Лазерне різання проти плазмового різання 1

Основи технологій різання

Щоб ефективно порівняти лазерне та плазмове різання, необхідно зрозуміти основні механізми кожної з цих методик. Хоча обидва є термічними процесами різання, призначеними для формування та розділення металу, вони працюють із застосуванням різних технологій і фізичних принципів.

Принципи лазерного різання

Лазерне різання використовує концентрований промінь світла для плавлення або випаровування матеріалу по заданій траєкторії. Промінь лазера — згенерований джерелом CO2, волоконним або кристалічним — спрямовується через фокусуючу лінзу у точку на поверхні матеріалу. Високотисковий допоміжний газ, такий як азот або кисень, видаляє розплавлений матеріал, утворюючи точний і вузький розріз. Процес контролюється цифровим способом, забезпечуючи чисті краї, високу повторюваність і можливість обробки тонких, складних деталей, особливо на тонких матеріалах.

Принципи плазмового різання

Плазмове різання ґрунтується на створенні високотемпературної плазмової дуги шляхом пропускання електричного струму через стиснений газ, зазвичай повітря або азот. Ця плазмова дуга досягає температури понад 20 000 ℃, миттєво плавлячи метал. Сила газу відкидає розплавлений метал, утворюючи різ. Плазмове різання є високоефективним для товстих матеріалів і провідних металів, таких як сталь, нержавіюча сталь і алюміній. Воно швидше за лазерне різання при більшій товщині матеріалу і краще підходить для грубих або польових робіт завдяки наявності портативних ручних установок.

Історичний контекст та еволюція

Плазмовий різання з'явився в 1950-х роках як інновація, що походить від технології аргонодугового зварювання. До 1970-х років він набув популярності у важких галузях промисловості завдяки швидкості та здатності різати товстий метал, з яким інші методи не справлялися. Лазерне різання з'явилося наприкінці 1960-х, спочатку обмежене високими витратами та повільною швидкістю обробки. Однак удосконалення у галузі ЧПУ (числове програмне керування), якості променя та автоматизації в 1980-х і 1990-х роках швидко підвищили його ефективність і точність. Сьогодні обидві технології є невід'ємною частиною сучасного виробництва, розвиваючись разом із досягненнями у програмному забезпеченні, джерелах живлення та матеріалах.

Лазерна та плазмова різка мають різні походження, принципи роботи та переваги, що робить кожну з них придатною для конкретних промислових потреб. Лазерна різка вирізняється точністю та дрібністю, тоді як плазмова різка перевершує за швидкістю та здатністю обробляти більш товсті й міцні матеріали. Розуміння основ цих технологій не лише пояснює, як вони працюють, але й підкреслює, чому вибір між ними має значення з точки зору продуктивності, вартості та якості кінцевого продукту.

Обладнання та основні компоненти

За кожним чистим розрізом або точним краєм у металообробці стоїть високотехнологічна система, що складається з кількох ключових компонентів. Як лазерні, так і плазмові системи різки ґрунтуються на спеціалізованому обладнанні, адаптованому до певного методу різки, проте їхні конфігурації значно відрізняються за конструкцією, функціональністю та потенціалом інтеграції. Розуміння архітектури цих систем — і того, як вони адаптуються до сучасної автоматизації — дає цінне уявлення про експлуатаційні витрати, експлуатаційні можливості та довгострокову масштабованість.

Архітектура системи лазерного різання

Типова система лазерного різання включає такі основні компоненти:

Джерело лазера: генерує лазерний промінь. Поширені типи — це CO2, волоконні та кристалічні лазери.

Система передачі променя: дзеркала або світоводи направляють промінь від джерела до головки різання.

Фокусуюча оптика: лінзи концентрують промінь у точку для прецизійного різання.

Система допоміжного газу: подає кисень, азот або повітря для видалення розплавленого матеріалу з різу та поліпшення якості кромки.

ЧПК-контролер: керує рухом головки різання та стіл, забезпечуючи складні розрізи з високою точністю.

Стіл для різання: утримує заготовку і може включати витяжну вентиляцію та опорні рейки для стабільності.

Лазерні системи, як правило, мають замкнену конструкцію з функціями безпеки, що захищають операторів від впливу потужного лазерного променя.

Архітектура системи плазмового різання

Установки для плазмового різання включають:

Джерело живлення: перетворює електричну енергію для підтримки плазмової дуги.

Плазмовий пальник: містить електрод та сопло, де утворюється дуга та іонізується газ.

Подача газу: забезпечує стиснене повітря або інші гази, такі як азот чи аргон, для створення та підтримання плазми.

CNC-контролер або ручне керування: залежно від застосування, система може працювати вручну або керуватися CNC для автоматизованого виробництва.

Робочий стіл або верстак: підтримує метал, що розрізається, і часто має водяні ліжка або системи відсмоктування для контролю диму та уламків.

Плазмові системи зазвичай є більш міцними та відкритими, що робить їх придатними для важких промислових умов та роботи на місці.

Автоматизація та інтеграція

Обидві технології різання еволюціонували, щоб підтримувати високий рівень автоматизації. Системи лазерного різання зазвичай інтегруються в повністю автоматизовані виробничі лінії з роботизованими маніпуляторами, системами завантаження/розвантаження матеріалів та передовим програмним забезпеченням для компонування й оптимізації траєкторій. Системи плазмового різання також підтримують автоматизацію, але найчастіше використовуються в напівавтоматичних установках або поєднуються з ЧПК-столами у виробничих майстернях. Інтеграція з ПЗ CAD/CAM є стандартною для обох систем, що забезпечує оптимізований робочий процес і скорочує час виконання замовлень.

Обладнання для лазерного та плазмового різання відображає переваги кожного методу — лазерні системи роблять акцент на точності, чистоті різання та повній автоматизації, тоді як плазмові системи орієнтуються на швидкість, міцність і універсальність. Розуміння основних компонентів та принципів побудови кожної системи допомагає приймаючим рішення особам не лише оцінити можливості різання, але й спрогнозувати довгострокові інвестиції в інфраструктуру, обслуговування та продуктивність.