Co wiesz o cięciu laserem, cięciu plazmowym, cięciu wodą i ich różnicach?

Oto słowa inżyniera zajmującego się obróbką skrawaniem od 30 lat:

Obecnie główne lasery światłowodowe i lasery na dwutlenku węgla dostępne na rynku są stopniowo eliminowane, a zużycie energii jest zbyt wysokie. Nadal istnieje rynek w dziedzinie niemetali.

Oprócz lasera duże zapotrzebowanie rynku na cięcie plazmowe i drutowe wiąże się z innymi metodami cięcia, ale cięcie drutem jest skierowane do większej liczby branż produkujących formy. Większe zapotrzebowanie na plazmę występuje w przypadku grubych blach lub wymagań o niskiej precyzji. Cięcie strumieniem wody nie jest obecnie powszechne w przemyśle metalowym, a jest ich wiele w branży niemetalowej.

W przyszłym rozwoju cięcie laserowe to absolutny świat w blachach, w tym cięcie niemetalowe, które zajmie dużą część rynku.

fot. 1 próbka cięcia laserowego

Przyjrzyjmy się charakterystyce tych technik cięcia

Cięcie laserowe

Cięcie światłem polega na wykorzystaniu skupionej wiązki lasera o dużej gęstości do napromieniowania przedmiotu obrabianego, tak aby napromieniowany materiał mógł szybko się stopić, odparować, ablować lub osiągnąć punkt zapłonu. Jednocześnie za pomocą szybkiego strumienia powietrza współosiowego z belką można wydmuchać stopiony materiał w celu przecięcia przedmiotu obrabianego. Obecnie powszechnie stosuje się laser impulsowy CO2, a cięcie laserowe jest jedną z metod cięcia termicznego.

Obróbka cięcia wodą

Cięcie wodą, zwane także nożem wodnym, czyli technologią cięcia strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem, to maszyna, która do cięcia wykorzystuje strumień wody pod wysokim ciśnieniem. Pod kontrolą komputera przedmiot obrabiany można dowolnie rzeźbić i tekstura materiału ma na niego mniejszy wpływ. Cięcie wodą dzieli się na cięcie bez piasku i cięcie piaskiem.

Cięcie plazmowe

Cięcie łukiem plazmowym to metoda przetwarzania, która wykorzystuje ciepło wysokotemperaturowego łuku plazmowego do lokalnego stopienia (i odparowania) metalu w karbie przedmiotu obrabianego oraz wykorzystuje pęd szybkiej plazmy do usunięcia stopionego metalu w celu utworzenia karbu.

Cięcie drutu

Obróbka elektroerozyjna drutu, w skrócie WEDM, należy do kategorii obróbki elektrycznej, zwanej czasem także cięciem drutem. WEDM można podzielić na szybki WEDM, średni WEDM i wolny WEDM. Prędkość drutu szybkiego drutu EDM wynosi 6 ~ 12 m/s, drut elektrody porusza się tam i z powrotem z dużą prędkością, a dokładność cięcia jest słaba. Średni WEDM to nowa technologia opracowana w ostatnich latach, która realizuje funkcję konwersji częstotliwości i wielokrotnego cięcia w oparciu o szybki WEDM. Prędkość drutu w przypadku powolnego drutu EDM wynosi 0,2 m/s, drut elektrodowy wykonuje ruch jednokierunkowy z niską prędkością, a dokładność cięcia jest bardzo wysoka.

zdjęcie3. dysze wodne

Porównanie zakresu zastosowań

Wycinarka laserowa ma szerokie zastosowanie. Może ciąć zarówno metal, jak i niemetal. Maszyna do cięcia laserem CO2 może być używana do cięcia materiałów niemetalowych, takich jak tkaniny i skóra, oraz elementów optycznych maszyna do cięcia laserem światłowodowym można używać do cięcia metalu. Odkształcenie płyty jest niewielkie.

Cięcie wodą należy do cięcia na zimno, bez odkształceń termicznych, dobrej jakości powierzchni cięcia, bez obróbki wtórnej i w razie potrzeby łatwo jest przeprowadzić obróbkę wtórną. Cięcie wodą umożliwia dziurkowanie i cięcie dowolnego materiału, z dużą szybkością cięcia i elastyczną wielkością obróbki.

Przecinarka plazmowa może być używana do cięcia stali nierdzewnej, aluminium, miedzi, żeliwa, stali węglowej i innych materiałów metalowych. Cięcie plazmowe ma oczywisty efekt termiczny, niską precyzję i nie jest łatwo przeprowadzić obróbkę wtórną na powierzchni cięcia.

Cięcie drutem umożliwia cięcie wyłącznie materiałów przewodzących. Chłodziwo tnące jest wymagane w procesie cięcia, dlatego nie może ciąć papieru, skóry i innych materiałów nieprzewodzących, które boją się wody i zanieczyszczenia chłodziwa tnącego.

Porównanie grubości cięcia

Przemysłowe zastosowanie cięcia laserowego stali węglowej jest na ogół mniejsze niż 20 mm. Wydajność cięcia jest zwykle mniejsza niż 40 mm. Przemysłowe zastosowanie stali nierdzewnej wynosi na ogół poniżej 16 mm, a wydajność cięcia jest na ogół poniżej 25 mm. Ponadto wraz ze wzrostem grubości przedmiotu obrabianego prędkość skrawania wyraźnie maleje.

Grubość cięcia wodą może być bardzo gruba, 0,8-100 mm lub nawet grubsze materiały.

Grubość cięcia plazmowego wynosi 0-120 mm, a najlepszy zakres jakości cięcia wynosi około 20 mm. System plazmowy charakteryzuje się najwyższą wydajnością kosztową.

Grubość cięcia drutu wynosi zazwyczaj 40 ~ 60 mm, a maksymalna grubość może osiągnąć 600 mm.

3. Porównanie prędkości skrawania

Cięcie blachy ze stali niskowęglowej o grubości 2 mm za pomocą lasera o mocy 1200 W, a prędkość cięcia może osiągnąć 600 cm / min; Wytnij płytę z żywicy polipropylenowej o grubości 5 mm, a prędkość cięcia może osiągnąć 1200 cm / min. Wydajność cięcia WEDM wynosi zazwyczaj 20 ~ 60 mm2/min, do 300 mm2/min; Oczywiście prędkość cięcia laserowego jest duża i można ją wykorzystać do produkcji masowej.

Cięcie wodą prędkość jest dość wolna, co nie nadaje się do masowej produkcji.

Cięcie plazmowe ma małą prędkość cięcia i niską względną dokładność. Bardziej nadaje się do cięcia grubych płyt, ale powierzchnia czołowa jest nachylona.

W przypadku obróbki metalu cięcie drutem ma większą dokładność, ale prędkość jest bardzo mała. Czasami potrzebne są inne metody przekłuwania i gwintowania, a rozmiar cięcia jest znacznie ograniczony.

Porównanie dokładności cięcia

Nacięcie cięcia laserowego jest cienkie i wąskie, obie strony szwu tnącego są równoległe i prostopadłe do powierzchni, a dokładność wymiarowa części tnących może sięgać ± 0,2 mm.

Plazma może osiągnąć odległość do 1 mm.

Cięcie wodą nie powoduje odkształceń termicznych, a dokładność wynosi ± 0,1 mm. Jeśli używana jest dynamiczna maszyna do cięcia wodą, dokładność cięcia można poprawić, a dokładność cięcia może osiągnąć ± 0,02 mm, aby wyeliminować nachylenie cięcia.

Dokładność obróbki WEDM wynosi zazwyczaj ± 0,01 ~ ± 0,02 mm, do ± 0,004 mm.

Porównanie szerokości szczeliny

Cięcie laserowe jest bardziej precyzyjne niż cięcie plazmowe, a spoina tnąca jest niewielka, około 0,5 mm.

Szew cięcia plazmowego jest większy niż cięcie laserowe, około 1-2 mm.

Szew tnący podczas cięcia wodą jest o około 10% większy niż średnica rury tnącej, zwykle 0,8-1,2 mm. Wraz ze wzrostem średnicy rurki noża piaskowego, tym większe jest wycięcie.

Szerokość szwu tnącego przy cięciu drutu jest najmniejsza i zwykle wynosi około 0,1-0,2 mm.

Porównanie jakości powierzchni cięcia

Chropowatość powierzchni cięcia laserowego nie jest tak dobra, jak w przypadku cięcia wodą. Im grubszy materiał, tym bardziej oczywisty.

Cięcie wodą nie zmieni tekstury materiału wokół szwu (laser należy do cięcia termicznego, które zmieni teksturę wokół obszaru cięcia).

Porównanie kosztów nakładów produkcyjnych

1. Maszyny do cięcia laserowego do różnych celów mają różne ceny. Tania maszyna do cięcia laserem na dwutlenek węgla kosztuje tylko dwadzieścia lub trzydzieści tysięcy, a droga maszyna do cięcia laserem światłowodowym o mocy 1000 W ma obecnie ponad milion. Cięcie laserowe nie ma materiałów eksploatacyjnych, ale koszt inwestycji w sprzęt jest najwyższy spośród wszystkich metod cięcia i nie jest trochę wyższy, a koszty użytkowania i konserwacji są również dość wysokie.

2. Maszyna do cięcia plazmowego jest znacznie tańsza niż maszyna do cięcia laserowego. W zależności od mocy i marki maszyny do cięcia plazmowego cena jest inna, a koszty użytkowania wysokie. Zasadniczo, o ile może ciąć materiały przewodzące.

3. Koszt sprzętu do cięcia wodą ustępuje jedynie cięciu laserowemu, ze względu na wysokie zużycie energii, wysokie koszty użytkowania i konserwacji, a prędkość cięcia nie jest tak duża jak w przypadku plazmy, ponieważ wszystkie materiały ścierne są jednorazowe i po użyciu uwalniane do środowiska, więc zanieczyszczenie środowiska jest również poważne.

4. Cięcie drutu to zazwyczaj około dziesiątek tysięcy sztuk. Jednak do cięcia drutu potrzebne są materiały eksploatacyjne, takie jak drut molibdenowy, płyn chłodzący itp. Do cięcia drutu powszechnie stosuje się dwa rodzaje drutu. Jednym z nich jest drut molibdenowy (molibden jest cenny), który jest używany w sprzęcie do szybkiego chodzenia po linie. Zaletą jest to, że drut molibdenowy może być wielokrotnie używany; Drugim jest użycie drutu miedzianego (i tak znacznie tańszego niż drut molibdenowy) w sprzęcie do powolnego poruszania się po drucie. Wadą jest to, że drut miedziany można wykorzystać tylko raz. Ponadto maszyna do szybkiego chodzenia po drucie jest znacznie tańsza niż maszyna do powolnego chodzenia po drucie. Cena maszyny do powolnego prowadzenia drutu jest równa 5 lub 6 szybkim drutom.