Cięcie laserowe i cięcie plazmowe to dwie najczęściej stosowane technologie cięcia termicznego w produkcji blach. Obydwa wykorzystują energię do przecinania metalu poprzez topienie i usuwanie materiału wzdłuż zaprogramowanej ścieżki. Obydwa są sterowane CNC i umożliwiają wytwarzanie złożonych profili 2D z płaskich arkuszy. Działają jednak na zasadniczo różnych zasadach fizycznych, działają odmiennie w zależności od rodzaju i grubości materiału, a konsekwencje wyboru jednego z nich pod względem kosztów i jakości są na tyle znaczące, że porównanie staje się jedną z pierwszych kwestii technicznych, które inżynierowie i zespoły zakupowe powinni rozwiązać przy określaniu procesu skrawania metalu.
Maszyna do cięcia laserowego skupia wiązkę lasera o dużej mocy — generowaną przez źródło lasera światłowodowego w nowoczesnych systemach przemysłowych — w małym ognisku na powierzchni metalu. Skoncentrowana gęstość energii w punkcie ogniskowym topi i częściowo odparowuje metal, podczas gdy współosiowy strumień gazu wspomagającego (azot lub tlen) wydmuchuje stopiony materiał poza szczelinę i od powierzchni cięcia. Sterownik CNC przesuwa głowicę tnącą po zaprogramowanej ścieżce, tworząc ciągłe cięcie.
Technologia lasera światłowodowego wyparła laser CO₂ ze standardu cięcia metalu w praktycznie wszystkich nowych instalacjach. Lasery światłowodowe wydajniej przekształcają energię elektryczną w światło lasera (około 30–40% wydajności po podłączeniu do gniazdka elektrycznego w porównaniu z 10–15% w przypadku CO₂), wytwarzają wiązkę o krótszej długości fali, która jest skuteczniej absorbowana przez metale i wymagają mniej konserwacji, ponieważ wiązka jest generowana w ośrodku światłowodowym w stanie stałym, a nie w rurze wyładowczej. Nowoczesne systemy cięcia laserem światłowodowym są dostępne w mocach od 2 kW do 20 kW i wyższych, przy czym wyższa moc umożliwia szybsze cięcie i większą maksymalną grubość materiału.
System cięcia plazmowego przepuszcza łuk elektryczny przez sprężony gaz (powietrze, azot, tlen lub mieszaninę argonu i wodoru, w zależności od zastosowania), aby wytworzyć plazmę — zjonizowany gaz o niezwykle wysokiej temperaturze, zwykle 20 000–25 000°C w rdzeniu łuku. Strumień plazmy topi metal w punkcie cięcia, a energia kinetyczna przepływu gazu wydmuchuje stopiony materiał poza szczelinę.
Cięcie plazmowe nie wymaga skupionej wiązki optycznej, co oznacza, że głowicę tnącą można ustawić w większej odległości od powierzchni przedmiotu obrabianego niż głowicę laserową, a proces jest bardziej tolerancyjny na zanieczyszczenia powierzchni, zgorzelinę i farbę. Systemy plazmowe o wysokiej rozdzielczości — wykorzystujące precyzyjnie ograniczony łuk plazmowy — osiągają znacznie lepszą jakość cięcia i węższe szerokości szczeliny niż starsze konwencjonalne systemy plazmowe, zmniejszając różnicę w jakości w przypadku cięcia laserowego, szczególnie w przypadku grubszych materiałów.
