Чем отличается лазерная резка от плазменной? Что лучше для каких задач?

18.02.2021 Автор: VT-METALL

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Лазерная и плазменная резка металла: отличия и сходства
• Преимущества плазменной и лазерной резки
• Стоимость оборудования и расходников для обоих видов резки
• Качество результата после плазменной и лазерной резки

Выбирая, что лучше – лазерная и плазменная резка металла, нужно в первую очередь учесть отличия и сходства двух видов. Это важно как для подбора оборудования для собственного производства, так и для заказа раскроя на стороне. Понимание сильных и слабых сторон каждого метода позволит получить качественную продукцию и не выйти за рамки бюджета.

Несмотря на то, что можно встретить мнение о превосходстве лазера над плазмой, корректнее было бы сказать, что все зависит от толщины и типа раскраиваемого металла. В одном случае надо выбрать лазер, для другого подойдет плазма. В нашей статье мы расскажем обо всех особенностях данных технологий и определим, в каких условиях и что лучше применять.

Чем лазерная резка отличается от плазменной?

Давайте для начала рассмотрим принцип работы плазменного и лазерного оборудования.

Если простыми словами, то плавление металла при плазменной резке происходит за счет дуги. То есть, под воздействием воздуха.

В случае с лазерной резкой плазменной резкой плавление металла происходит за счёт сфокусированного лазерного луча.

Стоимость установки

Часто на принятие окончательного решения об оснащении производства лазером или плазмой влияет цена установки и стоимость эксплуатации.

Для правильного понимания вопроса о стоимости лазерной и плазменной установок примем, что предполагается резка металла одной толщины с одной скоростью. При этом на толщинах до 4..6 мм лазерная установка дороже плазменной примерно в 4..6 раз; при толщине 6..20 мм разница в цене отличается уже в 10 и более раз.

При резке металла толщиной более 20 мм применение лазерной резки становится доступным только крупным производствам с уникальными специфическими задачами.

К координатной системе для лазерной установки предъявляются повышенные требования по динамическим и точностным характеристикам, соответственно, необходимо применение комплектующих более высокой точности. Вследствие этого стоимость лазерной координатной системы выше в 3..4 раза.

Возможности плазменной и лазерной резки

В первом случае ширина реза не постоянна. Она изменяется в зависимости от толщины металла, от 0,8 до 2,5 мм. А при работе на лазерном станке она всегда практически одинакова и равняется от 0,2 до 0,3 мм.

Насколько плазменная резка будет точной, зависит от износа расходных материалов. Этот параметр составляет до 0,1 мм. При лазерном способе точность очень высокая и находится в диапазоне от 0,05 до 0,08 мм.

Важным параметром является конусность, она бывает от 1 до 5 градусов в зависимости от толщины вырезаемых отверстий. При лазере конусность минимальная. Она составляет менее 1 градуса.

Соответственно, отверстия на лазере получаются более геометрически правильными и подходят под точные соединения.

Для того, чтобы вырезать геометрически правильные отверстия на плазме нам необходимо, чтобы диаметр отверстия был в два раза толще листа.

А при лазерной резке возможность вырезания отверстий, как минимум, в два раза тоньше самого листа.

Также необходимо отметить и высокую скорость реза, которая даёт возможность прожигать толстые металлы.

А на лазере скорость значительно выше, чем на плазме. Но при увеличении толщины она сильно падает. Кроме того, время пробивки толстого металла увеличивается.

Стоит отметить про образование окалины при плазменной резке. Её избежать, к сожалению, невозможно, и деталь нужно будет ещё обработать.

А вот при лазерной резке её практически нет. То есть, детали, которые вырезаются на лазере, не нуждаются в дополнительной обработке.

Плазма имеет грязный рез, то есть при резке плазмы образуется много грата, и рез нуждается в пост-обработке. То есть, в любом случае нужно либо шлифовать, либо гальтовать, либо очищать материал другими способами.

В случае с лазерным станком при правильных настройках не требует никакой пост-обработки. Изделие сразу готово, как к сварке, так и к покраске, а в дальнейшем к продаже. Рез получается чистым.

У лазера очень тонкий рез, а у плазмы он может достигать 5 мм засчёт того, что температурное воздействие велико, что даёт дополнительное плавление.

Лазерный станок по металлу потребляет намного меньше электричества, чем плазма. Особенно это заметно на больших объемах.

