Vuosikymmenten ajan sääntö oli yksinkertainen: laserit ohuille levyille, plasma paksuille levyille. Erittäin tehokkaat kuitulaserit ovat rikkoneet tämän säännön. 20, 30 ja 40 kW:n lähteet ovat nyt yleisiä teräspalvelukeskuksissa ja raskaassa tuotannossa, ja markkinaraportit kuvaavat yli 12 kW:n segmenttiä laserleikkausmarkkinoiden nopeimmin kasvavaksi osaksi. Tämä opas tarkastelee, missä laserin ja plasman välinen raja kulkee nykyään paksuuden, reunanlaadun ja kustannusten perusteella.
Jos tarvitset ensin perustiedot siitä, miten nämä kaksi prosessia eroavat toisistaan, yleiskatsaus laserleikkauskoneet vs. plasmaleikkauskoneet kattaa perusasiat. Tämä artikkeli keskittyy paksulevypäätökseen.
Missä 12 kW sopii keskusteluun
12 kW:n kuitulaser on se, missä useimmat korjaamot kohtaavat ensimmäisenä plasmankäsittelykysymyksen. Tällä tasolla laserit käsittelevät keskikokoisia levyjä mukavasti ja leikkaavat paksua nauhaa hitaammilla nopeuksilla, mikä tekee 12 kW:sta yleisen tehon valmistajille, joiden työt ovat enimmäkseen alle 20 mm:n paksuisia ja satunnaisesti painavampia osia.
Yli 12 kW:n tehon koneen luonne muuttuu. 20 kW:n ja sitä suuremmat lähteet tarvitsevat raskaampia runkoja, suurempia jäähdyttimiä, tehokkaamman poiston ja suuremman sähkönsyötön, joten ostopäätöksestä tulee myös laitospäätös. Siksi monet korjaamot pitävät 12 kW:n tehoa yleisen valmistuksen ylärajana ja 20 kW:n ja sitä suurempia tehoja erillisenä paksulevyinvestointina.
Paksuuden ja nopeuden vertailu
Teräslevyt jaetaan yleensä neljään ryhmään: ohut alle 4 mm, keskipaksu 4–20 mm, paksu 20–60 mm ja erittäin paksu yli tämän. Laser- ja plasmakäsittelyn välinen ero muuttuu jokaisessa osassa.
| Levyn paksuus (hiiliteräs) | 20–40 kW:n kuitulaser | Teräväpiirtoplasma | Tavallinen voittaja | Mittaus |
|---|---|---|---|---|
| Ohut, alle 4 mm | Erittäin nopea, hienot yksityiskohdat, minimaalinen lämpö | Nopeampi, mutta leveämpi ura ja enemmän lämmön aiheuttamaa vääristymää | Laser | Kappaleiden määrä tunnissa ja tasaisuus leikkauksen jälkeen |
| Keskikokoinen, 4–20 mm | 20 kW:n laser ylittää 300 A:n plasman jopa noin 20 mm:n matkalla | Kilpailukykyinen nopeus, karkeampi reuna, viiste leikatussa pinnassa | Laser | Leikkaa metrejä tunnissa tuotantolaatuisella tasolla |
| Paksu, 20–50 mm | 30 kW ja yli kaventaa kuilua ilmalla tai hapella | Pitkäaikainen nopeusjohtaja tässä bändissä | Kiistetty; laserin vahvistus | Kokonaissyklin aika, mukaan lukien toissijainen puhdistus |
| Erittäin paksu, yli 60 mm | Mahdollinen 30–40 kW:n teholla, hitaampi ja erikoistuneempi | Käytännöllinen nimellisläpäisyrajaansa asti | Plasma tai happipolttoaine | Lävistysluotettavuus ja reunan suorakulmaisuus |
Tärkeä muutos on siinä, kuinka voimakkaasti laserin nopeus skaalautuu tehon mukaan. Julkaistut leikkauskokeet erittäin suuritehoisilla lähteillä osoittavat nopeuden kasvavan tasaisesti aina 40 kW:iin asti:
⦿ Siirtyminen 15 kW:sta 40 kW:iin nosti leikkausnopeutta 12 mm:n hiiliteräksellä noin 280 prosenttia ja 20 mm:n hiiliteräksellä noin 420 prosenttia.
⦿ 30 kW:n laserleikkasi tyypillisen 16 mm:n ruostumattoman osan puolet nopeammassa sykliajassa kuin 15 kW:n laser, mikä myös puolitti käytetyn kaasun määrän.
Erään valmistajan mukaan 50 mm:n hiiliteräksellä 30 kW:n kone käy noin 88 prosenttia nopeammin kuin 20 kW:n kone.
Pulssimoodissa on kokeissa leikattu 70 mm ruostumatonta terästä typellä 30 kW:n teholla ja 230 mm hiiliterästä ilmalla 40 kW:n teholla, vaikkakin nämä ovat pikemminkin kykyesityksiä kuin arkipäiväisiä tuotantonopeuksia.
Plasma ei skaalaudu samalla tavalla. Plasmajärjestelmää rajoittaa sen ampeerimäärä, ja sen nopeus tietyllä paksuudella on pitkälti kiinteä, kun virtalähde on valittu. Siksi keskikokoinen levykaista, joka aiemmin oli yhteinen, kuuluu nyt enimmäkseen lasereille, ja siksi paksusta kaistasta kilpaillaan. Täysi nopeusalue tehotasolla on kartoitettu kuitulaserleikkaus metallin paksuus, nopeus ja teho-opas.
Ilmaleikkaus muuttaa paksujen levyjen taloudellisuutta
Vähemmän ilmeinen tekijä on apukaasu. Paksun hiiliteräksen happileikkaus toimii hyvin pienemmällä teholla, mutta sen nopeus paranee tuskin tehon noustessa. Korkeapaineinen ilmaleikkaus skaalautuu tehon mukana, ja 20 kW:n ja sitä suuremmilla tehoilla se leikkaa paksua hiiliterästä nopeasti ja suurelta osin kuonatta. Tämä tarkoittaa, että erittäin tehokas laser voi leikata paksua levyä nopeammin ja pienemmillä kaasukustannuksilla kuin vanhemmat happiprosessit, mikä kaventaa plasman kustannus- ja nopeusetua.
Paksun levyn lävistys
Lävistys on usein paksujen levyjen piilevä pullonkaula. Plasmalävistyskapasiteetin määrää virtalähde, ja sen ulkopuolella olevat osat tarvitsevat reuna-aloitusta, mikä rajoittaa nestausta. Suuritehoiset laserit lävistävät paksuja levyjä nopeammin kuin ennen, mutta lävistys kestää silti huomattavasti kauemmin kuin ohuilla levyillä ja lisää roiskeita, jotka kuluttavat suuttimia. Paljon reikiä sisältävissä osissa lävistysaika voi olla suurempi kuin leikkausnopeuden ero, joten laske lävistykset sekä leikkauspituus vertaillessasi tarjouksia tai koetuloksia.
Viiste- ja reunalaatu
Pelkkä nopeus ei ratkaise asiaa, koska paksut levyosat yleensä hitsataan tai pultataan. Reunan laatu ratkaisee, kuinka paljon työtä jää jäljelle leikkauksen jälkeen.
⦿ Leikkausura ja lämpö: laserin leikkuuura on kapea ja lämpövaikutusalue pieni; plasma jättää leveämmän leikkuuraon ja suuremman lämmöntuonnin, mikä voi vääristää ohuempia osia.
⦿ Reunakulma: plasmaleikkauksissa on pieni viiste leikkauspinnassa, kun taas keskikokoisilla levyillä laserleikkauksen reunat ovat paljon lähempänä neliötä.
⦿ Reiät: laserleikkaukset leikkaavat keskikokoiseen levyyn pieniä, pyöreitä pultinreikiä, joita voidaan usein käyttää suoraan pöydältä; paksuun levyyn tehdyt plasmareiät vaativat yleensä porausta tai avartamista.
⦿ Hitsauksen valmistelu: plasmaviistepäät ovat kehittyneitä ja niitä käytetään laajalti V- ja K-hitsauksiin paksuilla levyillä, ja laserviistepäitä on nyt saatavilla, mutta ne lisäävät kustannuksia.
Valmistajat kuvailevat käytännön eroa omilla termeillään: jos jokainen plasmaleikattu pohjalevy porataan ja hiotaan ennen hitsausta, leikkaus ei ole vielä täysin valmis. 12–40 mm:n paksuiset rakennepohjalevyt ovat selkeimpiä esimerkkejä työn siirtymisestä plasmasta laseriin juuri tästä syystä. Tällaisia menetelmiä käyttävät korjaamot teräsrakenteiden ja levymetallien työt usein säästyneellä toissijaisella työllä on suurempi merkitys kuin leikkausnopeudella.
Myös materiaalityyppi muuttaa kuvaa. Ruostumattomasta teräksestä ja alumiinista tehdyt paksut levyt suosivat laseria voimakkaammin kuin hiiliteräs, koska typpilaserleikkaus jättää puhtaan, oksidittoman reunan, jota plasma ei pysty saavuttamaan ilman lisäviimeistelyä. Paksujen hiiliterästen kohdalla, joissa plasmaleikkaukset ovat hyväksyttäviä monissa rakenteellisissa käyttötarkoituksissa, kilpailu pysyy tiukana.
Pääomakustannukset vs. läpivirtaus
Tässä plasmalla on edelleen vahvin asemansa. Erittäin tehokas laser on merkittävä investointi, kun taas tehokas plasmajärjestelmä maksaa murto-osan hinnasta.
| Tekijä | 20–40 kW:n kuitulaser | CNC-plasmajärjestelmä | Mittaus |
|---|---|---|---|
| Pääomakustannus | Korkea; usein jopa kuusinumeroinen yksikkö jäähdyttimen ja kotelon kanssa | Murto-osa laserin hinnasta, jopa teräväpiirtojärjestelmissä | Kokonaisasennuskustannukset konetta kohden |
| Sähkönkulutus | Suuri; noin 50 kW asennettuna 12 kW:n ja sitä suuremmille tehoille | Virtalähteen koko ampeerin mukaan | Asennettu kW ja sähköjärjestelmän päivityskustannukset |
| Läpäisykyky 4–20 mm | Korkein kaikista lämpöprosesseista | Alempi, enemmän toissijaista puhdistusta | Valmiita osia vuoroa kohden |
| Toissijainen työ | Pieni; reunat ja reiät usein valmiita kokoamista varten | Hionta, poraus tai avartaminen on yleistä tarkkuusosissa | Työminuutteja osaa kohden leikkauksen jälkeen |
| Tarvikkeet | Suuttimet ja suojaikkunat | Elektrodit ja suuttimet, usein suurilla ampeeriluvuilla | Kulutusmateriaalien kustannukset leikkaustuntia kohden |
Päätös riippuu käyttöasteesta. 20 kW:n tai suuremmalla laserilla, joka työskentelee kahdessa vuorossa keskipaksujen ja paksujen levyjen kanssa, hintansa saa takaisin läpimenon ja viimeistelytyön säästön ansiosta. Sama kone, joka työskentelee muutaman tunnin viikossa satunnaisten paksujen osien kanssa, ei kuitenkaan maksa sitä. Ennen sitoutumista vertaa asennuksen kokonaiskustannuksia, mukaan lukien tehonpäivitykset ja jäähdytyskapasiteetti, sen toimittamien lisäosien määrään vuoroa kohden. Laitteiden hinnoittelu on käsitelty osiossa. paljonko laserleikkauskone maksaaja plasman hinnoittelu paljonko plasmaleikkauspöytä maksaa.
Kaupat, jotka oikeuttavat investoinnin, katsovat yleensä raskaisiin runkoihin suuritehoiset kuitulasermetallinleikkauskoneet rakennettu kantamaan paksujen levykuormien ja pitkien leikkausten aiheuttaman suuremman lämmön, toisin kuin kevyemmät peltikehykset, joissa on suurempi lämmönlähde.
Juoksukustannukset metriä kohden
Tuntikohtaiset käyttökustannukset suosivat plasmaleikkausta, koska erittäin tehokas laser kuluttaa paljon enemmän sähköä ja tarvitsee suuremman jäähdyttimen. Leikkausmetrikustannukset voivat kertoa toisenlaisen tarinan. Kun laser leikkaa keskikokoista levyä useita kertoja nopeammin, käyttää ilmaa typen sijaan ja poistaa hiontavaiheen, sen valmista osaa koskevat kustannukset voivat laskea plasmaleikkausta alhaisemmiksi, vaikka sen tuntikustannukset ovat korkeammat. Vertailu pätee vain, jos kone pidetään kiireisenä, mikä palauttaa päätöksen takaisin käyttöasteeseen.
Kenen pitäisi silti ostaa plasmaa
Plasma on edelleen oikea vastaus suurelle osalle ostajista. Se on järkevää, kun:
⦿ Työ on enimmäkseen karkeaa rakenneleikkausta, jossa reunan viimeistely ja reiän tarkkuus eivät ole kriittisiä.
⦿ Levyn paksuus ylittää säännöllisesti 50 mm, tai verstas tarvitsee myös happipolttoainetta erittäin raskaille osille.
⦿ Budjetti tai käytettävissä oleva sähkönsyöttö sulkevat pois erittäin tehokkaan laserin.
⦿ Paksujen levyjen hitsausviisteet ovat päivittäinen tarve, ja hyväksi havaittu plasmaviistepää sopii tähän työnkulkuun.
⦿ Koneen käyttötunnit ovat liian lyhyet laserin pääomakustannusten kattamiseksi.
Näille kaupoille, a raskaaseen käyttöön tarkoitettu plasmaleikkauskone tarjoaa paksujen levyjen kapasiteetin paljon alhaisemmilla aloituskustannuksilla ja a CNC-plasmapöytä liekkileikkauspolttimella lisää happipolttoainetta raskaimpiin osiin. Monet suuremmat valmistajat käyttävät nykyään molempia: suuritehoista laseria tarkkuutta ja keskipaksuja levyjä varten sekä plasmaa tai happipolttoainetta paksuimpaan ja karkeimpaan työhön.
Päätöksen tarkistuslista
✔ Lajittele vuoden työt paksuusluokittain ja laske kunkin työvaiheen tunnit.
✔ Mittaa nykyisille plasmaosille tehtävää toissijaista työtä: hionta-, poraus- ja uudelleentyöstöminuutteja osaa kohden.
✔ Laserin hinnoittelussa on huomioitava jäähdyttimen, kotelon, tehonpäivityksen ja asennuksen lisäksi myös laitteen hinta, ei pelkästään laitteen.
✔ Vertaile valmiita osia vuorokohtaisesti, älä pelkästään leikkausnopeutta.
✔ Pidä plasma- tai kaasupolttoaineleikkaus suunnitelmassa, jos työhön kuuluu säännöllisesti erittäin paksuja levyjä.
Vertaile laseria ja plasmaa levytyössäsi
Tutustu tehokkaisiin kuitulaserleikkauskoneet rinnalla CNC plasmaleikkuritja pyydä ilmainen tarjous levypaksuuksien, määrien ja viimeistelyvaatimusten perusteella.