| Funkcja | Cięcie laserem światłowodowym | Cięcie plazmowe (wysoka rozdzielczość) |
|---|---|---|
| Zasada cięcia | Skupiona wiązka lasera topi i odparowuje materiał | Zjonizowany łuk plazmowy topi materiał; przedmuch gazu usuwa żużel |
| Najwyższa jakość (cienka blacha <6 mm) | Doskonałe — gładkie, kwadratowe krawędzie, bez konieczności dodatkowego wykończenia | Dobra na plazmie HD — niewielka skos, trochę żużla na systemach niższej klasy |
| Najwyższa jakość (gruba płyta > 20 mm) | Dobra do umiarkowanej – strefa wpływu ciepła zwiększa się wraz z grubością | Bardzo dobry – plazma dobrze radzi sobie na grubej płycie |
| Szerokość szczeliny (typowa) | 0,1–0,3 mm na cienkim materiale | 1,5–3 mm w systemach standardowych; 0,8–1,5 mm w plazmie HD |
| Dokładność pozycjonowania | typowo ±0,05–0,1 mm | typowo ±0,5–1 mm (plazma HD ±0,2–0,4 mm) |
| Minimalny rozmiar otworu | Równa grubości materiału (lub mniejsza na cienkim arkuszu) | Minimum około 2× grubość materiału |
| Prędkość na cienkim arkuszu (1–3 mm) | Bardzo szybki — laser światłowodowy doskonale sprawdza się w przypadku cienkich materiałów | Wolniejsze niż laser na cienkim arkuszu |
| Prędkość na grubej płycie (20–50 mm) | Wolniejsze i wyższe koszty operacyjne przy dużej grubości | Szybszy i niższy koszt za metr grubej blachy |
| Maksymalna grubość (stal miękka) | Do 30–40 mm w systemach o dużej mocy (12–20 kW) | Do 80–100 mm w systemach o dużej wytrzymałości |
| Możliwość stosowania stali nierdzewnej | Doskonała — czyste cięcie wspomagane azotem | Dobry — wymaga odpowiedniej mieszanki gazowej; więcej żużla niż lasera |
| Możliwości aluminium | Dobra — azot wspomagany w przypadku standardowych stopów | Umiarkowane — więcej żużlu i szersze nacięcie niż w przypadku lasera |
| Strefa wpływu ciepła (HAZ) | Wąskie — minimalne zmiany metalurgiczne w przylegającym materiale | Szerszy — większy dopływ ciepła wpływa na sąsiednią strefę |
| Koszt operacyjny | Wyżej — źródło lasera, optyka, gaz pomocniczy | Niższe — materiały eksploatacyjne (elektroda, dysza) są niedrogie |
| Koszt kapitału | Wyższe – systemy laserów światłowodowych są droższe | Niższy — systemy plazmowe mają niższy początkowy koszt inwestycyjny |
| Tolerancja stanu powierzchni | Wymaga czystego, płaskiego materiału, aby uzyskać spójne wyniki | Bardziej tolerancyjny na kamień, rdzę i zanieczyszczenia powierzchni |
| Najlepsza aplikacja | Precyzyjna blacha 0,5–20 mm, złożone profile, drobne elementy | Blacha konstrukcyjna 10–80 mm, cięcie o mniejszej precyzji |
W przypadku produkcji blach o grubości od 0,5 do 12 mm – stanowiącej rdzeń większości obudów, paneli, wsporników i ram – cięcie laserem światłowodowym zapewnia jakość cięcia i dokładność wymiarową, której nie może dorównać cięcie plazmowe. Wąski rzaz laserowy, kwadratowa krawędź cięcia i dokładność pozycjonowania ±0,1 mm umożliwiają czyste wycinanie małych otworów, drobnych szczelin i profili o wąskich tolerancjach w jednej operacji. W przypadku plazmy te same funkcje wymagałyby wtórnego wiercenia lub wykańczania, aby osiągnąć równoważną dokładność wymiarową, dodając etapy procesu i koszty, które eliminują przewagę kosztów kapitałowych plazmy w przypadku prac precyzyjnych.
Cięcie laserowe za pomocą gazu wspomaganego azotem zapewnia czystą, wolną od tlenków krawędź cięcia stali nierdzewnej, która nie wymaga czyszczenia po cięciu przed spawaniem lub polerowaniem. Cięcie plazmowe stali nierdzewnej wprowadza więcej ciepła do ciętej krawędzi, tworzy szerszą strefę wpływu ciepła i może powodować wnikanie azotu w powierzchnię cięcia, co powoduje porowatość w kolejnych spoinach. W przypadku elementów ze stali nierdzewnej stosowanych w przetwórstwie spożywczym, farmaceutyce lub zastosowaniach architektonicznych, gdzie jakość spoin i wykończenie powierzchni mają kluczowe znaczenie, standardem procesu jest cięcie laserowe.
Skoncentrowana plamka lasera — zwykle o średnicy 0,1–0,3 mm na obrabianym przedmiocie — umożliwia dokładne wycinanie elementów wewnętrznych o wielkości zaledwie 1 mm szczeliny lub otworu o średnicy 1,5 mm w stali o grubości 1 mm. Większa efektywna szerokość cięcia podczas cięcia plazmowego sprawia, że cechy tej skali są niemożliwe do uzyskania w dopuszczalnych tolerancjach. W przypadku części wyposażonych w szczeliny wentylacyjne, wycięcia na kable, układ otworów montażowych i zatrzaski, jedyną praktyczną opcją cięcia termicznego jest cięcie laserowe.
Programy cięcia laserowego są tworzone bezpośrednio na podstawie danych CAD przy minimalnym czasie konfiguracji — zaprogramowanie nowej części zajmuje kilka minut, a pierwsze cięcie można wykonać bez inwestycji w narzędzia. To sprawia, że cięcie laserowe jest domyślnym wyborem w przypadku produkcji na zamówienie, prototypowania oraz produkcji o małych i średnich seriach, gdzie koszt oprzyrządowania dla procesów alternatywnych (tłoczenie, wykrawanie) nie może zostać zamortyzowany w wystarczającej wielkości. Elastyczność cięcia dowolnego profilu na tej samej maszynie po zmianie programu jest podstawową zaletą operacyjną cięcia laserowego w porównaniu z procesami zależnymi od narzędzi.
Do cięcia konstrukcyjnych blach stalowych w zakresie grubości 20–80 mm – ram konstrukcyjnych, podstaw ciężkich maszyn, sekcji statków, elementów zbiorników ciśnieniowych – cięcie plazmowe jest szybsze i tańsze niż cięcie laserowe. W przypadku stali miękkiej o grubości 25 mm system plazmowy dużej mocy tnie z szybkością 1500–2000 mm/min; laser światłowodowy o mocy 12 kW przy cięciu o porównywalnej grubości z szybkością 600–900 mm/min przy znacznie wyższych kosztach operacyjnych. Dla producentów konstrukcji, których podstawową pracą jest blacha gruba, a nie precyzyjna, cięcie plazmowe pozostaje ekonomicznie racjonalnym wyborem.
Cięcie laserowe wymaga czystego, płaskiego materiału o dobrym stanie powierzchni, aby uzyskać spójne wyniki. Zgorzelina powierzchniowa z blachy walcowanej na gorąco, podkładu walcowniczego, farby lub rdzy rozprasza wiązkę lasera i pogarsza jakość cięcia. Cięcie plazmowe jest znacznie bardziej tolerancyjne na zanieczyszczenia powierzchni — łuk plazmowy przepala zgorzelinę i powłokę bez czułości optycznej systemu laserowego. W przypadku operacji cięcia walcowanych na gorąco profili konstrukcyjnych lub materiałów powlekanych wstępnie, gdzie przygotowanie powierzchni przed cięciem jest niepraktyczne, bardziej niezawodnym procesem jest plazma.
Decyzja pomiędzy cięciem laserowym a cięciem plazmowym jest podejmowana przede wszystkim na podstawie grubości materiału i wymaganej precyzji:
W przypadku produkcji blach o grubości od 0,5 mm do 20 mm — przeważającej większości obudów przemysłowych, paneli sterowania, wsporników, ram i elementów urządzeń — cięcie laserem światłowodowym jest standardową specyfikacją. Jakość cięcia, dokładność wymiarowa i elastyczność w tym zakresie grubości nie mają sobie równych w przypadku plazmy. Wyższy koszt inwestycyjny sprzętu laserowego znajduje odzwierciedlenie w cenie jednostkowej, ale eliminacja wtórnych operacji wykończeniowych i możliwość zachowania wąskich tolerancji bez dodatkowych etapów przetwarzania sprawia, że laser jest opcją o niższym całkowitym koszcie w przypadku prac precyzyjnych.
W przypadku cięcia blach konstrukcyjnych o grubości powyżej 20 mm lub wielkoseryjnego cięcia walcowanych na gorąco kształtowników konstrukcyjnych, gdzie stan powierzchni jest zmienny, a wymagania dotyczące precyzji cięcia są skromne, cięcie plazmowe o wysokiej rozdzielczości zapewnia przewagę pod względem kosztów i szybkości, której lasery nie mogą dorównać.