Стоимость оборудования и расходников для обоих видов резки

Выбирая плазменный или лазерный способ резки металла, необходимо учитывать, что цена на портальную плазменную установку в 5-6 раз меньше, чем на аналогичную лазерную. Однако при сравнении обоих способов следует рассчитывать не только начальную цену, но и затраты на дальнейшее обслуживание.

Сюда включают затраты на электроэнергию, на использование вспомогательных газов и стоимость расходных материалов. Определяясь с выбором плазменной или лазерной резки, необходимо учитывать, что в сметную стоимость расходов на эксплуатацию лазерного реза вводят:

• Цену на газы:
• чистый кислород или воздух – для обработок сталей с повышенным содержанием углерода;
• азот – при использовании заготовок из алюминия (или его сплавов) и коррозионностойких (нержавеющих) сталей и сплавов.
• Расходы по энергопотреблению:
• затраты по энергопотреблению непосредственно самой установки;
• стоимость электроэнергии, израсходованной на лазер и охладитель.
• Расходные материалы, к которым относятся:
• внутренняя и внешняя оптика;
• замена изношенных сопл;
• чистка и замена фильтров.

Интенсивность эксплуатации лазерных установок оказывает значительное влияние на периодичность замены расходных материалов: от одного раза в несколько недель или лет.

Без информации по эксплуатационным расходам на установку плазменной обработки ответить на вопрос о том, в чем отличие плазменной резки от лазерного реза, было бы затруднительно. По этой причине продолжаем подробнее изучать затраты на альтернативные виды оборудования.

В плазменном способе резки применяется воздух или кислород. Электроэнергия расходуется только на создание плазмы и питание самого станка. Если говорить о расходных материалах, то их необходимо столько же, сколько и при использовании лазера. К ним относятся:

• защитный экран;
• электрод;
• сопло.

Сокращения затрат на плазморез можно достичь применением слаботочных сопл и электродов, но это приведет к снижению производительности станка, однако не повлияет на качество реза.

Рассматривая вопрос о том, сколько отверстий должно приходиться на одну заготовку, чтобы снизить часовую стоимость работы, можно смело сказать, что преимущество на стороне лазера, поскольку электроды и сопла, применяемые в плазменных установках, рассчитаны на заданное количество стартов и прошивок.

Чем большее количество отверстий необходимо изготовить, тем выше расходы на эксплуатацию плазменного оборудования.

Какие нужны расходники?

Для аппарата плазменной резки

На плазме необходимо менять сопла, электроды, защитные экраны, кожухи. А на лазере только линзы и сопло.

Для лазерного станка

Но при работе на лазерном станке раз в две недели необходимо менять линзу и сопло. Линза стоит 700 рублей, сопло — 900 рублей.

Максимальная ежемесячная оплата расходников для лазерного станка будет составлять 3 200 рублей.

Итак, давайте подведём итоги.

Простота эксплуатации лазерного резака

Лазер выгоднее плазмы также по причине простоты эксплуатации режущего оборудования. Трудности использования плазменного станка обусловлены сложностью его конструкции. Резак на основе ионизированной газовой среды включает следующие элементы:

• плазменные форсунки;
• система охлаждения (воздушная или водяная);
• устройство подачи газа;
• возбудитель электродугового разряда.

Форсунки, формирующие плазменный пучок, подвергаются воздействию высокой температуры, составляющей примерно 5000 °C, и периодически нуждаются в замене. Кроме того, регулярного обслуживания требуют и другие составные части.

Лазерный станок устроен гораздо проще, что облегчает его эксплуатацию. В его составе отсутствуют форсунки и охладители. Световой луч формируется с помощью оптики, на которую фотоны не оказывают температурного воздействия, поэтому формирователь фотонного потока не нужно охлаждать. Для резки металла лазером не требуется возбуждения электрической дуги.

Плюсы и минусы плазмы и лазера

Плазма

Преимущества:

1. Большой диапазон разрезаемых толщин от 0,5 до 50 мм на пробивку;
2. Высокая скорость реза при больших толщинах;
3. Низкая начальная цена оборудования
4. Отработанная технология резки под углом, как сейчас привыкли называть, резка со скосом.

Недостатки:

1. Нецелесообразность обработки металлов тоньше 1 мм;
2. Конусность кромок до 5 градусов (некачественный край);
3. Присутствие окалины на отверстиях при поворотах, поэтому нужна дополнительная обработка изделий;
4. Ограничение на диаметр отверстия до 4 мм;
5. Высокая стоимость расходных материалов;
6. Низкая точность по сравнению с лазерным станком;
7. Требует постобработки;
8. Низкая скорость резки по сравнению с лазером на тонких материалах;
9. Невозможность выполнять многие разновидности резки, доступные лазерному станку.

