وبلاگ

برش لیزر بهتر است یا پلاسما؟

مقایسه این نکته که برش لیزر بهتر است یا پلاسما ؟
برش پلاسما قبل از برش لیزر ابداع شده است. برشکاری با متد قوس پلاسما در دهه ۱۹۵۰  برای برش فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و مس که برشکاری شان با تکنیک برشکاری شعله ای ممکن نبود، توسعه یافت.

فعالیت های تولید محصول با استفاده از ماشین برشکاری لیزر در حال حاضر شامل برش، جوشکاری ، عملیات حرارتی ، روکش‌کاری ، رسوب‌دهی فیزیکی بخار(PVD) ، حکاکی ، سخت کاری با شوک حرارتی و فرم دهی توسط لیزر ، بازپخت کامل (آنیلینگ) است. فرایندهای تولید محصول با روش لیزر از لحاظ فنی و اقتصادی با تکنیک های تولیدی متعارف و غیر متعارف مانند ماشینکاری مکانیکی و حرارتی، جوشکاری با قوس الکتریکی ، ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی (EDM) ، ماشین‌کاری الکتروشیمیایی(ECM)، روش برشکاری واترجت سایشی ، روش پلاسما ، و همینطور روش برشکاری هواگاز شعله ای رقابت می کند.

فرآیند برشکاری با قوس پلاسما برای انتقال انرژی از یک منبع برق الکتریکی به قطعه کار از طریق مشعل برش پلاسما(تورچ) از گاز رسانای الکتریکی استفاده می کند .گازهای پلاسما شامل آرگون ، هیدروژن ، نیتروژن و مخلوطی از این گازها و همینطور به همراه هوا و اکسیژن هستند.

یک سیستم برش پلاسما معمولا” دارای یک منبع تغذیه، یک مدار شروع قوس و یک مشعل(تورچ) است.

منبع تغذیه و مدار شروع قوس جریان گاز مناسب، جریان الکتریکی و فرکانس بالا را به وسیله کابل ها و رساناها به قسمت مشعل دستگاه برش پلاسما که انجام کار برشکاری را به عهده دارد، می رسانند. قوس و جریان پلاسما از طریق یک سوراخ نازل بسیار تنگ و نازک بر روی قطعه کار متمرکز می شوند. دمای قوس پلاسما عملیات ذوب و پانچ فلز  را بر عهده دارد، در حالی که جریان گازی با سرعت بالا کار زدودن و جمع کردن مواد مذاب موجود در زیر قطعه کار را انجام می دهد. علاوه بر پرتوافشانی با انرژی بالا (اشعه ماوراء بنفش و مرئی) که توسط برش پلاسما تولید می شوند، گرمای شدید قوس باعث ایجاد مقدار قابل توجهی از دود و بخار با تبخیر ماده و ایجاد حفره در قطعه فلزی می شود.

جدول زیر شامل مقایسه برش فلز با استفاده از فرآیند برش لیزری CO2 و فرآیند برش پلاسما در پردازش مواد صنعتی است.

  • تفاوت های اساسی این ۲ روش
  • تکنیک های استفاده شده در هر روش و کاربردهای آنها
  • سرمایه گذاری اولیه و ​​میانگین هزینه های عملیاتی
  • محاسبه دقت روند کار در هر روش
  • مقایسه تفاوت های اساسی در ملاحظات ایمنی و محیط عملیاتی مختص هر روش

در این مطلب به نکات مهمی اشاره می‌کنم که باعث می‌شوند مفاهیم اولیه برشکاری لیزر و پلاسما را بخوبی درک کنید. با برشکاری استقلال همراه باشید.

  • تفاوت های اساسی این دو روش

روش انتقال انرژی

لیزر: نور ۱۰٫۶ میکرون (محدوده فروسرخ دور)

پلاسما: دارای انتقال دهنده ی گازی

منبع انرژی

لیزر: لیزر گازی

پلاسما: منبع تغذیه نامتناوب ((DC

نحوه ی انتقال انرژی

لیزر: پرتو هدایت شده توسط آینه ( اپتیک پراشی)؛ انتقال فیبر برای CO2 لیزر امکان پذیر نیست.

پلاسما: گاز یونیزه شده (گاز حامل بار الکتریکی).

فاصله بین نازل و ماده و حداکثر نوسان فاصله ای مجاز

لیزر: نزدیک به ۰٫۲ ± ۰٫۰۰۴ میلی متر، دارای امکانات حسگر فاصله ای، تنظیم فاصله و همینطور تنظیم محور Z الزامی است.

پلاسما: ۰٫۰۱۰ to 0.02میلی متر.

تنظیم دستگاه فیزیکی

لیزر: منبع لیزری همیشه در داخل دستگاه جاسازی می شود.

پلاسما: سطح قطعه کار موردنظر برای برشکاری، کپسول هوا، مشعل پلاسما.

