Лазерная и плазменная резка металла — особенности и отличия

Отличие лазерного станка от плазменного

Плазменная и лазерная резка – широко применяются на современных промышленных предприятиях. Резка материала на лазерном станке осуществляется за счет сфокусированного лазерного излучения. Плазменный станок отличается тем, что теплота, расплавляющая материал, возникает за счет генерации плазменной дуги.

В чем разница между плазменной и лазерной резкой металла, какие преимущества у той и другой технологии и какие станки стоит купить для оснащения своего предприятия? Полученная информация поможет более подробно познакомиться с технологиями обработки материала, их областью применения и подобрать подходящий вариант по цене и надежности.

Лазерная и плазменная резка металла: отличия

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.

Что выбрать: Плазменная или Лазерная резка металла?

И то, и другое используется для раскроя металла потому, что способно точечно разогревать его до крайне высоких температур. Расплавленный металл при этом выдувается из образующегося отверстия — в лазерных станках специальной струей сжатого газа, а в плазменном — самой плазменной струей. Луч или плазменная дуга движутся, разрезая металл на развертки и вырезая в них отверстия, заложенные в программу.
Здесь мы разберемся, чем отличается лазерная резка от плазменной для производственника. Какая разница между отверстиями от лазера и плазмы, для какого металла лучше использовать эти виды раскроя.

Лазерная и плазменная резка металла — особенности и отличия

Применяются на предприятиях металлообрабатывающей, пищевой, автомобильной, судостроительной, строительной и энергетической промышленностях, в составе машин термической резки (МТР) с ЧПУ. Резать можно как листовой металл, так и трубы. В данной статье, хочется затронуть основные плюсы и минусы данных технологий резки металла. Начнем с плазмы.

Особенности лазерной обработки

Технология лазерной резки относится к передовым методам обработки металла. На данный момент она находит широкое применение в различных областях производства.

Суть метода заключается в том, что с помощью специализированного оборудования формируется лазерный луч, направляемый на обрабатываемое изделие. Площадь контакта в таком случае составляет порядка нескольких микрон.

В процессе резки металл локально нагревается до плавильных температур. В то же время остальная часть материала остается холодной за счет маленькой области контакта. В результате достигается высокая безопасность работы для персонала и самой детали.

Погрешность выполнения работы минимальна. В местах реза от лазерной сварки материал сразу испаряется. Расстояние между прибором и изделием составляет всего лишь пару сантиметров.

Эффективность данной технологии настолько высока, что после резки нет необходимости в дополнительной обработке. Изделие можно сразу же подвергать последующим технологическим процессам или отправлять в использование.

В результате существенно экономится время и затраты. На крупных производствах подобный метод очень выгоден.

Плазменная резка металла.

Лазерная обработка позволяет резать металлические детали небольшой толщины. Это могут быть алюминий, латунь, медь, нержавейка, титан и т.д. Кроме того метод в отличие от плазменного позволяет осуществлять фрезеровку изделий, а также просверливать отверстия.

Несмотря на то, что лазерная резка металла относится к самым современным технологиям, она имеет свои положительные и отрицательные стороны.

К достоинствам можно отнести:

• возможность обработки любых материалов, в том числе хрупких и прочных;
• отсутствие дефектов и высокая точность реза;
• возможность кроить изделия любой формы благодаря высокой точности;
• экономичность в использовании расходных материалов;
• отсутствие необходимости в дополнительной обработке изделия после резки.

К недостаткам можно отнести:

• высокую стоимость оборудования;
• ограничение по толщине металла в двадцать миллиметров;
• невозможность обработки материалов с высокой отражательной способностью.

Плазменная резка — ниже качество, больше свободы по толщине

• Большая свобода по толщине металла для резки — главное преимущество плазмы по сравнению с лазером. Плазменную резку уместно использовать для: стали толщиной до 150 миллиметров;
• чугуна толщиной до 90 миллиметров;
• алюминия толщиной до 120 миллиметров;
• меди толщиной до 80 миллиметров.

А вот пример конструкции производства «Металл‑Кейс»:

Большой каркас из стали с белым полимерным покрытием (7 фото)

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.

Качество результата после плазменной и лазерной резки

Учитывая параметры качества поверхностей деталей после обработки и делая сравнительный анализ стоимости затрат на расходные материалы, приходим к выводу: при использовании более тонких листовых материалов эффективнее лазерная резка, при работе с более толстыми заготовками – плазменная. Следует помнить, что расходы на обслуживание того и другого типа резания имеют широкий разброс и в основном зависят от геометрических параметров заготовок, числа отверстий в них, вида и толщины разрезаемого металла.

Постоянна (0,2–0,375 мм)

Изменяется из-за нестабильности плазменной дуги (0,8–1,5 мм)

Как правило ±0,05 мм (0,2–0,375 мм)

Зависит от степени износа расходных материалов ±0,1…±0,5 мм

При непрерывном режиме диаметр примерно равен толщине материала. Для импульсного режима минимальный диаметр отверстия может составлять одну треть толщины материала

Минимальный диаметр отверстий составляет полторы толщины материала, но не менее 4 мм. Выраженная склонность к эллиптичности (возрастает с увеличением толщины материала)

Происходит некоторое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней

Как правило, имеется (небольшая)

Присутствуют на острых наружных кромках деталей

Больше, чем при лазерной резке

Производительность резки металла

Очень высокая скорость. При малых толщинах обычно с заметным снижением при увеличении толщины, продолжительный прожиг больших толщин

Быстрый прожиг. Очень высокая скорость при малых и средних толщинах обычно с резким снижением при увеличении толщины

Лазерный способ резки более эффективен для сталей толщиной до 6 мм. В этом случае обеспечивается высокое качество и точность при сравнительно большой скорости разрезания. Кромки реза листов толщиной 4 мм и меньше остаются гладкими и прямолинейными. Увеличение толщины предрасполагает появление скоса, составляющего приблизительно 0,5°. При лазерном резе отверстий нижние диаметры больше, чем верхние, но остаются круглыми и хорошего качества.

Плазменную резку металла, в отличие от лазерной установки, экономически эффективнее использовать при обработке более толстостенного материала. Помимо всего, сохраняется относительно хорошее качество реза. С финансовой точки зрения такой тип обработки рационален для разрезки меди толщиной менее 80 мм, алюминия и сплавов на его основе толщиной заготовок не более 120 мм, чугуна – не выше 90 мм, углеродистых и легированных сталей толщиной до 150 мм. Для раскроя листового материала толщиной от 0,8 мм и тоньше использование плазмы нежелательно.

Можно сделать вывод: при обработке более тонких листов лазерная резка обладает преимуществом в сравнении с плазменной. А при раскрое более толстых заготовок первенство можно отдать лазерным установкам. Необходимо учитывать, что расходы на обслуживание оборудования этих типов резания различны и в основном зависят от геометрических параметров заготовок, числа отверстий в них, вида и толщины разрезаемого металла.

Главные различия

Плазменная и лазерная резка являются прямыми конкурентами, с точки зрения изготовления более мелких деталей ЛР выигрывает по скорости изготовления и качеству, в то время как ПР обгоняет относительно невысокой стоимостью оборудования и более легкозаменяемыми деталями. При этом, что ПР, что ЛР используются в резке листовых металлов с одинаковым успехом, с той разницей, что по мере увеличения толщины металла, растёт и стоимость оборудования для лазерной резки, увеличиваясь в 6-7 раз относительно плазменной резки.

Плазменная резка металла

Одним из преимуществ ПР является работа с металлами толще 6 мм, где она более экономична и начинает опережать в скорости, тогда как ЛР базируется преимущественно на изготовлении мелких деталей, выигрывая за счёт меньшего размера пучка света (от 0.25 мкм до нужного.), в отличие от пучка плазмы (1..2.5.мм), но и в этом деле плазменные технологии начинают гонку (с появлением микроплазменной резки с малыми токами, которая способна раскроить листовые материалы из драгоценных и тугоплавких металлов толщиной до 0.025 мм.).

1. Большая разница в цене (по мере возрастания мощности цена ЛР увеличивается многократно).
2. Цена ремонта (также ЛР в разы дороже из-за стоимости запчастей).
3. Мобильность, ПР есть не только автоматические, но и ручного типа.
4. Для ПР не имеет значения стерильность обрабатываемого материала (ржавчина, запыленность и т.д.), тогда как для работы с ЛР требуется стерильность как помещения, где производится работа, так и стерильность обрабатываемого материала.
5. Для работы с ЛР требуются профессионалы в сфере работы с данным оборудованием, тогда как для начала работы с ПР требуется лишь знание техники безопасности и основ работы.
6. Высокая энергоёмкость ЛР, тогда как ПР (ручного типа) достаточно работы от розетки.
7. Производительность резки металла: ЛР – Очень большая скорость работы при маленьких толщинах материала. Прожиг может значительно снижаться при увеличении толщины. ПР – Высокая скорость прожига. Высокая скорость при средних и маленьких толщинах, обычно с резким снижением при возрастании толщины.

Сводная таблица — сравнение резки металла лазером и плазмой

Лазерная резка	Плазменная резка
Ширина реза	Постоянная — от 0,2 до 0,375 миллиметра	Непостоянная из‑за нестабильности дуги — от 0,8 до 1,5 миллиметра
Точность резки	±0,05 миллиметра	От ±0,1 до ±0,5 миллиметра в зависимости от изношенности расходников
Конусность	Менее 1 градуса	От 3 до 10 градусов
Минимальные отверстия	Диаметр примерно равен толщине металла	Диаметр примерно в 1,5 раза превышает толщину металла и не должен быть меньше 4 миллиметров.
Внутренние углы	Точные	Немного скругленные
Окалина	Почти не встречается	Легкая, но присутствует почти всегда
Прижоги	Незаметны	Заметны на наружных кромках
Тепловое воздействие	Незначительное	Увеличенное по сравнению с лазером

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Резюме: для каких задач лучше лазер, а для каких — плазма

Оба конкурирующих вида резки — достойные и нужные. Нельзя сказать, что один из них универсально лучше другого. Каждый из них выгодно подходит для своих задач — нужно понимать различия и использовать каждый по назначению, чтобы не терять качество деталей и не переплачивать за них.

• Лазерная резка однозначно лидирует в работе с тонколистовым металлом. Особенно с деталями, для которых требуется точное соответствие проекту, и с деталями сложной формы. Использование лазерной резки для металла толщиной выше 20 миллиметров может быть экономически необоснованным. Для металла толщиной выше 40 миллиметров — необоснованно практически всегда.
• Плазменная резка имеет меньшую точность и меньшее качество реза — и либо не должна использоваться для деталей, требующих точного соответствия проекту, либо должна использоваться с дополнительной обработкой. Однако она экономически эффективна при работе с листовым металлом до 150 миллиметров.

Теперь вы можете выбрать подходящий для вас вид резки. Если для ваших деталей требуется лазерная резка — давайте продолжим разговор предметно и рассчитаем стоимость выполнения вашего заказа на производстве «Металл-Кейс».

Быстрый расчёт стоимости

Итак, давайте подведем итоги

преимущества плазменной резки

1. Большой диапазон толщин разрезаемого металла — то есть это от 0,5 до 50-80-и более миллиметров на пробивку;

2. Высокая скорость резки при больших толщинах (от 5мм);

3. Низкая себестоимость оборудования (от 300 т.р.);

4. возможность комплектации оборудования источником плазмы, способным резать в диапазоне лазера

5. очень отработанная технология резки под углом — как сейчас все привыкли называть это резкой со скосом (в т.ч. с применением технологии TrueBevel):

Теперь обозначим все недостатки плазменной резки:

1. нецелесообразность обработки металла до одного миллиметра толщины;

2. конусность кромок, вплоть до 5 градусов (сильно меньше при применении TrueHole)

3. Без специального ПО — наличие окалины на обратной стороне отверстий и поворотах, которую необходимо счищать

4. ограничение на диаметр отверстия

Рассмотрим преимущества лазера

1. перпендикулярность кромки

2. малая ширина реза

3. отсутствие окалины

4. диаметр отверстий меньше толщины листа

5. низкое термическое воздействие на кромку разрезаемого металла;

6. обработка тонкого листа — толщиной от 0,2мм

Преимущества и недостатки обоих методов

Плазменный (рекомендуемая толщина резки – в пределах 0.8 – 120 мм)	Лазерный (рекомендуемая толщина резки – до 6 мм)
Отверстия снизу металла получаются большего диаметра в сравнение с отверстиями сверху из-за особенностей резки плазменным факелом	Гладкие и прямолинейные кромки реза, качественные и идеальной геометрической формы с минимальной конусностью
Широкий рез	Узкий рез
Средний срок службы изготовленных деталей из-за более грубой кромки реза чем у вырезанных лазером	Прецизионность работы и долговечность получаемых деталей: никаких дефектов и геометрических нарушений, получаются узкие и едва видимые резы с небольшими температурными зонами, что повышает срок службы изделия. Это особенно важно при создании небольших фигур со сложными формами и четкими углам. Возможность нагрева узкой зоны металла, что снижает уровень деформаций при работ.
Невысокая стоимость оборудования, высокая стоимость расходников	Высокая стоимость оборудования, низкая стоимость расходников
Быстрая скорость работы при обработке толстой стали. Можно резать листы, имеющие толщину:

до 150 мм, если это углеродистая и легированная сталь;

до 120 мм, если это алюминий и сплавы;

до 90 мм, если это чугун;

до 80 мм, если это медь

Что касается производительности: на плазменную установку сильнее влияет количество отверстий, необходимых для одной деталей, чем на лазерную. Это увеличивает эксплуатационные расходы и себестоимость часа работы из-за ограничений на старты и прошивки у сопл и электродов соответственно.

Преимущества

Гидроабразивный метод резки — это:

• низкая температура в зоне рабочего процесса (в пределах 90`C);
• возможность полностью автоматизировать операции;
• возможность обработки листовых материалов толщиной до 230 мм;
• идеальный результат резки деталей;
• отсутствие деформаций кромки и всей заготовки, изменений в структуре материалов, выгорания легирующих элементов;
• возможность пакетной обработки тонколистовых материалов, что позволяет уменьшить холостые ходы режущего элемента;
• гарантия сохранения рабочих характеристик обрабатываемого материала;
• отсутствие необходимости в дополнительной обработке мест разреза;
• чистота разреза без продуктов пригорания и оплавления;
• безвредность и безопасность процесса, соответствующего всем экологическим нормам;
• отсутствие опасности взрывов и возгораний.

Плазменная резка — это:

• возможность автоматизации процессов;
• доступные цены на оборудование;
• высокая скорость резки листовых материалов малой и средней толщины.

Лазерная резка — это:

• возможность быстро и эффективно нарезать листы стали, не отражающие свет, толщина которых не превышает 6 мм;
• возможность автоматизировать рабочие операции.

Так что же лучше выбирать?

Однозначно ответить, что лучше — плазменная резка или лазерная сложно, ведь эти технологии можно считать взаимозаменяемыми. Если вы работаете с тонкими материалами, то предпочтение точно стоит отдать лазеру.

Но когда предстоит раскройка твердого и довольно толстого материала: чугуна или меди, например, лучшего способа, чем плазменная резка не найти. Поэтому, если у вас крупное предприятие, занимающееся обработкой разных материалов, целесообразно будет обзавестись двумя станками.

Надеемся, что теперь вы уже разбираетесь, чем отличается плазменная резка от лазерной резки, и сможете в нужный момент сделать правильный выбор. Если вас интересует, где в Москве можно заказать подобные услуги, то стоит обратиться в .

Специалисты предприятия осуществляют фрезеровку и лазерную обработку материалов разного типа по хорошей цене и недорого.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Лазерная перфорация материалов, Лазерная резка тонкого металла, Что такое лазерная резка

Гидроабразивная резка

Единственный вид резки, технология которой предусматривает использование воды. Гидроабразивная резка основана на обработке материала сильной струей воды с абразивными частицами, скорость которой может составлять до 900 м/мин благодаря микроотверстиям размером всего 0,2 мм. В этом и состоит секрет превращения энергии, при котором кинетика струи переходит в механическую силу резки материала.

Достоинства гидроабразивной резки

• метод гидроабразивной резки подходит ко всем материалам;
• характеризуется высокой степенью безопасности; в процессе резки удаляются лишь пылеобразные частицы;
• метод не подразумевает термообработки;
• в процессе гидроабразивной резки образуется разрез шириной 1 мм с минимумом отходов;
• метод не требует частой заточки инструмента;
• гидроабразивная резка не требует специально оборудованных рабочих мест и жесткого закрепления деталей в силу минимальных касательных усилий;
• скорость данного способа резки можно регулировать, благодаря чему область его применения чрезвычайно широка;
• особенности метода позволяют использование его при резке сложных контуров, эффективно расходуя обрабатываемый материал.

Учитывая вышеперечисленные преимущества гидроабразивной резки, можно сделать вывод о целесообразности ее использования в случаях, когда остальные виды резки оказываются малоэффективными. В частности, речь идет о пластике. Дополнительными плюсами являются отсутствие необходимости в нагреве, высокое качество разреза и удовлетворительные экологические характеристики.