Większość nowoczesnych zakładów produkujących blachę — w tym producenci kontraktowi świadczący pełen zakres usług — obsługuje zarówno systemy cięcia laserowego, jak i plazmowego, aby pokryć pełny zakres grubości materiału i zoptymalizować wybór procesu w zależności od zastosowania. Oceniając partnera produkcyjnego, potwierdź, która technologia cięcia zostanie zastosowana do Twojego konkretnego materiału i grubości, i poproś o próbki wycięć o wymaganej grubości w celu oceny jakości krawędzi przed zatwierdzeniem ilości produkcyjnych.
Tak – cięcie laserem światłowodowym obsługuje stal nierdzewną, aluminium, stal miękką, stal ocynkowaną, miedź i mosiądz przy odpowiednim doborze parametrów i doborze gazu wspomagającego. Stal nierdzewna jest cięta azotem, aby zapobiec utlenianiu krawędzi cięcia; aluminium wymaga wspomagania azotem lub czystym powietrzem, w zależności od grubości; stal miękką często tnie się tlenem przy mniejszych grubościach w celu uzyskania maksymalnej prędkości lub azotem w celu uzyskania czystszej krawędzi. Wymagana moc lasera wzrasta wraz z twardością materiału i współczynnikiem odbicia — aluminium i miedź są bardziej odblaskowe niż stal i wymagają większej mocy lub specjalnych konfiguracji lasera światłowodowego przeznaczonego do materiałów silnie odblaskowych. Przed określeniem specyfikacji należy potwierdzić u producenta, dla jakich materiałów przeznaczony jest jego konkretny system laserowy.
Cięcie plazmowe powoduje powstanie niewielkiego skosu kątowego na krawędzi cięcia — zwykle 1–3° — ponieważ łuk plazmowy nie jest idealnie cylindryczny: jest lekko stożkowy i szerszy u góry cięcia niż u dołu. Systemy plazmowe o wysokiej rozdzielczości wykorzystują mocniej zwężony łuk, który zmniejsza skos do 0,5–1°, ale nie może go wyeliminować. Cięcie laserowe daje nominalnie kwadratową krawędź cięcia (skos 0–0,5° przy dobrym sprzęcie i ustawieniach), ponieważ skupiona wiązka ma bardziej cylindryczny profil. W zastosowaniach, w których wymagana jest prostopadłość krawędzi cięcia lub wymagane jest uszczelnienie – panele uszczelniane, zespoły o małej tolerancji – zaleca się cięcie laserowe, aby uniknąć problemu skosu plazmowego.
Cięcie laserem światłowodowym umożliwia obróbkę stali miękkiej o grubości do 30–40 mm w systemach o dużej mocy (15–20 kW), ale przy grubościach powyżej 20 mm koszt operacyjny na metr znacznie wzrasta, a prędkość cięcia maleje w porównaniu z plazmą. W przypadku producentów konstrukcji, którzy tną głównie o grubości 25 mm i więcej, ekonomia preferuje plazmę do obróbki ciężkich blach, nawet jeśli korzystają oni również z systemów laserowych do obróbki blach. Większość producentów oferujących pełen zakres usług określa to na podstawie grubości materiału: laser w przypadku blach i lekkich płyt, plazma lub paliwo tlenowe w przypadku ciężkich płyt konstrukcyjnych.
Cięcie laserem i cięcie strumieniem wody zapewniają porównywalną dokładność pozycjonowania (± 0,1–0,15 mm na dobrym sprzęcie), ale różnią się charakterystyką cięcia w sposób mający znaczenie dla konkretnych zastosowań. Cięcie strumieniem wody to proces na zimno — nie ma strefy wpływu ciepła ani zmiany twardości materiału na krawędzi cięcia — dlatego jest on preferowany w przypadku materiałów wrażliwych na ciepło: stali narzędziowej, tytanu, kompozytów, kamienia i szkła. Cięcie laserowe jest szybsze i tańsze w przypadku metali w zakresie grubości blachy. W przypadku standardowej produkcji blach stalowych i aluminiowych, gdzie strefa wpływu ciepła nie ma znaczenia funkcjonalnego, cięcie laserowe jest szybsze, tańsze i równie dokładne.
Usługi cięcia laserowego | Prasa dziurkująca | Maszyna do gięcia | Spawanie | Powłoka natryskowa | Usługi produkcyjne na zamówienie | Poproś o wycenę
+86-13771171111 +86-13338110517 