محدوده اندازه میز

لیزر: ۸’ x 4′ to 20′ x 6.5’سانتی متر.

پلاسما: ۸’ x 4′ to 20′ x 6.5′ سانتی متر.

خروجی استاندارد پرتو بر روی قطعه کار

لیزر: ۱۵۰۰ تا ۲۶۰۰ وات.

پلاسما: در این فرآیند قابل اجرا نیست.

 

تکنیک های استفاده شده در هر روش و کاربردهای آنها

نمونه ای از تکنیک های استفاده شده در هر فرآیند

برشکاری با لیزر شامل تکنیک های از جمله برشکاری، سوراخکاری، حکاکی، سایش لیزری، شکل دهی، جوشکاری و غیره است

برش با پلاسما شامل تکنیک برشکاری می باشد.

برش ۳ بعدی مواد

برش ۳ بعدی مواد بستگی به جهت تابش پرتوها بر روی قطعه کار و همچنین تنظیم فاصله بین پرتو و قطعه کار دارد.

در برشکاری پلاسما قابل اجرا نیست

مواد قابل برش با این روش

لیزر: قادر به برش همه نوع فلزات (به استثنای فلزات بسیار بازتابنده)، پلاستیک، شیشه و چوب.

پلاسما قادر به برش همه نوع فلزات از جمله فلزات بازتابنده.

تاثیر ترکیبات مواد تشکیل دهنده و نقطه ذوب بر برش قطعه کار درهر روش

در برش لیزری مواد با نقطه ذوب های متفاوت با این روش به سختی قابل برش هستند.

برش پلاسما قادر به برش مواد با  نقطه ذوب های متفاوت.

ایجاد ساختارهای ساندویچی (حفره دار)

با روش CO2 لیزر و همچنین با روش پلاسما امکان پذیر نیست

تاثیرخواص مواد برشی درهرفرآیند

در برش لیزر ویژگی های جذبی مواد در برش با استفاده از لیزر CO2  با طول موج ۱۰٫۶ μm  (موادی مثل شیشه و سرامیک درناحیه مادون قرمز و فرابنفش طول موج از میزان جذب بالاتری برخوردار است و تابش لیزر CO2بخوبی در این مواد نفوذ می کند).

در روش برشکاری پلاسما سختی مواد یک عامل کلیدی است.

حدود ضخامت مواد که در آن برش  و فرآیند کار می تواند اقتصادی تر است

در برش لیزر حدود۰٫۱۲” to 0.4″ میلی متر و همچنین بستگی به مواد نیز دارد

در برش لیزر: حدود۰٫۱۲” to 0.4″ میلی متر.

کاربردهای رایج برای هر فرآیند

لیزر: برش ورق های فولادی مسطح با ضخامت متوسط

پلاسما: برش ورق های فلزی مسطح با ضخامت بالا

 

سرمایه گذاری اولیه و ​​میانگین هزینه های عملیاتی

سرمایه اولیه مورد نیاز

دستگاه برش لیزر: تقریبا” $۳۰۰,۰۰۰ با یک پمپ ۲۰ کیلو وات و با انداره میزهای حدود ۴ متر در ۶٫۵ متر

یک میز برش پلاسما: تقریبا” $۱۲۰,۰۰۰  + هزینه های دیگر.

 

قسمت هایی از دستگاه که در اثر استعمال کهنه و فرسوده می شوند

ماشین برش لیزر: شیشه های محافظ، نازل های گازی، و فیلترهای ذرات و غبار.

ماشین برش پلاسما: نازل ها و الکترودهای برشی.

میانگین مصرف انرژی یک سیستم کامل برشکاری

در فرآیند برش لیزری، یک لیزر CO2 1500 واتی را فرض کنید:

میزان استفاده از برق:

۲۴ تا ۴۰ کیلو وات

گاز لیزری (CO2، N2، He):

۲-۱۶ لیتر / ساعت

گاز برشی (O2، N2):

۵۰۰-۲۰۰۰ لیتر در ساعت

 

و در فرآیند برشکاری با روش پلاسما:

۳۰۰ آمپر پلاسما

میزان استفاده از برق:

۵۵ کیلو وات

محاسبه دقت در روند کار هر روش

حداقل اندازه شکاف برش (عرض بریدگی)

 

حدود ۰٫۰۰۶ میلی متر، بسته به سرعت برش_روش لیزر co2

حدود ۰٫۰۰۲ میلی متر_ روش پلاسما

تلرانس و پرداخت سطح

 

تقریبا” حدود ۰٫۰۰۲ میلی متر_ روش لیزر co2 (برش‌های لیزری جدید دارای دقتی در حدود ۲۵ میکرومترهستند)

تقریبا” حدود ۰٫۲  میلی متر_ روش پلاسما

میزان به وجود آمدن برامدگى های تیز یا زبر بر اثر عملیات ماشین کارى روی فلز

 

در هر ۲ روش فقط  برامدگى های جزئی بوجود می آید

استرس حرارتی مواد

در هر ۲ روش ممکن است در مواد برشکاری تغییر شکل، برگشت دادن ( تمپر کردن) و تغییرات ساختاری رخ دهد.

