толщине металла от 20мм затраты на лазерную резку возрастают приблизительно в 10 раз .
Основным расходным материалом при плазменной резке является электрод и сопло. В среднем комплекта «электрод — сопло» хватает на 600 — 800 прожигов или рабочую смену 5-8 часов, а их замена происходит в течение несколько минут. Детали лазерной установки выходят из строя значительно реже чем у плазменного станка, но обходятся в разы дороже. К примеру простая чистка линзы должна производится в стерильных условиях с применением микроскопа и высокоточного оборудования, а стоимость новой линзы составляет в 10 раз больше комплекта “сопло — электрод” для плазмотрона.
Координатная система для лазерной установки обладает повышенной точностью и динамическими характеристиками, поэтому требуется применение комплектующих более высокой точности, а стоимость возрастает в 3-4 раза.

Эксплуатация и ремонт

24055531440420334Потребление электроэнергии при резке металла от 5 — 8 мм в лазерной и плазменной резке приблизительно одинаковое, но если толщина металла составляет более 8 мм то потребляемая мощность лазера возрастает в несколько раз по сравнению с плазменной резкой.
Также лазерная установка требует большей степени очистки рабочего газа от примесей. Для этого требуется наличие дополнительных фильтров и систем сепарации.
Источник плазмы при правильной эксплуатации не требует дополнительных сложных настроек. Техническое обслуживание зачастую сводиться к продувке внутренних полостей источника тока, а замену деталей можно произвести своими силами. Для замены или ремонта лазерного оборудования требуется высокоточное оборудование и специалисты высокого класса. Для лазерной резки также принципиальна чистота металла важно чтобы поверхность не была покрыта пылью, это сокращает срок службы лазерной головки. При плазменной резке чистота резной поверхности не принципиальна, и это никак не отразится на качестве резки.

Читайте так же:
Столярный станок своими руками видео

Подводя итоги стоит отметить некоторые факторы:

Мы производим лучшие станки плазменной резки с ЧПУ, предлагая Вам только качественные решения и оправдывая Ваши инвестиции в производство.

Плазменная резка

Плазменная резка — это вид резки металлов где в качестве режущего инструмента используется струя плазмы.
Плазменная резка металла может резать материал гораздо большей толщины, нежели лазерная.

плазменная резка для толстых металлов

Мощное плазменное оборудование способно работать с любыми видами металлов толщиной до 150 миллиметров с высокой точностью. Применяется в машиностроении или в изготовлении строительных заготовок и деталей.

В охлаждаемом плазмотроне смесь газов нагревается до 5000-30000 о С, переходя в состояние плазмы, в результате чего газ становится электропроводимым. Между плазмотроном и электродом появляется высокотемпературная электрическая дуга (плазма). Расширяясь при нагревании в 50-100 раз, плазма вытекает из сопла резака и начинает плавить металл.

Плазменная и лазерная металлорезка широко применяются в современной промышленности и считаются соперничающими между собой технологиями. Очень схожие между собой они обладают и рядом различий.

Чтобы понять разницу между этими двумя способом резки, рассмотрим несколько критериев.

Принцип плавления материала

Плавление металла плазмой происходит под воздействием плазменной дуги с применением воздуха. На лазерном оборудовании плавление производит сфокусированный луч лазера.

Газы, применяемые в плазменном оборудовании – кислород, сжатый воздух, водород с аргоном, азот. В лазерной технологии применяют только азот, воздух, кислород.

Толщина материалов

Оба способа раскроя чувствительны к толщине материала (стали, чугуна, алюминиевого сплава и др.), по-разному влияющей на такие характеристики, как конусность, ширина реза и скорость обработки.

Ширина реза при лазерной резке практически не зависит от толщины: 0,20-0,38 миллиметров. Больше влияет на ширину реза толщина материала при использовании плазменной технологии – она может варьироваться от 0,80 до 1,50 миллиметров.

