การตัดด้วยเลเซอร์กับการตัดพลาสม่า: ไหนดีกว่าสำหรับโลหะแผ่น?

การตัดด้วยเลเซอร์ และการตัดพลาสม่าเป็นเทคโนโลยีการตัดด้วยความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตโลหะแผ่น ทั้งสองใช้พลังงานในการตัดโลหะโดยการหลอมและนำวัสดุออกตามเส้นทางที่ตั้งโปรแกรมไว้ ทั้งสองควบคุมด้วย CNC และสามารถสร้างโปรไฟล์ 2D ที่ซับซ้อนจากสต็อกแผ่นเรียบได้ แต่ทำงานบนหลักการทางกายภาพที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน โดยทำงานแตกต่างกันตามประเภทและความหนาของวัสดุ และต้นทุนและคุณภาพของการเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งมีความสำคัญเพียงพอที่จะทำให้การเปรียบเทียบเป็นหนึ่งในคำถามทางเทคนิคข้อแรกๆ ที่วิศวกรและทีมจัดซื้อควรแก้ไขเมื่อระบุกระบวนการตัดโลหะ

การตัดด้วยเลเซอร์ทำงานอย่างไร

เครื่องตัดเลเซอร์เน้นลำแสงเลเซอร์กำลังสูง — ที่สร้างโดยแหล่งไฟเบอร์เลเซอร์ในระบบอุตสาหกรรมสมัยใหม่ — ไปยังจุดโฟกัสเล็กๆ บนพื้นผิวโลหะ ความหนาแน่นของพลังงานที่เข้มข้นที่จุดโฟกัสจะละลายและทำให้โลหะกลายเป็นไอบางส่วน ในขณะที่ไอพ่นก๊าซช่วยโคแอกเซียล (ไนโตรเจนหรือออกซิเจน) จะเป่าวัสดุที่หลอมเหลวออกจากรอยตัดและออกไปจากพื้นผิวที่ถูกตัด ตัวควบคุม CNC จะเคลื่อนหัวตัดไปตามเส้นทางที่ตั้งโปรแกรมไว้ ทำให้เกิดการตัดอย่างต่อเนื่อง

เทคโนโลยีไฟเบอร์เลเซอร์ได้เข้ามาแทนที่เลเซอร์ CO₂ ที่เป็นมาตรฐานสำหรับการตัดโลหะในการติดตั้งใหม่เกือบทั้งหมด ไฟเบอร์เลเซอร์แปลงพลังงานไฟฟ้าไปเป็นแสงเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น (ประสิทธิภาพปลั๊กติดผนังประมาณ 30–40% เทียบกับ 10–15% สำหรับCO₂) สร้างลำแสงความยาวคลื่นที่สั้นกว่าซึ่งโลหะดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า และต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าเนื่องจากลำแสงถูกสร้างขึ้นในตัวกลางไฟเบอร์โซลิดสเตตแทนที่จะเป็นท่อระบายก๊าซ ระบบตัดไฟเบอร์เลเซอร์สมัยใหม่มีจำหน่ายในพิกัดกำลังตั้งแต่ 2kW ถึง 20kW ขึ้นไป ด้วยกำลังที่สูงกว่าทำให้สามารถตัดความเร็วได้เร็วขึ้นและมีความหนาของวัสดุสูงสุดมากขึ้น

การตัดพลาสม่าทำงานอย่างไร

ระบบตัดพลาสม่าส่งอาร์กไฟฟ้าผ่านก๊าซอัด (อากาศ ไนโตรเจน ออกซิเจน หรือส่วนผสมของอาร์กอน-ไฮโดรเจน ขึ้นอยู่กับการใช้งาน) เพื่อสร้างพลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนที่อุณหภูมิสูงมาก โดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิ 20,000–25,000°C ที่แกนอาร์ค พลาสมาเจ็ตนี้จะละลายโลหะที่จุดตัด และพลังงานจลน์ของการไหลของก๊าซจะเป่าวัสดุที่หลอมละลายให้พ้นจากรอยตัด

การตัดด้วยพลาสมาไม่จำเป็นต้องใช้ลำแสงโฟกัส ซึ่งหมายความว่าหัวตัดสามารถวางตำแหน่งที่ระยะห่างจากพื้นผิวชิ้นงานได้ไกลกว่าหัวเลเซอร์ และกระบวนการนี้ทนทานต่อการปนเปื้อนบนพื้นผิว ตะกรัน และสีได้ดีกว่า ระบบพลาสมาความละเอียดสูง — โดยใช้พลาสมาอาร์คที่มีการจำกัดความแม่นยำ — ให้คุณภาพการตัดที่ดีขึ้นอย่างมากและมีความกว้างของรอยตัดที่แคบกว่าระบบพลาสมาทั่วไปรุ่นเก่า ทำให้ช่องว่างด้านคุณภาพแคบลงด้วยการตัดด้วยเลเซอร์ โดยเฉพาะกับวัสดุที่หนากว่า

การตัดด้วยเลเซอร์กับการตัดพลาสม่า: การเปรียบเทียบโดยตรง

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นทางเลือกที่เหนือกว่า

ส่วนประกอบโลหะแผ่นที่มีความแม่นยำ

สำหรับการผลิตโลหะแผ่นในช่วงความหนา 0.5–12 มม. ซึ่งเป็นแกนหลักของการผลิตกรอบหุ้ม แผง ฉากยึด และเฟรมส่วนใหญ่ การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ให้คุณภาพการตัดและความแม่นยำของมิติที่การตัดพลาสมาไม่สามารถเทียบได้ ร่องเลเซอร์แคบ คมตัดสี่เหลี่ยม และความแม่นยำของตำแหน่ง ±0.1 มม. ช่วยให้สามารถตัดรูขนาดเล็ก ร่องละเอียด และโปรไฟล์พิกัดความเผื่อแคบได้อย่างหมดจดในการทำงานครั้งเดียว บนพลาสมา คุณสมบัติเดียวกันนี้จะต้องมีการเจาะรองหรือการตกแต่งขั้นสุดท้ายเพื่อให้ได้ความแม่นยำของมิติที่เท่ากัน เพิ่มขั้นตอนกระบวนการและต้นทุนที่ขจัดความได้เปรียบด้านต้นทุนของพลาสมาสำหรับงานที่มีความแม่นยำ

สแตนเลสและอลูมิเนียม

การตัดด้วยเลเซอร์ด้วยก๊าซช่วยไนโตรเจนทำให้ได้คมตัดที่สะอาดและปราศจากออกไซด์บนสแตนเลส ซึ่งไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดหลังการตัดก่อนการเชื่อมหรือขัดเงา สแตนเลสตัดพลาสม่านำความร้อนเข้าสู่ขอบตัดมากขึ้น สร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่กว้างขึ้น และสามารถสร้างปิคอัพไนโตรเจนที่หน้าตัดซึ่งทำให้เกิดรูพรุนในการเชื่อมครั้งต่อไป สำหรับส่วนประกอบสแตนเลสในการแปรรูปอาหาร ยา หรืองานสถาปัตยกรรมที่คุณภาพการเชื่อมและการตกแต่งพื้นผิวเป็นสิ่งสำคัญ การตัดด้วยเลเซอร์ถือเป็นมาตรฐานของกระบวนการ

โปรไฟล์ที่ซับซ้อนและคุณสมบัติภายในที่ดี

จุดเลเซอร์แบบโฟกัส ซึ่งโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1–0.3 มม. ที่ชิ้นงาน ช่วยให้สามารถตัดคุณสมบัติภายในที่มีขนาดเล็กเพียงช่อง 1 มม. หรือรูขนาด 1.5 มม. ด้วยเหล็กขนาด 1 มม. ได้อย่างแม่นยำ ความกว้างของการตัดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของการตัดด้วยพลาสมาทำให้คุณสมบัติต่างๆ ของขนาดนี้ไม่สามารถผลิตได้ภายในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ สำหรับชิ้นส่วนที่ออกแบบให้มีช่องระบายอากาศ ช่องเจาะสายเคเบิล รูปแบบรูยึด และแถบแบบ snap-fit ​​การตัดด้วยเลเซอร์เป็นเพียงตัวเลือกการตัดด้วยความร้อนที่ใช้งานได้จริงเท่านั้น

การผลิตแบบกำหนดเองในปริมาณต่ำถึงปานกลาง

โปรแกรมตัดด้วยเลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยตรงจากข้อมูล CAD โดยใช้เวลาตั้งค่าน้อยที่สุด การตั้งโปรแกรมชิ้นส่วนใหม่ใช้เวลาไม่กี่นาที และสามารถทำการตัดครั้งแรกได้โดยไม่ต้องลงทุนเครื่องมือใดๆ ทำให้การตัดด้วยเลเซอร์เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับการผลิตแบบกำหนดเอง การสร้างต้นแบบ และการผลิตที่มีปริมาณน้อยถึงปานกลาง โดยที่ต้นทุนเครื่องมือสำหรับกระบวนการทางเลือกอื่น (การตอก การเจาะ) ไม่สามารถตัดจำหน่ายในปริมาณที่เพียงพอได้ ความยืดหยุ่นในการตัดโปรไฟล์ใดๆ จากเครื่องจักรเครื่องเดียวกันโดยการเปลี่ยนโปรแกรมถือเป็นข้อได้เปรียบขั้นพื้นฐานในการปฏิบัติงานของการตัดด้วยเลเซอร์เหนือกระบวนการที่ต้องใช้เครื่องมือ

ในกรณีที่การตัดพลาสม่ามีข้อดี

แผ่นโครงสร้างหนัก

สำหรับการตัดแผ่นเหล็กโครงสร้างในช่วงความหนา 20–80 มม. — โครงโครงสร้าง ฐานเครื่องจักรกลหนัก ส่วนเรือ ส่วนประกอบภาชนะรับความดัน — การตัดพลาสมาเร็วกว่าและคุ้มค่ากว่าการตัดด้วยเลเซอร์ ที่เหล็กเหนียวหนา 25 มม. ระบบพลาสมากำลังสูงตัดที่ 1,500–2,000 มม./นาที ไฟเบอร์เลเซอร์ขนาด 12kW ที่ความหนาพอๆ กันในการตัดที่ 600–900 มม./นาที โดยมีต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้นอย่างมาก สำหรับผู้ผลิตโครงสร้างซึ่งมีงานหลักเป็นแผ่นหนามากกว่าแผ่นที่มีความแม่นยำ การตัดพลาสมายังคงเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ

การตัดวัสดุที่ทาสี ลงสีรองพื้น หรือปรับขนาดแล้ว

การตัดด้วยเลเซอร์ต้องใช้วัสดุที่เรียบและสะอาดในสภาพพื้นผิวที่ดีเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ สะเก็ดพื้นผิวจากแผ่นรีดร้อน สีรองพื้น สี หรือสนิม ทำให้ลำแสงเลเซอร์กระจายและทำให้คุณภาพการตัดลดลง การตัดด้วยพลาสมาทนทานต่อการปนเปื้อนบนพื้นผิวได้ดีกว่ามาก เนื่องจากพลาสมาอาร์คจะไหม้ผ่านสเกลและการเคลือบ โดยไม่มีความไวแสงของระบบเลเซอร์ สำหรับการตัดบนส่วนโครงสร้างรีดร้อนหรือวัสดุเคลือบล่วงหน้า ซึ่งการเตรียมพื้นผิวก่อนการตัดทำไม่ได้ พลาสมาเป็นตัวเลือกกระบวนการที่แข็งแกร่งกว่า

เทคโนโลยีใดที่เหมาะกับการใช้งานของคุณ?

การตัดสินใจระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์และการตัดพลาสม่านั้นขับเคลื่อนโดยความหนาของวัสดุและความแม่นยำที่ต้องการเป็นหลัก:

สำหรับการผลิตโลหะแผ่นตั้งแต่ 0.5 มม. ถึง 20 มม. — ส่วนใหญ่แล้วเปลือกหุ้มอุตสาหกรรม แผงควบคุม ขายึด เฟรม และส่วนประกอบเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ — การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์เป็นข้อกำหนดมาตรฐาน คุณภาพการตัด ความแม่นยำของขนาด และความยืดหยุ่นในช่วงความหนานี้ไม่มีใครเทียบได้กับพลาสมา ต้นทุนเงินทุนที่สูงขึ้นของอุปกรณ์เลเซอร์จะสะท้อนให้เห็นในราคาต่อชิ้นส่วน แต่การตัดขั้นตอนการตกแต่งขั้นที่สองออกไปและความสามารถในการรักษาค่าเผื่อที่ยอมรับได้แน่นหนาโดยไม่มีขั้นตอนการประมวลผลเพิ่มเติม ทำให้เลเซอร์เป็นตัวเลือกต้นทุนรวมที่ต่ำกว่าสำหรับงานที่มีความแม่นยำ

สำหรับการตัดแผ่นโครงสร้างที่มีขนาดสูงกว่า 20 มม. หรือสำหรับการตัดชิ้นส่วนโครงสร้างรีดร้อนในปริมาณมาก ซึ่งสภาพพื้นผิวแตกต่างกันไป และความต้องการความแม่นยำของคมตัดนั้นไม่ซับซ้อน การตัดพลาสมาที่มีความละเอียดสูงจะให้ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและความเร็วที่เลเซอร์ไม่สามารถเทียบเคียงได้

โรงงานผลิตโลหะแผ่นที่ทันสมัยส่วนใหญ่ รวมถึงผู้ผลิตตามสัญญาที่ให้บริการเต็มรูปแบบ ใช้ทั้งระบบการตัดด้วยเลเซอร์และพลาสม่าเพื่อให้ครอบคลุมช่วงความหนาของวัสดุทั้งหมด และเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกกระบวนการตามการใช้งาน เมื่อประเมินพันธมิตรด้านการผลิต ให้ยืนยันว่าเทคโนโลยีการตัดใดที่จะนำไปใช้กับวัสดุและความหนาเฉพาะของคุณ และขอตัวอย่างการตัดตามความหนาที่คุณต้องการสำหรับการประเมินคุณภาพคมตัดก่อนที่จะดำเนินการกับปริมาณการผลิต

คำถามที่พบบ่อย

การตัดด้วยเลเซอร์สามารถจับเหล็กสเตนเลสและอลูมิเนียมและเหล็กเหนียวได้หรือไม่

ใช่ — การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ใช้ได้กับเหล็กสเตนเลส อลูมิเนียม เหล็กเหนียว เหล็กชุบสังกะสี ทองแดง และทองเหลือง พร้อมการเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมและช่วยในการเลือกก๊าซ สแตนเลสถูกตัดด้วยไนโตรเจนช่วยเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของคมตัด อลูมิเนียมต้องการไนโตรเจนหรืออากาศสะอาดช่วยขึ้นอยู่กับความหนา เหล็กเหนียวมักถูกตัดโดยใช้ออกซิเจนช่วยที่ความหนาต่ำกว่าเพื่อความเร็วสูงสุด หรือใช้ไนโตรเจนเพื่อทำความสะอาดขอบ กำลังเลเซอร์ที่ต้องการเพิ่มขึ้นตามความแข็งและการสะท้อนแสงของวัสดุ — อลูมิเนียมและทองแดงสะท้อนแสงได้ดีกว่าเหล็ก และต้องใช้กำลังสูงกว่าหรือการกำหนดค่าไฟเบอร์เลเซอร์เฉพาะที่ออกแบบมาสำหรับวัสดุสะท้อนแสงสูง ยืนยันกับผู้ผลิตว่าวัสดุใดที่ระบบเลเซอร์เฉพาะของตนได้รับการจัดอันดับก่อนจะระบุ

เหตุใดการตัดด้วยพลาสมาจึงทิ้งมุมเอียงไว้ที่ขอบตัด

การตัดด้วยพลาสมาทำให้เกิดการเอียงเชิงมุมเล็กน้อยบนขอบการตัด — โดยทั่วไปจะเป็น 1–3° — เนื่องจากส่วนโค้งของพลาสมาไม่ได้เป็นทรงกระบอกที่สมบูรณ์: มีลักษณะทรงกรวยเล็กน้อย โดยที่ด้านบนของการตัดจะกว้างกว่าด้านล่าง ระบบพลาสมาความละเอียดสูงใช้ส่วนโค้งที่แคบกว่า ซึ่งจะลดมุมเอียงลงเหลือ 0.5–1° แต่ไม่สามารถกำจัดมุมเอียงได้ การตัดด้วยเลเซอร์ทำให้เกิดมุมตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัส (มุมเอียง 0–0.5° บนอุปกรณ์และการตั้งค่าที่ดี) เนื่องจากลำแสงที่โฟกัสจะมีรูปทรงทรงกระบอกมากกว่า สำหรับการใช้งานที่ต้องมีความเหลี่ยมของคมตัดในการติดตั้งหรือการปิดผนึก — แผงที่มีปะเก็น ส่วนประกอบที่มีความทนทานต่ำ — มีการระบุการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหามุมเอียงของพลาสมา

การตัดด้วยเลเซอร์เหมาะกับเหล็กโครงสร้างหนาหรือไม่?

การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดเหล็กเหนียวได้ถึง 30–40 มม. บนระบบกำลังสูง (15–20kW) แต่ที่ความหนามากกว่า 20 มม. ต้นทุนการดำเนินงานต่อเมตรจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และความเร็วในการตัดจะลดลงเมื่อเทียบกับพลาสมา สำหรับผู้ผลิตโครงสร้างที่ตัดขนาด 25 มม. ขึ้นไปเป็นส่วนใหญ่ เศรษฐศาสตร์นิยมใช้พลาสมาสำหรับงานแผ่นหนา แม้ว่าพวกเขาจะใช้ระบบเลเซอร์สำหรับงานแผ่นก็ตาม ผู้ผลิตที่ให้บริการเต็มรูปแบบส่วนใหญ่ทำการกำหนดนี้โดยใช้ความหนาของวัสดุ: เลเซอร์สำหรับแผ่นและแผ่นแสง พลาสมาหรือเชื้อเพลิงออกซิเจนสำหรับแผ่นโครงสร้างที่มีน้ำหนักมาก

ความแม่นยำในการตัดด้วยเลเซอร์เปรียบเทียบกับการตัดด้วยพลังน้ำเป็นอย่างไร

การตัดด้วยเลเซอร์และการตัดด้วยพลังน้ำให้ความแม่นยำของตำแหน่งที่เทียบเคียงได้ (±0.1–0.15 มม. บนอุปกรณ์ที่ดี) แต่มีลักษณะการตัดที่แตกต่างกันในลักษณะที่สำคัญสำหรับการใช้งานเฉพาะ การตัดด้วยพลังน้ำเป็นกระบวนการเย็น — ไม่มีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และไม่มีการเปลี่ยนแปลงความแข็งของวัสดุที่คมตัด — ทำให้เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน: เหล็กกล้าเครื่องมือ ไทเทเนียม คอมโพสิต หิน และแก้ว การตัดด้วยเลเซอร์ทำได้เร็วกว่าและคุ้มค่ากว่าสำหรับโลหะในช่วงความหนาของการผลิตแผ่น สำหรับการผลิตโลหะแผ่นเหล็กและอลูมิเนียมมาตรฐาน ซึ่งพื้นที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนไม่เป็นปัญหาในการใช้งาน การตัดด้วยเลเซอร์จะเร็วขึ้น ต้นทุนลดลง และมีความแม่นยำเท่าเทียมกัน

บริการตัดเลเซอร์ | กดพันช์ | เครื่องดัด | การเชื่อม | สเปรย์เคลือบ | บริการผลิตตามสั่ง | ขอใบเสนอราคา