Лазер

Преимущества:

1. Перпендикулярность кромки;
2. Малая ширина реза;
3. Отсутствие окалины — получаете 100% готовое изделие;
4. Диаметр отверстия меньше толщины листа. Можно вырезать мелкие детали вплоть до 1 мм;
5. Низкое термическое воздействие на кромку;
6. Дешевые расходники;
7. Обработка тонкого металла от 0,2 мм;
8. Наивысшая возможная скорость резки;
9. Материалы не требуют постобработки и готовы к сварке, покраске или упаковке, а затем к продаже.

Недостатки:

1. Можно резать металл только до 20 мм;
2. Высокая начальная цена оборудования.

Толщина и вид разрезаемого металла

В принципе обе технологии позволяют резать любые металлы. В их числе сталь всех видов, цветные и черные металлы. При использовании лазера требуется оптимизация параметров, подбор линз и газа под конкретный металл. Допустим, в среде кислорода нержавеющую сталь качественно лазером не разрежешь, нужен инертный газ. А для черных металлов наоборот, лучше кислород. Плазма вообще режет любые токопроводящие материалы. Все зависит от состава плазмообразующего газа и зазора между поверхностью металла и соплом.

Лазер

Эффективен при обработке металла толщиной до 5 – 6 мм. Резка тонколистового металла осуществляется с гораздо большей скоростью, чем в принципе может плазмотрон. При обработке более толстых материалов увеличиваются энергозатраты, снижаются производительность и качество реза. Мощность приходится увеличивать в два и более раза, устанавливать линзу с более длинным фокусным расстоянием.

Плазморез

Для обработки тонколистовых металлов не подходит, что обусловлено чрезмерно высокой температурой плазмы и деформацией кромок. Преимущества начинают сказываться при раскрое металла толщиной от 6 мм и выше, если речь идет о стали.

Для чего нужна плазма, а для чего — лазер?

Лазер подходит там, где нужна точность, чистота реза и кромки и скорость. А плазма режет медленно, относительно лазера, и с грязным резом, поэтому сложные технические детали вырезать невозможно. А на лазерном станке по металлу возможно вырезать, например, небольшие шильды и таблички, тонкие решётки и сложные элементы дизайна, а также роторные колёса.

Плазма нужна для изготовления простых изделий. В форме прямоугольника, овала или квадрата, потому что их можно потом обработать. Но вырезать звёздочку с отверстиями внутри будет сложно. К тому же, на шлифовку уйдёт много времени. А оборудование для пост-обработки будет стоить в разы дороже, чем металлорезчик.

Плазма применяется там, где есть большие толщины и при простой резке, например, рельсов, элементов металлокаркаса или сварных конструкций и т.п..

Окупаемость станков

Срок возврата вложенных денег приблизительно одинаков у обоих станков, несмотря на пятикратную разницу в стоимости. Дело в том, что благодаря более высокой точности реза и качеству кромки лазерная резка существенно выгоднее, норма прибыли выше. К этому добавляется преимущество в производительности, более широкий функционал, меньшие затраты на обслуживание. Когда оборудование окупится, лазерный станок начнет приносить большую прибыль, и значительно, особенно если полностью реализовать заложенный потенциал.

Подытоживая, можно сказать, что при обработке тонкого металла, потребности в точном раскрое, все преимущества на стороне лазерной резки, за исключением стоимости станка. При работе с материалами толщиной около 6 мм технологии сопоставимы по эффективности. Металлы толщиной 10, 20 мм и выше лучше обрабатывать плазмотроном.

занимается поставками оборудования для лазерной резки материалов более десяти лет. Получить полную информацию об ассортименте оборудования, ценах, условиях поставки можно на сайте компании, или по телефону.

Область применения

Плазменная резка применяется на предприятиях тяжёлого машиностроения, атомной энергетики, авиапрома, в строительной отрасли, в коммунальном хозяйстве, в наружной рекламе (при изделии металлических вывесок). С её помощью производится резка труб, листового металла, чугуна, стали, бетона, а также для фигурной резки по металлу и болтовых отверстий. Лазерная резка имеет широкий диапазон применения и затрагивает: медицину, машиностроение, приборостроение, и т.д.

Лазерная резка металла