במשך עשרות שנים הכלל היה פשוט: לייזרים ליריעות דקות, פלזמה לצלחות עבות. לייזרי סיבים בעלי עוצמה גבוהה במיוחד שברו את הכלל הזה. מקורות של 20, 30 ו-40 קילוואט נפוצים כיום במרכזי שירות פלדה ובייצור כבד, ודוחות שוק מתארים את הקטע מעל 12 קילוואט כחלק הצומח ביותר בשוק חיתוך הלייזר. מדריך זה בוחן היכן נמצא הגבול בין לייזר לפלזמה כיום, לפי עובי, לפי איכות הקצה ולפי עלות.
אם אתם צריכים קודם את היסודות של ההבדלים בין שני התהליכים, הסקירה הכללית של מכונות חיתוך לייזר לעומת מכונות חיתוך פלזמה מכסה את היסודות. מאמר זה מתמקד בהחלטה של הצלחת העבה.
היכן 12 קילוואט משתלבים בדיון
לייזר סיבים של 12 קילוואט הוא המקום שבו רוב הסניפים נתקלים לראשונה בשאלת הפלזמה. ברמה זו, לייזרים מטפלים בנוחות בפלטות בינוניות וחותכים לפס עבה במהירויות נמוכות יותר, מה שהופך את 12 קילוואט לשלב נפוץ עבור יצרנים שעבודתם היא בעיקר מתחת ל-20 מ"מ עם חלקים כבדים יותר מדי פעם.
מעל 12 קילוואט, המכונה משנה את אופייה. מקורות של 20 קילוואט ומעלה זקוקים למסגרות כבדות יותר, צ'ילרים גדולים יותר, שאיבה חזקה יותר ואספקת חשמל גדולה יותר, כך שגם החלטת הקנייה הופכת להחלטת מתקן. זו הסיבה שבתי מלאכה רבים מתייחסים ל-12 קילוואט כאל הקצה העליון של ייצור כללי ול-20 קילוואט ומעלה כהשקעה ייעודית בפלטות עבות.
השוואה בין עובי למהירות
יצרנים בדרך כלל מקבצים פלטות פלדה לארבעה פסים: דקים מתחת ל-4 מ"מ, בינוניים מ-4 עד 20 מ"מ, עבים מ-20 עד 60 מ"מ, ועבים במיוחד מעל זה. התשובה בין לייזר לפלזמה משתנה בכל פס.
| עובי הפלטה (פלדת פחמן) | לייזר סיבים 20 עד 40 קילוואט | פלזמה בחדות גבוהה | הזוכה הרגיל | מדידה |
|---|---|---|---|---|
| דק, מתחת ל-4 מ"מ | מהיר מאוד, פרטים עדינים, חום מינימלי | חריץ מהיר אך רחב יותר ועיוות חום רב יותר | לייזר | חלקים לשעה ושטיחות לאחר חיתוך |
| בינוני, 4 עד 20 מ"מ | לייזר של 20 קילוואט עולה על פלזמה של 300 אמפר עד כ-20 מ"מ | מהירות תחרותית, קצה מחוספס יותר, שיפוע על פני החיתוך | לייזר | חיתוך מטרים לשעה באיכות ייצור |
| עובי, 20 עד 50 מ"מ | 30 קילוואט ומעלה סוגרים את הפער עם אוויר או חמצן | מוביל מהירות ותיק בלהקה הזו | שנוי במחלוקת; השגת לייזר | זמן מחזור כולל כולל ניקוי משני |
| עבה במיוחד, מעל 60 מ"מ | אפשרי בהספק של 30 עד 40 קילוואט, איטי יותר ומיוחד | מעשי עד לגבול הניקוב המדורג שלו | פלזמה או דלק אוקסי | אמינות פירסינג וריבועיות קצה |
השינוי החשוב הוא עד כמה מהירות הלייזר משתנה בהתאם להספק. ניסויי חיתוך שפורסמו על מקורות הספק גבוהים במיוחד מראים שהמהירות עולה בהתמדה עד ל-40 קילוואט:
⦿ המעבר מ-15 קילוואט ל-40 קילוואט העלה את מהירות החיתוך על פלדת פחמן בעובי 12 מ"מ בכ-280 אחוז, ועל פלדת פחמן בעובי 20 מ"מ בכ-420 אחוז.
לייזר בהספק של 30 קילוואט חתך חלק נירוסטה טיפוסי בקוטר 16 מ"מ במחצית זמן המחזור של לייזר של 15 קילוואט, מה שגם הפחית בחצי את צריכת הגז.
על פלדת פחמן בעובי 50 מ"מ, יצרן אחד מדווח על מכונה בהספק 30 קילוואט הפועלת מהר יותר בכ-88 אחוזים ממכונה בהספק 20 קילוואט.
במצב פולסים, ניסויים חתכו נירוסטה בגודל 70 מ"מ עם חנקן בהספק של 30 קילוואט ופלדת פחמן בגודל 230 מ"מ עם אוויר בהספק של 40 קילוואט, אם כי אלו הן הדגמות יכולות ולא מהירויות ייצור רגילות.
פלזמה אינה מתקדמת באותו אופן. מערכת פלזמה מוגבלת על ידי הזרם שלה, ומהירותה בעובי נתון קבועה במידה רבה לאחר בחירת ספק הכוח. זו הסיבה שפס הלוח הבינוני, שבעבר היה משותף, שייך כעת בעיקר ללייזרים, ומדוע הפס העבה נמצא במחלוקת. מעטפת המהירות המלאה לפי רמת ההספק ממופה ב- מדריך עובי, מהירות וכוח לחיתוך מתכת בלייזר סיבים.
חיתוך באוויר משנה את כלכלת הפלטה העבה
גורם פחות ברור הוא גז העזר. חיתוך חמצן של פלדת פחמן עבה עובד היטב בהספק נמוך יותר, אך מהירותו בקושי משתפרת ככל שההספק עולה. חיתוך באוויר בלחץ גבוה משתנה עם ההספק, וב-20 קילוואט ומעלה הוא חותך פלדת פחמן עבה במהירות וברובו ללא סיגים. משמעות הדבר היא שליזר בעל הספק גבוה במיוחד יכול לחתוך לוחות עבים מהר יותר ובעלות גז נמוכה יותר בהשוואה לתהליכי חמצן ישנים יותר, מה שמצמצם את יתרון העלות של הפלזמה כמו גם את יתרון המהירות שלה.
צלחת עבה פירסינג
ניקוב הוא לעתים קרובות צוואר הבקבוק הנסתר בפלטה עבה. קיבולת ניקוב הפלזמה נקבעת על ידי ספק הכוח, וחלקים שמעבר לה זקוקים להתחלות קצה, מה שמגביל את קינון המכשיר. לייזרים בעלי עוצמה גבוהה נוקבים פלטה עבה מהר יותר מבעבר, אך ניקוב עדיין לוקח זמן רב יותר באופן ניכר מאשר ביריעות דקות ומוסיף התזות שגורמות לשחיקה של הפיה. בחלקים עם חורים רבים, זמן הניקוב יכול לעלות על ההבדל במהירות החיתוך, לכן ספרו ניקובים וגם אורך חיתוך בעת השוואת הצעות מחיר או תוצאות ניסוי.
איכות שיפוע וקצה
מהירות לבדה אינה מכריעה את הוויכוח, מכיוון שחלקי פלטה עבים בדרך כלל עוברים לריתוך או להרכבה עם ברגים. איכות הקצה קובעת כמה עבודה נותרת לאחר החיתוך.
חריץ וחום: חריץ בלייזר הוא צר והאזור המושפע מחום קטן; פלזמה משאירה חריץ רחב יותר וקלט חום רב יותר, מה שעלול לעוות מקטעים דקים יותר.