Производительность плазменного станка на тонком материале достаточно высока, но по мере увеличения толщины она становится ниже. Скорость обработки тонких материалов с помощью лазера значительно выше, чем на плазме, но на более толстых материалах скорость падает гораздо быстрее. И на прожиг металла с большой толщиной необходимо очень много времени.

плазменная или лазерная резка

Конусность

Конусность срезов – выходной диаметр отверстий получается меньше входного. На этот показатель влияет такой фактор как толщина металла. К примеру, при плазменном крое конусность может варьироваться от 3 до 10о, а при лазерном – всего 0,5о. Поэтому отверстия под точные соединения лучше делать методом лазерной резки, тогда они выходят более верной геометрической формы.

Качество резки

Лидерство по качеству реза занимает лазерный станок. Он способен делать стабильный и точный рез с высоким качеством кромки. Часто во время резки возникают окалина и заусенцы. При плазме их полностью нельзя избежать, а при резке лазером ее почти не бывает. Детали, вырезанные лазерным способом, не нуждаются в механической доп. обработке.

Читайте так же:
Что такое шестигранник фото

Сравнение технологий резки по различным критериям

Критерий

Плазменная металлорезка

Лазерная металлорезка

Скорость резания материалов

Высокая, но значительно уступает лазерной

Очень быстрая скорость прожига металлов небольшой толщины. Заметно снижается при росте толщины металла, длительный раскрой больших толщин.

Плазменная резка и особенности плазменно-воздушного оборудования

Плазменная резка и особенности плазменно-воздушного оборудования

Плазменная резка при помощи плазменно-воздушного оборудования является одним из наиболее эффективных методов разделительной обработки практически всех видов металлов и их сплавов. Это обусловлено не только высокими характеристиками плазменной резки (экономичность, быстрота, эффективность), но и превосходным качеством результатов. Плазменно-воздушные аппараты позволяют получать предельно тонкие и ровные края с минимальным количеством легкоудаляемого грата на кромках без коробления или деформации самого металла. Такое возможно благодаря колоссальной температуре плазмы, которая образуется в результате подачи сжатого воздуха на образующуюся между плазмотроном и изделием/заготовкой электрическую дугу.

Существует довольно большое количество разновидностей аппаратов для плазменно-воздушной обработки металла, поэтому важно знать наиболее важные их характеристики и особенности, которые следует учитывать при выборе этого оборудования.

Плазменная резка_1Плазменная резка_2Плазменная резка_3

Разновидности аппаратов для ручной плазменно-воздушной резки

Все аппараты плазменной резки можно поделить по следующим типам:

  • Ручные – аппараты для ручной плазменной резки, которые используются и в условиях цеха, и на объектах. Так как работа производится вручную, качество реза несколько ниже из-за допустимых погрешностей
  • Машинные – аппараты для работы в условиях цеха. Позволяют получать идеальные (в том числе и фигурные) резы. Имеют значительные габариты и менее мобильны, чем ручной тип плазморезов

Также можно провести классификацию по принципу работы:

  • Контактные – используются для резки токопроводящих металлов, так как в данном случае само изделие выступает в качестве анода. Дуга возникает между металлом и электродом
  • Бесконтактные – в данном случае сам разрезаемый металл не участвует в образовании дуги, которая возникает между внутренним электродом плазмотрона и его наконечником

По типу источника питания:

  • Инверторные – экономичные по затрате электроэнергии, малогабаритные, обеспечивают стабильное горение дуги, но более требовательны к качеству электропитания
  • Трансформаторные – тяжелее, больше, но отличаются более высокой продолжительностью нагрузки, хоть и потребляют больше энергии

Принцип резки у всех аппаратов схож. Плазмообразующий газ подается в плазмотрон, в котором находится катод (электрод). Для этого используется встроенный или выносной компрессор, баллон со сжатым воздухом, который обязательно подается через фильтр и осушитель. В результате возгорания дуги образуется плазма, которая вырывается из наконечника плазмотрона и разрезает металл толщиной от 1 мм и более.

Из-за высокой температуры и скорости плазменной струи, эффективность резки в несколько раз выше, чем при газокислородной резке. При этом металл не коробится и не деформируется, а грат, образующийся на краях реза, легко удаляется, после чего остаётся ровная кромка.

Плазменная резка_4Плазменная резка_5Плазменная резка_6Плазменная резка_7

Ключевые критерии выбора аппарата плазменно-воздушной резки

Основной упор мы сделаем на критерии выбора аппарата именно для ручной плазменно-воздушной резки, так как они наиболее распространены, могут применяться практически в любых условиях. Итак, к самым важным параметрам оборудования можно отнести:

  • Мощность аппарата и номинальный ток – мощность указывается в кВт, а номинальный ток – в амперах. Чем выше номинальный ток, тем более толстый металл способен будет разрезать плазмотрон. Причем большим плюсом здесь будет возможность плавной регулировки тока
  • Продолжительность нагрузки – очень важный показатель – это соотношение времени непрерывной работы и последующего «отдыха». Чем выше ПН, тем эффективнее будет работа аппарата, что особенно важно в условиях повышенной интенсивности эксплуатации
  • Толщина и тип разрезаемого металла – очень важно обращать внимание не только на толщину металла, но и его тип, так как если аппарат рассчитан на резку низкоуглеродистых сталей толщиной до 10 мм, то с высоколегированной сталью той же толщины он попросту не справится
  • Толщина реза – определяется характеристиками самого плазмотрона и его наконечника. Чем тоньше толщина реза, тем лучше, так как коэффициент потери металла снижается, а концентрация плазменного потока увеличивается, как и продуктивность всей резки
  • Тип аппарата (инверторный/трансформаторный) – вес инверторного аппарата может быть втрое-вчетверо меньше, чем масса аналогичного трансформатора. Габариты инвертора также будут меньше, что сказывается на удобстве его использования
  • Наличие дополнительных функций – принудительное воздушное или водяное охлаждение, защита от перегрева, наличие дисплея и прочие дополнительные функции делают работу с аппаратом удобнее и продуктивнее
Читайте так же:
Рейтинг бюджетных фрезеров по дереву

В качестве хорошего примера можно привести продукцию «БАРС», применяемую в промышленных предприятиях и в частных мастерских. Аппараты инверторного типа предназначены для качественной плазменно-воздушной резки с хорошим КПД и точностью обработки металла. Эти профессиональные аппараты с высоким классом защиты (IP 21S) оснащены MOSFET модулями, которые и делают их максимально эффективным, экономичным и компактным. Они оснащены плавным регулятором и индикатором сварочного тока, что позволяет точно настроить ток резки, от которого зависит толщина реза, а так же есть «функция защиты от перегрева». В работе все аппараты плазменно-воздушной резки БАРС показывают себя как надежное и высокоэффективное оборудование, работу с которыми можно начинать без предварительного разогрева металла, а слой краски, масла, ржавчины или других металлов не влияют на сам процесс резки.

Важные рекомендации при плазменно-воздушной резке металла

  1. В процессе плазменной резки сопло не должно касаться металла заготовки.
  2. Выполняйте резку с равномерной скоростью в соответствии с требованиями по качеству резки и толщине обрабатываемого металла. Процесс работы должен быть с плавной нарастающей величины скорости.
  3. В конечной стадии резки постепенно снижайте скорость, заканчивать ход работы резкой остановкой движения недопустимо.
  4. Нельзя прижимать воздушный шланг в процессе резки, иначе возможен выход из строя самого плазмотрона и его расходных материалов.
  5. Если на сопле есть капли растворённого металла, то эффективность охлаждения снижается. Вовремя очищайте сопло от брызг металла.
  6. Бережно обращайтесь с оборудованием. Необходимо следить за общим состоянием аппарата и не использовать аппарат для плазменно-воздушной резки при недопустимой величине напряжения по его техническому паспорту.

В конечном счете, все зависит от конкретных потребностей каждого мастера. Но, опираясь на вышеприведенные критерии и характеристики, вы сможете подобрать наиболее подходящий аппарат для плазменной резки металла, исходя из конкретных целей и потребностей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector