Durant dècades, la regla va ser simple: làsers per a làmines primes, plasma per a plaques gruixudes. Els làsers de fibra d'ultra alta potència han trencat aquesta regla. Les fonts de 20, 30 i 40 kW ara són habituals en centres de servei d'acer i fabricació pesada, i els informes de mercat descriuen el segment superior a 12 kW com la part de més ràpid creixement del mercat del tall per làser. Aquesta guia analitza on es troba la línia entre el làser i el plasma avui dia, per gruix, per qualitat de la vora i per cost.
Si primer necessiteu els conceptes bàsics de com difereixen els dos processos, la visió general de màquines de tall per làser vs màquines de tall per plasma cobreix els fonaments. Aquest article se centra en la decisió de la placa gruixuda.
On encaixen 12 kW en el debat
Un làser de fibra de 12 kW és on la majoria de tallers es troben per primera vegada amb la qüestió del plasma. En aquest nivell, els làsers manegen planxes mitjanes còmodament i tallen la banda gruixuda a velocitats més lentes, cosa que fa que els 12 kW siguin un pas endavant habitual per als fabricants que treballen principalment per sota dels 20 mm amb peces ocasionalment més pesades.
Per sobre dels 12 kW, la màquina canvia de caràcter. Les fonts de 20 kW o més necessiten bastidors més pesats, refrigeradors més grans, una extracció més forta i un subministrament elèctric més gran, de manera que la decisió de compra també esdevé una decisió sobre les instal·lacions. És per això que molts tallers tracten els 12 kW com l'extrem superior de la fabricació general i els 20 kW i més com una inversió dedicada a la placa gruixuda.
Comparació de gruix a velocitat
Els fabricants solen agrupar les xapes d'acer en 4 bandes: prima menys de 4 mm, mitjana de 4 a 20 mm, gruixuda de 20 a 60 mm i extra gruixuda per sobre d'aquesta. La resposta làser versus plasma canvia a cada banda.
| Gruix de la placa (acer al carboni) | Làser de fibra de 20 a 40 kW | Plasma d'alta definició | Guanyador habitual | Mesurament |
|---|---|---|---|---|
| Prim, menys de 4 mm | Molt ràpid, detall fi, calor mínima | Tall ràpid però més ample i més distorsió per calor | Làser | Peces per hora i planitud després del tall |
| Mitjà, de 4 a 20 mm | Un làser de 20 kW supera un plasma de 300 A fins a uns 20 mm | Velocitat competitiva, vora més rugosa, bisell a la cara tallada | Làser | Tallar metres per hora amb qualitat de producció |
| Gruixut, de 20 a 50 mm | 30 kW i tanca l'espai amb aire o oxigen | Líder de velocitat de llarga data en aquesta banda | Contestat; guany làser | Temps total del cicle, inclosa la neteja secundària |
| Extra gruixut, més de 60 mm | Possible a 30 a 40 kW, més lent i especialitzat | Pràctic fins al seu límit de perforació nominal | Plasma o oxicorte | Fiabilitat de perforació i quadratura de la vora |
El canvi important és la força amb què la velocitat del làser augmenta amb la potència. Els assajos de tall publicats en fonts d'ultraalta potència mostren que la velocitat augmenta constantment fins als 40 kW:
⦿ El pas de 15 kW a 40 kW va augmentar la velocitat de tall en acer al carboni de 12 mm en aproximadament un 280 per cent i en acer al carboni de 20 mm en aproximadament un 420 per cent.
Un làser de 30 kW va tallar una peça típica d'acer inoxidable de 16 mm en la meitat del temps de cicle d'un làser de 15 kW, cosa que també va reduir a la meitat el gas utilitzat.
En acer al carboni de 50 mm, un fabricant informa que una màquina de 30 kW funciona aproximadament un 88 per cent més ràpid que una màquina de 20 kW.
En mode pulsat, les proves han tallat 70 mm d'acer inoxidable amb nitrogen a 30 kW i 230 mm d'acer al carboni amb aire a 40 kW, tot i que aquestes són demostracions de capacitat més que no pas velocitats de producció quotidianes.
El plasma no s'escala de la mateixa manera. Un sistema de plasma està limitat pel seu amperatge, i la seva velocitat en un gruix determinat està fixada en gran mesura un cop es tria la font d'alimentació. És per això que la banda de placa mitjana, abans compartida, ara pertany principalment als làsers, i per això la banda gruixuda està sent disputada. L'envolupant de velocitat completa per nivell de potència es mapeja a la guia de gruix, velocitat i potència del metall de tall amb làser de fibra.
El tall a l'aire canvia l'economia de les plaques gruixudes
Un factor menys obvi és el gas d'assistència. El tall per oxigen d'acer al carboni gruixut funciona bé a menor potència, però la seva velocitat amb prou feines millora a mesura que augmenta la potència. El tall per aire a alta pressió augmenta la potència, i a 20 kW i més talla acer al carboni gruixut ràpidament i en gran part sense escòries. Això significa que un làser de potència ultraalta pot tallar xapa gruixuda més ràpidament i amb un cost de gas inferior que els processos d'oxigen més antics, cosa que redueix l'avantatge de cost del plasma, així com el seu avantatge de velocitat.
Perforació de placa gruixuda
La perforació sovint és el coll d'ampolla ocult en xapa gruixuda. La capacitat de perforació del plasma la estableix la font d'alimentació, i les peces que hi ha més enllà necessiten inicis de vora, cosa que limita l'anidad. Els làsers d'alta potència perforen xapa gruixuda més ràpid que abans, però la perforació encara triga notablement més que en xapa fina i afegeix esquitxades que desgasten els broquets. En peces amb molts forats, el temps de perforació pot superar la diferència en la velocitat de tall, així que compteu les perforacions, així com la longitud de tall, a l'hora de comparar pressupostos o resultats de proves.
Qualitat del bisell i la vora
La velocitat per si sola no resol la discussió, perquè les peces de xapa gruixuda solen passar a ser soldades o muntades amb cargols. La qualitat de la vora decideix quanta feina queda després del tall.
⦿ Tall i calor: un tall làser és estret i la zona afectada per la calor és petita; el plasma deixa un tall més ample i més entrada de calor, cosa que pot distorsionar seccions més primes.
⦿ Angle de la vora: els talls per plasma tenen un lleuger bisell a la cara tallada, mentre que les vores amb làser en una placa mitjana són molt més quadrades.
⦿ Forats: els làsers tallen forats petits i rodons per a cargols en xapa mitjana que sovint es poden utilitzar directament de la taula; els forats de plasma en xapa gruixuda normalment necessiten perforació o escariatge.
⦿ Preparació de la soldadura: els capçals de bisell de plasma són madurs i s'utilitzen àmpliament per a preparacions V i K en xapa gruixuda, i ara hi ha capçals de bisell làser disponibles però afegeixen un cost.
Els fabricants descriuen la diferència pràctica amb els seus propis termes: si cada placa base tallada per plasma va al trepant i a la rectificadora abans de soldar-la, el tall no estava realment acabat. Les plaques base estructurals del rang de 12 a 40 mm són un dels exemples més clars de treball que passa del plasma al làser precisament per aquest motiu. Els tallers que executen aquest tipus de... treballs estructurals i de xapa d'acer sovint troben que la mà d'obra secundària estalviada importa més que la velocitat de tall.
El tipus de material també canvia la imatge. Les xapes gruixudes d'acer inoxidable i alumini afavoreixen el làser més que l'acer al carboni, perquè el tall amb làser de nitrogen deixa una vora neta i sense òxid que el plasma no pot igualar sense un acabat addicional. En l'acer al carboni gruixut, on les vores de plasma són acceptables per a molts usos estructurals, la competència continua sent més ajustada.
Cost de capital vs. rendiment
Aquí és on el plasma encara manté el seu punt fort. Un làser d'ultraalta potència és una inversió important, mentre que un sistema de plasma potent costa una fracció del preu.
| Factor | Làser de fibra de 20 a 40 kW | Sistema de plasma CNC | Mesurament |
|---|---|---|---|
| Cost de capital | Alt; sovint fins a 6 xifres amb refrigerador i carcassa | Una fracció del preu del làser, fins i tot per a sistemes d'alta definició | Cost total instal·lat per màquina |
| Demanda elèctrica | Gran; al voltant de 50 kW instal·lats a 12 kW i més per sobre | Font d'alimentació dimensionada per amperatge | kW instal·lats i cost de millora de la companyia elèctrica |
| Rendiment de 4 a 20 mm | El més alt de qualsevol procés tèrmic | Més baix, amb més neteja secundària | Peces acabades per torn |
| Treball secundari | Petit; les vores i els forats sovint estan llestos per al muntatge | Rectificat, perforació o escariat habituals en peces de precisió | Minuts de treball per peça després del tall |
| Consumibles | Broquets i finestres protectores | Elèctrodes i broquets, freqüents a alt amperatge | Cost dels consumibles per hora de tall |
La decisió es redueix a la utilització. Un làser de 20 kW o més que funciona en 2 torns de xapa mitjana i gruixuda pot retornar la seva prima a través del rendiment i l'estalvi de mà d'obra d'acabat. La mateixa màquina que funciona unes hores a la setmana en peces gruixudes ocasionals no ho farà. Abans de comprometre's, compareu el cost total instal·lat, incloses les millores d'energia i la capacitat del refrigerador, amb les peces addicionals per torn que ofereix. El preu dels equips està inclòs a quant costa una màquina de tall làseri la fixació dels preus del plasma a Quant costa una taula de tall per plasma.
Les botigues que justifiquen la inversió solen buscar marcs pesats màquines de tall de metall amb làser de fibra d'alta potència construïts per suportar càrregues de xapa gruixuda i la calor més elevada dels talls llargs, en lloc de bastidors de xapa metàl·lica més lleugers equipats amb una font més gran.
Cost de funcionament per metre
El cost de funcionament per hora afavoreix el plasma, perquè un làser d'ultraalta potència consumeix molta més electricitat i necessita un refrigerador més gran. El cost per metre de tall pot explicar una història diferent. Quan el làser talla una placa mitjana diverses vegades més ràpid, utilitza aire en lloc de nitrogen i elimina un pas de mòlta, el seu cost per peça acabada pot ser inferior al del plasma, tot i que el seu cost per hora és més alt. La comparació només és vàlida si la màquina es manté ocupada, cosa que fa que la decisió es torni a centrar en la utilització.
Qui hauria de comprar plasma encara?
El plasma continua sent la resposta correcta per a una gran part dels compradors. Té sentit quan:
⦿ El treball és principalment tall estructural en brut on l'acabat de les vores i la precisió del forat no són crítics.
⦿ La xapa supera regularment els 50 mm, o el taller també necessita oxitall per a seccions molt pesades.
⦿ El pressupost o el subministrament elèctric disponible descarten un làser d'ultraalta potència.
⦿ Els bisells de soldadura en xapa gruixuda són un requisit diari i un capçal de bisell de plasma provat s'adapta al flux de treball.
⦿ Les hores de màquina són massa poques per amortitzar el cost de capital d'un làser.
Per a aquestes botigues, una màquina de tall per plasma de gantry de gran resistència ofereix capacitat de placa gruixuda a un cost d'entrada molt més baix i Taula de plasma CNC amb torxa de tall amb flama afegeix oxitall per a les seccions més pesades. Molts fabricants més grans ara utilitzen tots dos: un làser d'alta potència per a planxes de precisió i mitjanes, i plasma o oxitall per al treball més gruixut i rugós.
Llista de comprovació de decisions
✔ Ordena un any de treballs per banda de gruix i compta les hores de cadascun.
✔ Mesura el treball secundari a les peces de plasma actuals: minuts de rectificat, perforació i reelaboració per peça.
✔ Fixeu el preu del làser amb el refrigerador, la carcassa, l'actualització de potència i la instal·lació, no només la màquina.
✔ Compareu les peces acabades per torn, no només la velocitat de tall.
✔ Mantingueu plasma o oxicortejat al pla si la placa extra gruixuda és una part habitual del treball.
Compareu el làser i el plasma per al vostre treball amb plaques
Explora l'alta potència màquines de tall per làser de fibra al costat de Talladores de plasma CNCi obtingueu un pressupost gratuït basat en els gruixos, volums i requisits d'acabat de la vostra placa.