זווית קצה: חיתוכי פלזמה נושאים שיפוע קל על פני השטח החתוכים, בעוד שקצוות לייזר על לוח בינוני קרובים הרבה יותר לריבוע.
⦿ חורים: לייזרים חותכים חורי ברגים קטנים ועגולים בפלטה בינונית שלעתים קרובות ניתנים לשימוש ישירות מהשולחן; חורי פלזמה בפלטה עבה דורשים בדרך כלל קידוח או חיתוך.
⦿ הכנת ריתוך: ראשי ריתוך בפלזמה הם בוגרים ונמצאים בשימוש נרחב להכנות V ו-K על פלטות עבות, וראשי ריתוך בלייזר זמינים כעת אך הם מוסיפים עלות.
יצרנים מתארים את ההבדל המעשי במונחים שלהם: אם כל לוח בסיס חתוך בפלזמה עובר למקדחה ולמטחנה לפני הריתוך, החיתוך לא באמת הושלם. לוחות בסיס מבניים בטווח של 12 עד 40 מ"מ הם אחת הדוגמאות הברורות ביותר לעבודה שעוברת מפלזמה ללייזר בדיוק מסיבה זו. בתי מלאכה המפעילים סוג זה של... עבודות מבניות ופלדה לעתים קרובות מגלים שהעבודה המשנית הנחסכת חשובה יותר ממהירות החיתוך.
גם סוג החומר משנה את התמונה. פלטות עבות של נירוסטה ואלומיניום מעדיפות את הלייזר בצורה חזקה יותר מאשר פלדת פחמן, מכיוון שחיתוך בלייזר חנקן משאיר קצה נקי וללא תחמוצת שפלזמה לא יכולה להתאים לו ללא גימור נוסף. על פלדת פחמן עבה, שבה קצוות פלזמה מקובלים לשימושים מבניים רבים, התחרות נשארת צמודה.
עלות הון לעומת תפוקה
כאן פלזמה עדיין מחזיקה את עמדתה החזקה ביותר. לייזר בעל עוצמה גבוהה במיוחד הוא השקעה משמעותית, בעוד שמערכת פלזמה יעילה עולה חלקיק מהמחיר.
| גורם | לייזר סיבים 20 עד 40 קילוואט | מערכת CNC פלזמה | מדידה |
|---|---|---|---|
| עלות הון | גבוה; לעתים קרובות עד 6 ספרות עם צ'ילר ומארז | חלק קטן ממחיר הלייזר, אפילו עבור מערכות ברזולוציה גבוהה | עלות מותקנת כוללת לכל מכונה |
| ביקוש חשמלי | גדול; כ-50 קילוואט מותקן בהספק של 12 קילוואט ומעלה | גודל ספק הכוח לפי זרם | קילוואט מותקן ועלות שדרוג שירות |
| תפוקה של 4 עד 20 מ"מ | הגבוה ביותר מכל תהליך תרמי אחר | נמוך יותר, עם יותר ניקוי משני | חלקים מוגמרים לכל משמרת |
| עבודה משנית | קטן; קצוות וחורים מוכנים לעתים קרובות להרכבה | ליטוש, קידוח או חיתוך נפוצים בחלקים מדויקים | דקות עבודה לחלק לאחר חיתוך |
| מתכלה | חרירים וחלונות מגן | אלקטרודות ונחיריים, תכופים בזרם גבוה | עלות מתכלה לשעת חיתוך |
ההחלטה תלויה בניצול. לייזר בהספק של 20 קילוואט או יותר, הפועלת בשתי משמרות של פלטות בינוניות ועבות, יכולה להחזיר את ההשקעה שלה באמצעות תפוקה וחיסכון בעבודות גימור. אותה מכונה הפועלת מספר שעות בשבוע על חלקים עבים מדי פעם לא תחזיר את ההשקעה. לפני שאתם מתחייבים, השוו את העלות הכוללת המותקנת, כולל שדרוגי חשמל וקיבולת הצ'ילר, מול החלקים הנוספים שהיא מספקת למשמרת. תמחור הציוד מכוסה ב כמה עולה מכונת חיתוך לייזרותמחור פלזמה ב כמה עולה שולחן חיתוך פלזמה.
חנויות שכן מצדיקות את ההשקעה בדרך כלל בוחנות שלדות כבדות מכונות חיתוך מתכת בלייזר סיב גבוה בנויים לנשיאת עומסי פלטות עבות והחום הגבוה יותר של חיתוכים ארוכים, במקום מסגרות מתכת קלות יותר המצוידות במקור גדול יותר.
עלות הפעלה למטר
עלות תפעול שעתית מעדיפה פלזמה, מכיוון שליזר בעל עוצמה גבוהה במיוחד צורך הרבה יותר חשמל ודורש צ'ילר גדול יותר. עלות למטר חיתוך יכולה לספר סיפור אחר. כאשר הלייזר חותך לוח בינוני פי כמה מהר יותר, משתמש באוויר במקום בחנקן ומסיר שלב טחינה, העלות שלו לחלק מוגמר יכולה לרדת מתחת לפלזמה למרות שהעלות השעתית שלו גבוהה יותר. ההשוואה תקפה רק אם המכונה נשארת עסוקה, מה שמחזיר את ההחלטה לניצול.
מי עדיין צריך לקנות פלזמה
פלזמה נותרה התשובה הנכונה עבור חלק גדול מהקונים. זה הגיוני כאשר:
העבודה היא בעיקר חיתוך מבני גס שבו גימור הקצה ודיוק החורים אינם קריטיים.
⦿ עובי הפלטה עולה באופן קבוע על 50 מ"מ, או שהסדנה זקוקה גם לדלק חמצני עבור מקטעים כבדים מאוד.
⦿ תקציב או אספקת חשמל זמינה שוללים שימוש בלייזר בעל עוצמה גבוהה במיוחד.
⦿ ריתוך שיפוע על פלטה עבה הוא דרישה יומיומית וראש שיפוע פלזמה מוכח מתאים לתהליך העבודה.
שעות המכונה נמוכות מדי כדי להחזיר את עלות ההון של לייזר.
עבור חנויות אלה, א מכונת חיתוך פלזמה גנטרי כבדה מספק קיבולת פלטות עבות בעלות כניסה נמוכה בהרבה, ו- שולחן פלזמה CNC עם מבער חיתוך להבה מוסיף דלק אוקסי עבור החתכים הכבדים ביותר. יצרנים גדולים רבים משתמשים כיום בשניהם: לייזר בעל עוצמה גבוהה לדיוק ולצלחות בינוניות, ופלזמה או דלק אוקסי עבור העבודה העבה והגסה ביותר.
רשימת בדיקה להחלטות
✔ מיין שנת עבודות לפי טווח עובי וספור את השעות בכל אחת מהן.
✔ מדידת עבודה משנית על חלקי פלזמה נוכחיים: דקות השחזה, קידוח ועיבוד חוזר לכל חלק.
✔ תמחרו את הלייזר כולל צ'ילר, מארז, שדרוג חשמל והתקנה, לא רק את המכונה.
✔ השווה חלקים מוגמרים לפי משמרת, לא רק מהירות חיתוך.
✔ שמור על פלזמה או דלק אוקסי בתוכנית אם פלטה עבה במיוחד היא חלק קבוע מהעבודה.
השווה לייזר ופלזמה לעבודות הפלטה שלך
חקור עוצמה גבוהה מכונות חיתוך בלייזר סיבים בַּצַד חותכי פלזמה CNC, וקבלו הצעת מחיר ללא תשלום המבוססת על עובי הפלטה, הנפחים ודרישות הגימור שלכם.
