Plasma vs. Corte a Laser: Como Escolher a Melhor Tecnologia para sua Oficina

Na fabricação de metal hoje, existe uma ampla gama de processos de corte de forma disponíveis. Corte a laser, punção de torreta, jatos de água, plasma e sistemas oxicombustível podem todos ser processos vitais na oficina de hoje, mas qual processo é certo para você? Em um artigo anterior intitulado "Capacidades do Jato de Água: Onde os Jatos de Água se Encaixam", exploramos o básico de cada um destes processos, mas frequentemente descobrimos que os dois processos mais comparados são laser e corte a plasma, especificamente corte a plasma de alta definição. Então, qual destes dois processos é melhor? Qual é mais adequado para sua aplicação E orçamento?

Neste artigo, lançamos luz sobre estes dois processos explicando cada tipo de máquina de corte, os números de compra orçamentários para ambos novos e usados e fornecendo as capacidades do processo, tanto boas quanto ruins, para ajudá-lo a selecionar o sistema que é certo para suas necessidades.

AS SEMELHANÇAS

Primeiro, precisamos cobrir as semelhanças entre estes dois processos antes de definir suas diferenças. Tanto plasma quanto laser são processos de corte térmico que usam calor intenso para vaporizar (não derreter, pense mais quente, muito mais quente) metais em poeira. Ambos os processos usam gás de alta pressão como nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e ar comprimido de oficina para auxiliar na remoção de material e acabamento da borda do processo (recomenda-se ter um compressor de parafuso grande disponível para cada um destes processos, pois eles usam uma boa quantidade de ar HP). Ambos os processos requerem algum tipo de sistema de coleta de fumaça/coletor de poeira para prevenir partículas vaporizadas de revestir cada artigo em sua planta (no caso de plasma, uma mesa de água pode bastar). Ambos os processos usam um certo conjunto de consumíveis na cabeça de corte, como bicos para manter o fluxo de gás correto. Ambos os sistemas usam uma grande área de trabalho (tipicamente 5' x 10') onde as cabeças de corte são controladas por CNC e passam sobre uma peça de trabalho estacionária (embora existam variações neste design, as máquinas mais comuns disponíveis hoje utilizam este conceito).

Isto é o que os dois processos compartilham em comum, mas a seguir é onde diferenciamos os dois baseados em capacidade, custos operacionais, dificuldade do processo e, claro, a estimativa de investimento seja você comprando um sistema novo ou usado.

CORTE A PLASMA

O básico do corte a plasma usa corrente elétrica deslocada através de um material condutivo como aço, alumínio, aço inoxidável, etc., a fim de gerar um intenso campo elétrico que denominamos o campo "plasma". Dentro do campo de plasma, as temperaturas atingem mais de 20.000°F. Nesta faixa de temperatura, os metais (como mencionado anteriormente) ultrapassam o ponto de fusão e são rapidamente vaporizados. Estes sistemas de plasma podem ser portáteis, montados em trilho/mecanizados ou controlados por computador para fornecer corte de forma preciso. Nossa comparação focará nos sistemas CNC ou montados mecanizados para esta comparação; anteriormente, entramos em profundidade na introdução do plasma em um documento linkado aqui e intitulado: Introdução a Mesas de Queima e Plasma.

Para corte de metais, sistemas de plasma são difíceis de bater em eficiência, preço e velocidade. Eles fornecem bordas de corte relativamente lisas, precisão razoavelmente boa e repetibilidade consistente. É, no entanto, importante denotar que um sistema de corte a plasma é composto por 3 componentes distintamente diferentes que devem ser ajustados para trabalhar juntos para alcançar resultados ótimos: a Fonte de Energia do Plasma, a Tocha de Corte a Plasma e o Sistema de Controle de Movimento (ou seja, a máquina).

Fontes de Energia do Plasma:

Fontes de energia de plasma podem vir em uma variedade de tamanhos e tipos e são definidas em capacidade por sua "amperagem". Geralmente notado no nome do modelo, como XPR-300 (300 AMPS). A amperagem indica a capacidade de corte da fonte de energia e, conforme detalhado em um artigo anterior: Os Efeitos de Queima do Plasma e Oxicombustível: "Tipicamente, fontes de energia de plasma são classificadas em 1/2 de sua amperagem para a capacidade geral de corte em aços. Como exemplo, uma fonte de energia de 100 AMP é tipicamente classificada para perfurar e cortar 1/2" de espessura de aço e pode cortar a partir de um furo existente ou borda de peça até 5/8" - 3/4". Enquanto uma fonte de energia de plasma de 200 AMP é classificada para perfurar e cortar até 1" de espessura de aço continuamente e pode ser usada a partir de um furo inicial em espessuras até 1-7/8".

Fontes de energia de plasma também podem ser definidas como fontes padrão ou de PLASMA A AR ou como fontes de energia HI-DEF (Alta Definição), que são a maior parte dos sistemas que vemos em máquinas mecanizadas acima de 80 mil hoje. Sistemas de plasma a ar são geralmente mais comuns em aplicações de corte a plasma portátil.

Tochas de Corte a Plasma:

Combinada com a fonte de energia do plasma, a cabeça da tocha de plasma é um componente chave para fazer cortes precisos e exatos. A cabeça de corte a plasma é composta por vários componentes, mas o mais importante são os componentes consumíveis: tampa de proteção, tampa de retenção, eletrodo, anel de redemoinho e um bico. Estes consumíveis, e sua qualidade, são diretamente responsáveis pela precisão e limpeza do seu corte e acabamento da peça. Eles têm uma vida útil esperada baseada no número de horas de corte usadas e no número de perfurações (inícios) alcançadas.

Máquinas de Corte a Plasma (A Parte Mecanizada)

A fonte de energia de corte a plasma e a cabeça da tocha de corte a plasma só podem fornecer um maior grau de precisão na borda de corte de um material. Embora estes componentes sejam críticos para ter um corte limpo e reto, eles não, de forma alguma, permitem precisão geral da peça, pois isso é puramente uma função do projeto da mesa ou sistemas de movimento.

Vantagens do Plasma:

• Custos de investimento do sistema são relativamente baixos (começando abaixo de 20 mil novos)
• Custos operacionais do sistema são baixos ($5-7 por hora em ar de oficina)
• Precisão é boa (0,015"-0,020" no melhor)
• Corte de chanfro é facilmente realizado
• Miríade de fontes de energia disponíveis e facilmente adaptáveis/substituíveis/atualizáveis
• Processo mais "perdoador"

Desvantagens do Plasma:

• Processo térmico (calor pode empenar materiais finos)
• Condutividade no material requerida
• Limpeza de peça requerida
• Distância de trabalho (stand-off) precisa precisa
• Alumínio e aços inoxidáveis são difíceis de alcançar acabamentos de qualidade
• Automação geralmente não disponível

CORTE A LASER

Para entender o básico do corte a laser, é importante notar, como explicado anteriormente, que, como o plasma, lasers usam uma fonte de calor intensa para vaporizar material. No entanto, diferente do plasma que usa uma corrente elétrica para alcançar esta fonte de calor, sistemas a laser usam luz amplificada para atingir o objetivo. Para entender o processo e suas vantagens ou desvantagens, é importante conhecer o básico. Laser significa AMPLIFICAÇÃO DE LUZ POR EMISSÃO ESTIMULADA DE RADIAÇÃO ou, em outras palavras, um sistema que usa radiação para dividir e, assim, multiplicar os íons de luz, criando mais e mais intensidade e, assim, calor.

Como sistemas de corte a plasma, lasers são compostos por 3 sistemas muito importantes e ainda distintos; a fonte de energia ou ressonador, a cabeça de corte e o sistema de movimento ou mesa.

Ressonadores:

Em projetos de laser anteriores, isso era alcançado através do ressonador CO2, onde uma miríade de espelhos, gases pressurizados de alta velocidade e geradores de frequência RF eram todos usados em conjunto para dividir e amplificar grandemente os íons de luz, enviando essa luz através de um complexo "sistema de entrega de feixe". Hoje, estas fontes de energia são principalmente digitais, têm poucas peças móveis ou consumíveis dentro delas e usam uma variedade de cabos de fibra óptica para transmitir o feixe amplificado à cabeça de corte. Embora as máquinas originais estilo CO2 ainda sejam feitas atualmente, seu projeto está sendo eliminado à medida que os designs de fibra óptica e estado sólido se tornam mais refinados e são muito menos caros para construir, manter e operar.

Cabeças de Corte:

A cabeça de corte é o ponto final onde o feixe de laser é focalizado no ponto mais intenso de calor, bem como onde é suprido com os gases de corte adicionais necessários que protegem aquele calor intenso e auxiliam no processo de vaporização, bem como na remoção daquele material vaporizado. Estas cabeças de corte podem ser cabeças de foco manual simples, proporcionando simplicidade no corte e configuração em uma faixa curta de materiais, a cabeças de foco automático controladas via controlador CNC, permitindo uma faixa mais ampla de mudanças automatizadas de material. É fundamental em um laser manter estas cabeças limpas e frias, pois o calor intenso criado pelo laser pode ser facilmente desviado por qualquer partícula de poeira, levando a acúmulo rápido de calor e, assim, dano rápido a lentes e componentes internos da cabeça.

Sistema de Movimento:

Assim como o sistema de corte a plasma, a máquina a laser precisa de um sistema de movimento preciso para fornecer precisão. Estes sistemas de controle de movimento são tipicamente não apenas precisos, mas também muito rápidos, permitindo fatores de aceleração de 3G e além, bem como velocidades rápidas em excesso de 4.000 polegadas por minuto.

Desvantagens do Laser:

• Custos de investimento (240 mil e acima)
• Faixa de material limitada
• Limpeza e resfriamento da cabeça de corte uma prioridade

Vantagens do Laser:

• Precisão (0,005" em peças e 0,025" sobre percurso total típico)
• Tempos de processo muito rápidos em materiais e espessuras selecionados
• Facilmente automatizado
• Qualidade de borda superior
• Escória eliminada

DECIDINDO ENTRE PLASMA E LASER

Abaixo está um ótimo gráfico fornecido pelo nosso fornecedor de ambos sistemas de corte a plasma e laser, Piranha Fab. Este gráfico detalha o custo de investimento de sistemas básicos a avançados junto com sua vazão esperada e custo de investimento. Embora o gráfico não seja uma regra, é um ótimo recurso e guia para auxiliá-lo a tomar a decisão certa entre plasma ou corte a laser para sua oficina e aplicação.

Na Southern Fabricating Machinery Sales Inc, conhecemos sistemas de corte a plasma e laser e podemos auxiliá-lo a decidir e obter o sistema certo para suas necessidades. Seja você procurando comprar seu primeiro ou décimo sistema, podemos ajudar a garantir que você está obtendo o melhor valor para sua peça, processo, aplicação e orçamento. Confira nossos sistemas LASER e PLASMA disponíveis agora ou ligue para nós hoje no 813-444-4555 ou visite-nos na web em www.southernfabsales.com