Po celá desetiletí platilo jednoduché pravidlo: lasery pro tenké plechy, plazma pro tlusté plechy. Vláknové lasery s ultravysokým výkonem toto pravidlo porušily. Zdroje s výkonem 20, 30 a 40 kW jsou nyní běžné v ocelářských servisních centrech a těžké výrobě a tržní zprávy popisují segment nad 12 kW jako nejrychleji rostoucí část trhu s laserovým řezáním. Tato příručka se zabývá tím, kde se dnes nachází hranice mezi laserem a plazmou, a to z hlediska tloušťky, kvality hran a nákladů.
Pokud potřebujete nejprve základní informace o tom, jak se tyto dva procesy liší, přečtěte si přehled laserové řezací stroje vs. plazmové řezací stroje pokrývá základy. Tento článek se zaměřuje na rozhodnutí o silných plechech.
Kam se v debatě hodí 12 kW
Vláknový laser o výkonu 12 kW je místo, kde se většina dílen nejprve setkává s otázkou plazmy. Na této úrovni lasery pohodlně zvládají střední plechy a řežou tlusté pásy při nižších rychlostech, což z 12 kW činí běžný krok pro zpracovatele, kteří pracují převážně s díly tloušťky menší než 20 mm a občas i s těžšími díly.
Nad 12 kW se charakter stroje mění. Zdroje s výkonem 20 kW a více potřebují těžší rámy, větší chladiče, silnější odsávání a větší přívod elektrické energie, takže rozhodnutí o koupi se stává také rozhodnutím o zařízení. Proto mnoho dílen považuje 12 kW za horní hranici běžné výroby a 20 kW a více za investici do silných plechů.
Porovnání tloušťky a rychlosti
Výrobci obvykle seskupují ocelové plechy do 4 pásů: tenké do 4 mm, střední od 4 do 20 mm, silné od 20 do 60 mm a extra silné nad tuto tloušťku. V každém pásu se liší poměr laseru a plazmy.
| Tloušťka plechu (uhlíková ocel) | Vláknový laser s výkonem 20 až 40 kW | Plazma s vysokým rozlišením | Obvyklý vítěz | a) Měření dodržování pokynů |
|---|---|---|---|---|
| Tenký, pod 4 mm | Velmi rychlý, jemné detaily, minimální zahřívání | Rychlý, ale širší řez a větší tepelná deformace | Laser | Dílů za hodinu a rovinnost po řezání |
| Střední, 4 až 20 mm | Laser o výkonu 20 kW překonává plazmu s proudem 300 A až o tloušťku cca 20 mm. | Konkurenceschopná rychlost, hrubší hrana, zkosení na řezné ploše | Laser | Snižte počet metrů za hodinu při výrobní kvalitě |
| Tlustý, 20 až 50 mm | 30 kW a více uzavírá mezeru vzduchem nebo kyslíkem | Dlouholetý lídr v rychlosti v tomto pásmu | Sporné; laserové získávání | Celková doba cyklu včetně sekundárního čištění |
| Extra silné, přes 60 mm | Možné s výkonem 30 až 40 kW, pomalejší a specializované | Praktické až do jmenovité meze průraznosti | Plazma nebo kyslíko-palivové | Spolehlivost propalování a pravoúhlost hran |
Důležitým posunem je, jak silně se rychlost laseru zvyšuje s výkonem. Publikované řezací zkoušky na zdrojích s ultravysokým výkonem ukazují, že rychlost stabilně roste až do 40 kW:
⦿ Přechod z 15 kW na 40 kW zvýšil řeznou rychlost u uhlíkové oceli o tloušťce 12 mm přibližně o 280 procent a u uhlíkové oceli o tloušťce 20 mm přibližně o 420 procent.
⦿ Laser o výkonu 30 kW řezal typickou 16mm nerezovou součást za polovinu doby cyklu oproti 15kW laseru, což také snížilo spotřebu plynu na polovinu.
⦿ Jeden výrobce uvádí, že na 50 mm uhlíkové oceli běží stroj s výkonem 30 kW asi o 88 procent rychleji než stroj s výkonem 20 kW.
⦿ V pulzním režimu byly v pokusech řezány 70 mm nerezové oceli dusíkem při výkonu 30 kW a 230 mm uhlíkové oceli vzduchem při výkonu 40 kW, ačkoli se jedná spíše o demonstrace možností než o každodenní výrobní rychlosti.
Plazma se neměří stejným způsobem. Plazmový systém je omezen svou ampérovou intenzitou a jeho rychlost na dané tloušťce je do značné míry pevně stanovena, jakmile je zvolen zdroj napájení. Proto pásmo střední desky, kdysi sdílené, nyní patří převážně laserům a proto je pásmo tlustých desek zpochybňováno. Obálka plné rychlosti podle úrovně výkonu je mapována v vláknový laserový řezací stroj, tloušťka kovu, rychlost a výkonový vodič.
Řezání vzduchem mění ekonomiku výroby tlustých plechů
Méně zřejmým faktorem je pomocný plyn. Řezání tlusté uhlíkové oceli kyslíkem funguje dobře při nižším výkonu, ale jeho rychlost se s rostoucím výkonem sotva zlepšuje. Řezání vysokotlakým vzduchem se s výkonem škáluje a při 20 kW a více řeže tlustou uhlíkovou ocel rychle a z velké části bez strusky. To znamená, že laser s ultravysokým výkonem dokáže řezat tlusté plechy rychleji a s nižšími náklady na plyn než starší kyslíkové procesy, což snižuje cenovou i rychlostní výhodu plazmatu.
Propichování tlusté desky
Propalování je často skrytým úzkým hrdlem u silných plechů. Kapacita plazmového propalování je dána napájecím zdrojem a díly za ním potřebují začátek na hraně, což omezuje vnořování. Vysoce výkonné lasery propalují tlusté plechy rychleji než dříve, ale propalování stále trvá znatelně déle než u tenkých plechů a přidává rozstřik, který opotřebovává trysky. U dílů s mnoha otvory může doba propalování převážit rozdíl v rychlosti řezání, proto při porovnávání cenových nabídek nebo výsledků zkoušek počítejte jak propalování, tak i délku řezu.
Kvalita zkosení a hran
Samotná rychlost spor neřeší, protože díly z tlustých plechů se obvykle dále svařují nebo šroubují. Kvalita hran určuje, kolik práce zbývá po řezání.
⦿ Řezná řezná drážka a teplo: laserová řezná drážka je úzká a tepelně ovlivněná zóna je malá; plazma zanechává širší řeznou drážku a větší tepelný vstup, což může deformovat tenčí části.
⦿ Úhel hrany: plazmové řezy mají na řezné ploše mírné zkosení, zatímco laserové hrany na středním plechu jsou mnohem blíže k pravému okraji.
⦿ Otvory: lasery řežou malé, kulaté otvory pro šrouby ve středním plechu, které jsou často použitelné přímo ze stolu; plazmové otvory v tlustém plechu je obvykle nutné vrtat nebo vystružovat.
⦿ Příprava svaru: plazmové zkosovací hlavy jsou vyspělé a široce používané pro přípravu V a K na tlustých plechech a laserové zkosovací hlavy jsou nyní k dispozici, ale zvyšují náklady.
Výrobci popisují praktický rozdíl vlastními slovy: pokud každá plazmově řezaná základní deska jde před svařováním do vrtačky a brusky, řez nebyl skutečně dokončen. Konstrukční základní desky v rozsahu 12 až 40 mm jsou jedním z nejzřetelnějších příkladů přechodu práce z plazmy na laser právě z tohoto důvodu. Dílny provozující tento druh konstrukční a ocelové plechy často zjišťují, že ušetřená sekundární práce je důležitější než rychlost řezání.
Také typ materiálu ovlivňuje situaci. Silné plechy z nerezové oceli a hliníku více upřednostňují laserové řezání než uhlíkové oceli, protože řezání dusíkovým laserem zanechává čisté hrany bez oxidů, kterým plazma nemůže dosáhnout bez dodatečné povrchové úpravy. U silných uhlíkových ocelí, kde jsou plazmové hrany přijatelné pro mnoho konstrukčních použití, zůstává soupeř nejtěsnější.
Kapitálové náklady vs. propustnost
Právě zde si plazma stále drží nejsilnější pozici. Ultravýkonný laser je velkou investicí, zatímco výkonný plazmový systém stojí zlomek ceny.
| Faktor | Vláknový laser s výkonem 20 až 40 kW | CNC plazmový systém | a) Měření dodržování pokynů |
|---|---|---|---|
| Kapitálové náklady | Vysoká; často až šestimístná částka s chladičem a krytem | Zlomek ceny laseru, a to i u systémů s vysokým rozlišením | Celkové náklady na instalaci na stroj |
| Poptávka po elektrické energii | Velký; instalováno kolem 50 kW při 12 kW a více nad tímto výkonem | Napájecí zdroj dimenzován podle proudu | Instalovaný výkon v kW a náklady na modernizaci sítě |
| Průchodnost 4 až 20 mm | Nejvyšší ze všech tepelných procesů | Nižší, s větším sekundárním čištěním | Hotových dílů za směnu |
| Vedlejší práce | Malé; hrany a otvory často připravené k montáži | Broušení, vrtání nebo vystružování běžné u přesných dílů | Pracovní minuty na díl po řezání |
| Spotřební materiál | Trysky a ochranná okénka | Elektrody a trysky, časté při vysokém proudu | Náklady na spotřební materiál za hodinu řezání |
Rozhodnutí závisí na využití. Laser o výkonu 20 kW nebo větší, který pracuje na 2 směny se středním a tlustým plechem, se může odvděčit svou prémii díky propustnosti a úsporám práce při dokončování. Stejný stroj, který občas běží několik hodin týdně na tlustých dílech, se tak nestane. Než se rozhodnete pro konkrétní zařízení, porovnejte celkové instalační náklady, včetně vylepšení výkonu a kapacity chladiče, s náklady na díly navíc, které dodá za směnu. Ceny zařízení jsou uvedeny v kolik stojí laserový řezací stroja ceny plazmy v Kolik stojí plazmový řezací stůl.
Obchody, které si investici ospravedlní, se obvykle zaměřují na těžké rámy. vysoce výkonné vláknové laserové řezací stroje na kov konstruované tak, aby unesly zatížení tlustými plechy a vyšší teplotu z dlouhých řezů, spíše než lehčí plechové rámy vybavené větším zdrojem.
Provozní náklady na metr
Hodinová provozní cena zvýhodňuje plazmu, protože laser s ultravysokým výkonem spotřebovává mnohem více elektřiny a potřebuje větší chladič. Cena za metr řezu může vypovídat něco jiného. Když laser řeže střední plech několikrát rychleji, používá vzduch místo dusíku a eliminuje krok broušení, jeho cena za hotový díl může klesnout pod cenu plazmy, i když jeho hodinová cena je vyšší. Srovnání platí pouze tehdy, pokud je stroj neustále vytížený, což vede k rozhodnutí o využití.
Kdo by si měl stále kupovat plazmu
Plazma zůstává pro velkou část kupujících tou správnou odpovědí. Dává smysl, když:
⦿ Práce se většinou týká hrubého strukturálního řezání, kde není kritická kvalita hran a přesnost otvoru.
⦿ Plech pravidelně přesahuje 50 mm, nebo dílna potřebuje pro velmi těžké profily i autogenní palivo.
⦿ Rozpočet nebo dostupné elektrické napájení vylučují použití laseru s ultravysokým výkonem.
⦿ Svařování zkosených hran na tlustých pleších je každodenní potřebou a osvědčená plazmová zkosovací hlava se k tomuto pracovnímu postupu hodí.
⦿ Počet hodin provozu stroje je příliš nízký na to, aby se splatily investiční náklady na laser.
Pro tyto obchody, a Vysoce výkonný portálový plazmový řezací stroj nabízí kapacitu pro výrobu silných plechů při mnohem nižších vstupních nákladech a CNC plazmový stůl s plamenným řezacím hořákem přidává autogenní palivo pro nejtěžší profily. Mnoho větších výrobců nyní používá obojí: vysoce výkonný laser pro přesné a střední plechy a plazmové nebo autogenní palivo pro nejtlustší a nejhrubší práci.
Kontrolní seznam rozhodnutí
✔ Seřaďte roční pracovní pozice podle tloušťky pásma a spočítejte hodiny v každém z nich.
✔ Měření sekundární práce na aktuálních plazmových dílech: broušení, vrtání a přepracování v minutách na díl.
✔ Cena laseru zahrnuje chladič, kryt, vylepšení napájení a instalaci, nejen stroj.
✔ Porovnávejte hotové díly za směnu, nejen rychlost řezání.
✔ Pokud je pravidelnou součástí práce extra silný plech, ponechte v plánu plazmové nebo autogenní řezání.
Porovnejte laser a plazmu pro práci s plechy
Prozkoumejte vysoce výkonné vláknové laserové řezací stroje vedle CNC plazmové řezačkya získejte nezávaznou cenovou nabídku na základě tloušťky plechů, objemů a požadavků na povrchovou úpravu.