نیروهایی که در جهت حرکت گاز یا واترجت در طی فرآیند برشکاری عمل می کنند

 

در هر ۲ روش در جریان کار با قطعه کارهای (مواد) با ضخامت کم (نازک) مشکلاتی مشاهده می شود(مثل عدم حفظ فاصله)

مقایسه تفاوت های اساسی در ملاحظات ایمنی و محیط عملیاتی مختص هر روش

امنیت شخصی و تجهیزات مورد نیاز

عینک های ایمنی محافظ لیزری مطلقا ضروری نیست.

عینک های ایمنی محافظ پلاسما

میزان تولید دود و گرد و غبار در طول هر فرآیند

در هر ۲ روش برشکاری و کار با پلاستیک ها و آلیاژهای فلزی امکان تولید گازهای سمی را دارند.

آلودگی صوتی و خطر

در لیزر بسیار کم است.

نسبت به لیزر میتوان کلمه متوسط را استفاده کرد.

ضایعات تولید شده توسط در هر ۲ فرآیند

در هر ۲ فرآیند ضایعات برشی تولید شده عمدتا به شکل گرد و غبار هستند که نیاز به سیستم های فیلتر هوا و خلأ استخراج (پمپ خلأ) دارد.

جمع بندی تفاوت های برشکاری با دستگاه های برش CO2 لیزر(دستگاه فایبر ) و دستگاه های پلاسما

  1. لیزرها عموما بسیار گران تر هستند اما امکاناتی را ارائه می دهند که در برش پلاسما وجود ندارد. بنابراین، لیزر ها برای انجام حکاکی هایی با جزئیات ریز یا برش اشکال کوچک عالی هستند، در حالی که پلاسما برای برشکاری اشکال ساده تر مناسب است.
  2. برش پلاسما به برش ورق های ضخیم تر حتی با ضخامت ۱٫۵ اینچ است. از سوی دیگر، لیزر می تواند آلومینیوم با ضخامت نیم اینچی، فولاد ضد زنگ با ضخامت سه چهارم اینچ، و فولاد با ضخامت یک اینچ را برش دهد.
  3. پلاسما می تواند تنها موادی رسانای الکتریسیته را برش دهد، در حالی که لیزرها برای برش چوب، پلاستیک، شیشه و دیگر مواد استفاده می شود. این به این دلیل است که پلاسما  به جای  پرتو نور از گاز رسانای الکتریک برای ایجاد برش استفاده می کند.
  4. لیزرها نمی توانند مواد بسیار بازتابنده ای مانند مس را برش دهند، با این حال، بدون توجه به نوع سطح مواد، پلاسما می تواند هر فلز رسانایی را برش دهد.
  5. برش لیزری دارای تلرانس و دقتی حدود۰٫۰۰۲ اینچ هست، که برای برش های دقیق و قسمت های با پیچش ها و شکاف های پیچیده ایده آل است.
  6. هر دو دستگاه لیزر و پلاسما از کنترل CNC (کنترل عددی کامپیوتری) برای کنترل کار دستگاه استفاده می کنند. این به این معنی است که پروژه شما می تواند با سرعت و دقت بیشتری انجام شود.

محدودیت های زمانی و بودجه ای می توانند در انتخاب اینکه آیا باید از ماشین های لیزر cnc  و یا از ماشین های پلاسما استفاده کنیم، تاثیر بگذارند. علاوه بر این، ضخامت قطعات موردنیاز برای پروژه شما، همچنین جنس مواد و جزئیات موردنظر میتوانند در بدست آوردن محصول نهایی نقش داشته باشند.

کارشناسان ما به شما کمک خواهند کرد تا بهترین روش را برای پروژه خود انتخاب کنید.

خواه پروژه ی شما برشکاری یک ورق فلزی باشد یا یک پروژه ی عظیم که نیاز به مهندسی دقیق دارد، تیم ما می تواند با دانش فنی خود کار شما را با کیفیت استثنایی انجام دهد.

کارشناسان با تجربه برشکاری استقلال با بهره گیری از دانش و تکنولوژی های روز دنیا در زمینه صنعت برشکاری، میتوانند قطعات فلزی موردنیاز پروژه ی صاحبان صنایع و سازمان ها را براساس معیارهای شان طراحی کنند. با سپردن پروژه هایتان به تیم متخصص برشکاری استقلال از پیشرفت پروژه هایتان مطمئن باشید.

تلفن تماس:۰۲۱۶۶۳۱۲۸۶۴-۰۹۰۳۱۲۴۱۱۴۴

بازدید: 117

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *