Aktualności i wydarzenia

Maszyna do cięcia płomieniowego kontra maszyna do cięcia laserowego

Maszyna do cięcia płomieniowego to urządzenie do cięcia metali, które wykorzystuje gaz z tlenem lub benzynę z tlenem. Cięcie płomieniowe wykorzystuje mieszaninę tlenu i acetylenu do cięcia metali. Płomień nagrzewa blachę do wysokiej temperatury, spala niewielki element i tworzy cięcie. Maszyny do cięcia laserowego wykorzystują niezwykle silne wiązki laserowe do precyzyjnego cięcia materiałów. Cięcie laserowe doskonale nadaje się do cięcia złożonego i precyzyjnego, natomiast cięcie płomieniowe jest bardziej odpowiednie do grubszych materiałów. W tym artykule przyjrzymy się różnicom między urządzeniami do cięcia laserowego a urządzeniami do cięcia płomieniowego, przedstawiając i analizując ich zalety i wady.

Czym jest cięcie gazowe?

Zasada cięcia płomieniowego

Cięcie płomieniowe to popularna metoda obróbki zgrubnej blach stalowych. Cięcie płomieniowe, znane również jako cięcie tlenowo-paliwowe, wykorzystuje mieszankę tlenu i acetylenu do cięcia metali. Płomień jest kierowany na materiał, który następnie jest podgrzewany do wysokiej temperatury i spalany. Konstrukcja palnika do cięcia płomieniowego zapewnia wystarczającą ilość tlenu do spalania tlenku żelaza, co gwarantuje dobry efekt cięcia. Ta metoda umożliwia cięcie wielu rodzajów metali, ale najlepiej sprawdza się w przypadku grubszych materiałów. Proces ten jest dość prosty i ekonomiczny, co czyni go popularnym wyborem dla wielu firm zajmujących się obróbką blachy.

Urządzenia do cięcia płomieniowego zazwyczaj obejmują palniki tnące, butle z tlenem i acetylenem. Gaz jest transportowany do palnika za pomocą węża. Iskry emitowane przez palnik zapalają tlen i acetylen, które spalają się w temperaturze wystarczającej do odparowania metalu. Maksymalna temperatura tego procesu wynosi około 3500°C, co oznacza, że można w ten sposób ciąć nawet metale o wysokiej temperaturze topnienia.

Maszyna do cięcia płomieniowego

Maszyna do cięcia płomieniowego składa się z palnika tnącego, mechanizmu o stałej długości oraz urządzenia do czyszczenia spoiny tnącej, które działa podobnie do pistoletu na ogień. Dostępne są mechaniczne, impulsowe i fotoelektryczne mechanizmy pomiarowe, które umożliwiają automatyczny pomiar. Urządzenie do czyszczenia spoiny tnącej zostało zaprojektowane specjalnie w celu usuwania pozostałości przylegających do spoiny tnącej, aby zapobiec pogorszeniu jakości powierzchni stali podczas walcowania. Metoda czyszczenia polega na zeskrobaniu lepkiej pozostałości za pomocą skrobaka, a także użyciu zestawu szybkoobrotowych, ostrych młotów do usuwania lepkiej pozostałości i zadziorów. Maszyny do cięcia płomieniowego są często wykorzystywane jako urządzenia do cięcia online wlewków stalowych po maszynach do ciągłego odlewania, do cięcia wlewków o dużych kształtownikach, kęsisk płaskich i dużych wlewków rurowych. Służą również do cięcia gotowych blach stalowych o grubości powyżej 50 mm.

Maszyna do cięcia płomieniowego CNC jest najwcześniej stosowanym urządzeniem do cięcia CNC. Wprowadzenie technologii CNC do cięcia płomieniowego pozwoliło na automatyzację całego procesu cięcia, znacząco poprawiając jakość cięcia blach stalowych (zakres wielkości i jakość cięcia, co pozwala zastąpić niektóre procesy obróbki mechanicznej), wysoką wydajność produkcji (cięcie ciągłe, cięcie wielostrzałowe) oraz wysokie wykorzystanie materiału (cięcie nestingowe).

Jakość cięcia maszyną do cięcia płomieniowego

Jakość cięcia zależy nie tylko od wydajności, stopnia skrawania i niezawodności obrabiarek CNC, ale także ściśle wiąże się z jakością użytego gazu, jakością programów cięcia i kwalifikacjami operatorów. Typowymi problemami maszyn do cięcia gazowego w produkcji są deformacje cięcia, chropowata powierzchnia cięcia i silne przebarwienia. Aby zmniejszyć deformacje cięcia, należy dobrać odpowiedni proces przełączania (punkt początkowy cięcia, kierunek i kolejność), a także uwzględnić mostkowanie (cięcie przerywane). Wspornik blachy stalowej powinien być płaski i stabilny, a suchość blachy powinna być zwiększona. Poprawa czystości i stabilności ciśnienia tlenu i acetylenu jest podstawową gwarancją poprawy wydajności maszyn CNC do cięcia gazowego i uzyskania wysokiej jakości powierzchni cięcia. Cięcie ciekłym tlenem znacznie poprawia jakość powierzchni cięcia dzięki stabilnemu ciśnieniu i czystości powyżej 99,5%. Występuje bardzo mała ilość zalegającego żużla, a prędkość cięcia ulega znacznemu zwiększeniu.

System sterowania maszyną do cięcia płomieniowego

System zagnieżdżania wspomagany komputerowo (CAD) to urządzenie wspomagające dla maszyn tnących CNC. Stanowi on podstawową gwarancję szybkiego i poprawnego programowania programów CNC oraz poprawy wykorzystania materiałów z blach stalowych. Programowanie wspomagane komputerowo (CAD) polega na wprowadzaniu grafiki detalu. Składa się ono z czterech głównych etapów: pochylania, procesu cięcia oraz obróbki końcowej. Jakość oprogramowania przekłada się przede wszystkim na szybkość wprowadzania grafiki i zagnieżdżania, ponieważ te dwa etapy zajmują najwięcej czasu w całym procesie programowania. System powinien zapewniać szybkie wprowadzanie grafiki oraz wygodną kontrolę i modyfikację. System zagnieżdżania oferuje w pełni automatyczne zagnieżdżanie wielopoziomowe i funkcje ręcznego układania, a także rozbudowane funkcje zarządzania detalami i produkcją. System może automatycznie lub ręcznie określać proces cięcia i posiada wygodne funkcje mostkowania.

Środki ostrożności podczas korzystania z maszyn do cięcia płomieniowego

Podczas cięcia palnikiem CNC często występują różne wady cięcia. Aby poprawić jakość cięcia, przedstawiamy krótkie wprowadzenie do kluczowych punktów kontroli jakości w różnych sytuacjach cięcia:

Kluczowe punkty, na które należy zwrócić uwagę podczas kucia.

Ze względu na grubą warstwę tlenku na powierzchni odkuwki oraz fakt, że temperatura zapłonu warstwy tlenku jest wyższa niż temperatura topnienia, istnieje ryzyko przerwania cięcia, co prowadzi do obniżenia jakości cięcia i wydajności. Dlatego podczas cięcia odkuwek, aby poprawić prędkość i jakość cięcia, należy najpierw usunąć warstwę tlenku z górnej i dolnej powierzchni w obszarze cięcia.

Kluczowe punkty zapobiegania deformacjom podczas cięcia blach zębatych na zimno w celu walcowania kwadratowych wlewków.

Bardzo ważne jest kontrolowanie odkształceń przedmiotu obrabianego podczas cięcia. Na przykład, konwencjonalne ułożenie ścieżki cięcia może prowadzić do odkształceń i odchyleń przedmiotu obrabianego. Nawet jeśli jest on ukształtowany, trudno jest spełnić wymagania dotyczące rozmiaru, a ostatecznie produkt zostanie wyrzucony. Dlatego racjonalne ułożenie ścieżki cięcia gazowego ma kluczowe znaczenie.

Kluczowe kwestie, na które należy zwrócić uwagę podczas cięcia grubych blach.

Podczas cięcia grubych blach stalowych temperatura spada od górnej powierzchni w dół. Na początku cięcia ciśnienie tlenu stopniowo wzrasta, aż w końcu osiąga jednolitość w kierunku grubości blachy stalowej. Powoduje to nierównomierne spalanie w kierunku grubości blachy stalowej w początkowej pozycji cięcia, co prowadzi do defektów na początku cięcia przedmiotu obrabianego.

Aby uniknąć usterek, można zastosować następujące metody:

Zastosowanie posuwu łukowego w celu zwiększenia długości przewodu w linii i uniknięcia punktów bezpośredniego wejścia. Ta metoda jest skuteczna i szeroko stosowana w produkcji, ale jej wadą jest marnotrawstwo materiałów.
Użyj prętów zapłonowych. Metoda polega na zwiększeniu grubości blachy stalowej o jeden element w punkcie wejścia, bez żadnych szczelin. Ostrze tnące powinno być wsuwane od pręta zapłonowego, który będzie kierował płomień narzędzia tnącego do dolnej części blachy stalowej, tak aby prędkość spalania blachy stalowej była stała i uzyskano optymalną powierzchnię przekroju cięcia. Pręt zapłonowy można zastąpić obrobionymi skrawkami. Ta metoda zmniejsza odległość między przedmiotem obrabianym a krawędzią blachy, zmniejsza powstawanie skrawków narożnych i skutecznie poprawia stopień wykorzystania blachy. Pręt zapłonowy jest bardziej praktyczny przy cięciu ultragrubych blach stalowych.

Czym jest cięcie laserowe?

Zasada cięcia laserowego

Cięcie laserowe to metoda cięcia materiałów za pomocą lasera. Proces cięcia laserowego zastępuje tradycyjne noże mechaniczne niewidzialnymi wiązkami światła. Charakteryzuje się wysoką precyzją, szybkością cięcia, brakiem ograniczeń co do wzoru cięcia, automatycznym zapisywaniem układu materiałów, płynnym cięciem i niskimi kosztami obróbki. Stopniowo udoskonala lub zastępuje tradycyjne urządzenia do cięcia metalu. Wiązka laserowa jest skupiana przez soczewkę, która następnie skupia ją na określonym obszarze. Ta wiązka laserowa jest bardzo mocna i umożliwia cięcie materiałów z wysoką precyzją. Cięcie laserowe ma korzystny wpływ na materiały takie jak kwas akrylowy, drewno, papier i metal. Mechaniczna część ostrza lasera nie styka się z obrabianym przedmiotem, dzięki czemu nie powoduje zarysowań na jego powierzchni podczas pracy. Prędkość cięcia laserowego jest duża, nacięcie jest gładkie i płaskie i generalnie nie wymaga dalszej obróbki. Strefa wpływu ciepła jest niewielka, odkształcenie blachy niewielkie, a szew cięcia wąski (0,1 mm–0,3 mm). Nacięcie nie powoduje naprężeń mechanicznych ani zadziorów. Wysoka dokładność obróbki, dobra powtarzalność i brak uszkodzeń powierzchni materiału. Programowanie CNC pozwala na przetwarzanie dowolnego rysunku płaskiego i cięcie dużych płyt bez konieczności stosowania form, co jest ekonomiczne i oszczędza czas. Pozwala również na tworzenie złożonych projektów, trudnych lub niemożliwych do osiągnięcia za pomocą cięcia gazowego.

Maszyna do cięcia laserowego

Maszyny do cięcia laserowego to skomplikowane i drogie urządzenia, od prostych maszyn do cięcia laserowego po maszyny do grawerowania laserowego. Zazwyczaj wymagają one układu chłodzenia i wysokiej klasy zasilacza, aby działać prawidłowo. Emitery laserowe zazwyczaj poruszają się bardzo precyzyjnie po materiałach, sterowane komputerowo. Specjalistyczne układy optyczne skupiają wiązkę laserową i prowadzą ją wzdłuż ścieżki cięcia.

Różnica między maszyną do cięcia laserowego a maszyną do cięcia płomieniowego

Porównując cięcie laserowe i cięcie płomieniowe, należy wziąć pod uwagę następujące kluczowe czynniki:

1. Uniwersalność

Wycinarka laserowa to bardziej uniwersalny wybór. W porównaniu z tradycyjnymi maszynami do cięcia gazowego, maszyny te charakteryzują się dużą prędkością cięcia, wąskimi spoinami, małą strefą wpływu ciepła, dobrą prostopadłością krawędzi spoin, gładkimi krawędziami cięcia oraz szeroką gamą materiałów, które można ciąć laserowo, w tym metale i materiały niemetaliczne (stal węglowa, stal nierdzewna, stal stopowa, drewno, tworzywa sztuczne, guma, tkaniny, kwarc, ceramika, szkło, materiały kompozytowe itp.). Dzięki temu, że maszyny do cięcia laserowego są wstępnie zaprogramowane, automatyzacja procesów produkcyjnych na dużą skalę jest łatwiejsza. Z drugiej strony, maszyny do cięcia gazowego mogą ciąć tylko materiały metalowe.

2. Dokładność cięcia

Dokładność urządzeń do cięcia laserowego jest znacznie wyższa niż urządzeń do cięcia gazowego. Wiązka laserowa jest skupiana na bardzo małej średnicy i może osiągnąć dokładność do 0,0005 cala (0,0127 milimetra). Cięcie gazowe nie zapewnia takiej dokładności, dlatego cięcie laserowe jest preferowanym wyborem w przypadku skomplikowanych projektów lub wymagających precyzyjnych tolerancji.

Dokładność urządzenia do cięcia laserowego zależy od następujących czynników.

Wielkość kondensacji laserowej w generatorze laserowym. Jeśli plamka światła po agregacji jest bardzo mała, dokładność cięcia jest bardzo wysoka, a szczelina po cięciu również jest bardzo mała. Oznacza to, że precyzja lasera jest bardzo wysoka, a jakość bardzo wysoka. Wiązka emitowana przez laser ma jednak kształt stożka, więc wycięte szczeliny również mają kształt stożka. W tych warunkach, im grubszy jest obrabiany element, tym niższa jest dokładność, co skutkuje większą szczeliną cięcia.
Dokładność stołu roboczego. Wysoka dokładność stołu roboczego przekłada się również na poprawę dokładności cięcia. Dlatego dokładność stołu roboczego jest również bardzo ważnym czynnikiem w pomiarze dokładności generatora laserowego.
Wiązka laserowa zagęszcza się w stożek. Podczas cięcia wiązka laserowa jest skierowana stożkowo w dół. Jeśli grubość ciętego przedmiotu jest bardzo duża, dokładność cięcia ulegnie pogorszeniu, a szczeliny będą bardzo duże.
Różne materiały użyte do cięcia mogą również wpływać na dokładność cięcia laserowego. W tej samej sytuacji dokładność cięcia stali nierdzewnej i aluminium będzie się znacznie różnić. Dokładność cięcia stali nierdzewnej będzie wyższa, a powierzchnia cięcia gładsza.

3. Jakość cięcia

Wiązka laserowa tworzy czystą, gładką powierzchnię bez zadziorów i ostrych krawędzi. Jest to szczególnie przydatne w przypadku materiałów takich jak akryl i drewno, które mogą wymagać gładkiego wykończenia. Z drugiej strony, ogniskowanie palnika nie jest zbyt precyzyjne, co może powodować zastyganie niektórych stopionych materiałów na krawędziach, pozostawiając ostatecznie szorstką powierzchnię.

Ogólnie rzecz biorąc, jakość cięcia laserowego można mierzyć według następujących sześciu norm.

Chropowatość powierzchni cięcia
Wielkość żużla tnącego
Przycinanie pionowości i nachylenia
Rozmiar krawędzi tnącej
Ilość przeciągania paska
Płaskość

4. Ograniczanie odpadów

Straty materiałowe generowane przez wycinarkę laserową są bardzo małe, ponieważ wiązka laserowa jest bardzo precyzyjna. Natomiast maszyny do cięcia gazowego topią znacznie więcej materiału na raz i mogą również wytwarzać niedoskonałe krawędzie, które mogą wymagać późniejszego spłaszczenia. W rezultacie traci się więcej materiału metalowego.

5. Koszt

Z uwagi na złożoność konstrukcji maszyn do cięcia laserowego oraz koszt sprzętu i materiałów laserowych, maszyna do cięcia laserowego jest droższa od maszyny do cięcia płomieniowego.

Koszt zakupu maszyny

Ceny urządzeń do cięcia laserowego wahają się od $25800 do $122000, natomiast ceny urządzeń do cięcia gazowego od $2800 do $3500.

Koszty operacyjne

Koszty eksploatacji maszyny do cięcia gazowego wynikają głównie z tanich materiałów eksploatacyjnych, takich jak gaz, mechaniczna przekładnia, energia elektryczna i dysze tnące. W porównaniu z laserami, jest ona stosunkowo tania.

Do kosztów eksploatacji cięcia laserowego zalicza się:

Koszt energii elektrycznej (obejmujący głównie zużycie energii elektrycznej lasera + zużycie energii elektrycznej chłodnicy wodnej + zużycie energii elektrycznej obrabiarki + zużycie energii elektrycznej sprężarki powietrza).
Koszty konserwacji. Maszyny do cięcia laserowego różnią się od maszyn do cięcia gazowego i wymagają regularnej konserwacji. Zazwyczaj przeprowadza się ją raz lub dwa razy w roku, a nawet częściej.
Istnieją dwa rodzaje gazów: gaz laserowy i gaz pomocniczy (gaz pomocniczy zawiera tlen i azot).
Koszt materiałów eksploatacyjnych. Chociaż materiałów eksploatacyjnych do wycinarek laserowych jest niewiele, ich cykl użytkowania jest stosunkowo długi. Jednak cena jednostkowa jest stosunkowo wysoka.

6. Wpływ na środowisko pracy podczas procesu cięcia

Proces pracy przecinarki laserowej jest stosunkowo cichy i bezpieczny, a emisja gazów i dymu podczas cięcia jest mniejsza. Z drugiej strony, cięcie gazowe jest hałaśliwym i potencjalnie niebezpiecznym procesem, który wiąże się z obecnością gazów palnych i otwartego ognia.

7. Czy cięcie laserowe i gazowe jest bezpieczne?

Tak, cięcie laserowe i gazowe jest bezpieczne, jeśli przestrzegane są odpowiednie protokoły bezpieczeństwa. Operatorzy obsługujący maszyny do cięcia laserowego muszą nosić okulary ochronne, odzież ochronną i respiratory, aby chronić się przed promieniowaniem laserowym i szkodliwym dymem. Podczas cięcia gazowego operatorzy muszą zapewnić dobrą wentylację pomieszczenia, brak materiałów łatwopalnych, a także nosić odzież ochronną i respiratory, aby chronić się przed szkodliwym dymem. Ostatecznie, jeśli przestrzegane są protokoły bezpieczeństwa i sprzęt jest prawidłowo konserwowany, zarówno cięcie laserowe, jak i gazowe jest bezpieczne.

Kiedy wybrać cięcie laserowe czy cięcie płomieniowe?

Wybór między cięciem laserowym a cięciem płomieniowym zależy od ciętych materiałów oraz wymagań dotyczących dokładności cięcia. Ze względu na swoją wszechstronność, precyzję i ekonomiczność w produkcji wielkoseryjnej, cięcie laserowe jest częściej wybierane do cięcia elementów o wysokiej precyzji i redukcji odpadów. Z kolei cięcie płomieniowe jest bardziej odpowiednie do cięcia grubych blach, przy mniejszej dokładności. Ostatecznie, ważne jest, aby ocenić projekt i rozważyć obie opcje, aby określić, która z nich jest bardziej opłacalna i wydajna.

Wybierz maszynę do cięcia płomieniowego

Zaletami maszyn do cięcia gazowego są możliwość cięcia dużych grubości i niski koszt. Zapewniają one znaczną przewagę wydajności w porównaniu z przecinarką laserową, zwłaszcza w przypadku cięcia blach o grubości przekraczającej 50 mm. Wycinarka gazowa może ciąć blachy o grubości nawet do 200 mm. Maszyny do cięcia gazowego są zazwyczaj używane do cięcia metali, takich jak stal niskowęglowa, miedź i aluminium. Nie nadają się jednak do cięcia stali wysokowęglowej, stali nierdzewnej, żeliwa itp., a ponadto charakteryzują się dużą strefą wpływu ciepła, dużymi odkształceniami grubych blach i wysokim poziomem trudności eksploatacyjnej.

Wybierz przecinarkę laserową

Zakres cięcia laserowego jest bardzo szeroki, zarówno w przypadku metali, jak i materiałów niemetalicznych. Wycinarka laserowa charakteryzuje się wąską szerokością cięcia, wysoką dokładnością, doskonałą chropowatością powierzchni cięcia i dużą prędkością cięcia. Jest ona szczególnie odpowiednia do cięcia cienkich blach, np. o grubości poniżej 25 mm. Jednak koszt sprzętu jest wysoki, a wydajność cięcia grubych blach jest znacznie ograniczona.

Czy cięcie laserowe można stosować do cięcia grubych materiałów?

Tak, lasery mogą penetrować grube materiały, o ile mają wystarczającą moc. Wysoka moc zazwyczaj oznacza większą głowicę laserową. Cięcie laserowe grubych materiałów może również wymagać dodatkowych przejść głowicy laserowej, co zmniejsza ogólną prędkość cięcia i podnosi koszty operacji. Obecnie konkurencja na rynku maszyn do cięcia laserowego jest bardzo zacięta, a różni producenci urządzeń do cięcia laserowego dążą do uzyskania większej mocy. Chiny wyprodukowały już maszyny do cięcia laserowego o mocy 120 000 watów.

Jakie materiały można ciąć laserowo?

Istnieje wiele materiałów, które można ciąć laserowo, w tym metal, plastik i szkło. Chociaż materiały, które można ciąć laserowo, zależą od rodzaju użytego lasera. Na przykład, niektóre maszyny do cięcia laserowego mogą ciąć tylko wybrane materiały, podczas gdy inne mogą ciąć wiele materiałów. Używając maszyny do cięcia laserem CO2, można ciąć różne materiały, w tym drewno, plastik, szkło i metal. Z drugiej strony, maszyny do cięcia laserem światłowodowym może ciąć stal nierdzewną, aluminium i mosiądz.

Jakich materiałów nie można ciąć laserem?

Materiały, których nie można ciąć laserowo, to m.in. materiały o wysokim współczynniku odbicia światła, takie jak lustra, cienkie materiały podatne na wyginanie lub topienie, a także materiały niebezpieczne do cięcia, takie jak azbest czy materiały wybuchowe.

Jaka jest różnica między cięciem płomieniowym, plazmowym i laserowym?

Główna różnica między cięciem płomieniowym a cięciem plazmowym polega na rodzaju wykorzystywanej energii. Cięcie płomieniowe wykorzystuje palnik acetylenowo-tlenowy, natomiast cięcie plazmowe wykorzystuje przyspieszony strumień gorącej plazmy. Cięcie płomieniowe jest wolniejsze i mniej precyzyjne niż cięcie plazmowe, ale można je stosować do grubszych materiałów. Z drugiej strony, cięcie plazmowe jest szybsze i bardziej precyzyjne, ale jego maksymalna głębokość cięcia jest mniejsza niż w przypadku cięcia płomieniowego.

Maszyna do cięcia płomieniowego ma znaczną przewagę pod względem wydajności i najniższych kosztów przy cięciu blach o grubości powyżej 50 mm.
Maszyny do cięcia plazmowego charakteryzują się wysoką wydajnością cięcia przy obróbce blach o grubości 6-40mm.
Wycinarki laserowe są obecnie szeroko stosowane do obróbki blach o grubości od 6 do 40 mm. Ze względu na spadek cen wycinarek laserowych w ostatnich latach, maszyny te praktycznie zastąpiły maszyny do cięcia plazmowego.

Streszczenie

W artykule tym przedstawiono zasady i koncepcje cięcia laserowego i płomieniowego, a także omówiono zakres ich przetwarzania, zastosowania, zalety i wady.

Powiązane artykuły:

Wprowadzenie ogólne: Czym jest maszyna do cięcia laserowego?

Jak wybrać odpowiednią moc maszyny do cięcia laserem światłowodowym?

Instrukcja konserwacji maszyny do cięcia laserowego

30 typowych problemów z maszyną do cięcia laserowego i ich rozwiązania

Najnowsza cena 2024: Ile kosztuje maszyna do cięcia laserowego?

Źródło:

Spawanie i cięcie tlenowo-paliwowe | Wikipedia