Plasma vs. Laser:Qual é a tecnologia certa para você?

Na fabricação de metais hoje existe uma ampla gama de processos de corte de formas disponíveis. Os sistemas de corte a laser, punção de torre, jatos de água, plasma e oxicombustível podem ser processos vitais na oficina de hoje, mas qual é o processo certo para você? Em um artigo anterior intitulado “Capacidades de jato de água:onde os jatos de água se encaixam”, exploramos os conceitos básicos de cada um desses processos, mas geralmente descobrimos que os dois processos mais comparados são o corte a laser e a plasma, especificamente o corte a plasma de alta definição. Então, qual desses dois processos são os melhores? Qual é mais adequado para sua aplicação E orçamento?

Neste artigo, esclarecemos esses dois processos explicando cada tipo de máquina de corte, os números de compra orçamentária para novos e usados ​​e fornecemos os recursos de processo bons e ruins para ajudá-lo a selecionar o sistema certo para suas necessidades .

AS SEMELHANTES

Primeiro, precisamos cobrir as semelhanças entre esses dois processos antes de podermos definir suas diferenças. Tanto o Plasma quanto o Laser são processos de corte térmico que usam calor intenso para vaporizar (não derreter, pense mais quente, muito mais quente) metais em pó. Ambos os processos utilizam gás de alta pressão como Nitrogênio (NO2), Oxigênio (O2) e Ar Comprimido de Oficina para auxiliar na remoção de material e acabamento da borda do processo (recomenda-se ter um compressor parafuso grande disponível para cada um desses processos, pois eles usam uma boa quantidade de ar HP). Ambos os processos requerem algum tipo de sistema de coleta de fumaça/coletor de pó para evitar que as partículas vaporizadas cubram todos os artigos em sua planta (no caso de plasma, um lençol freático pode ser suficiente). Ambos os processos usam um determinado conjunto de consumíveis no cabeçote de corte, como bicos, para manter o fluxo de gás correto. Ambos os sistemas usam uma grande área de trabalho (normalmente 5' X 10') onde as cabeças de corte são controladas por CNC e passam sobre uma peça estacionária (embora existam variações neste projeto, as máquinas mais comuns disponíveis hoje utilizam esse conceito).

Isso é o que os dois processos têm em comum, mas a seguir é onde diferenciamos os dois com base na capacidade, custos operacionais, dificuldade do processo e, claro, na estimativa de investimento, seja comprando um sistema novo ou usado.

CORTE DE PLASMA

O básico do Corte a Plasma utiliza corrente elétrica deslocada através de um material condutor como Aço, Alumínio, Aço Inoxidável etc. para gerar um campo elétrico intenso que chamamos de campo “Plasma”. Dentro do campo de Plasma as temperaturas chegam a mais de 20.0000°F Nessa faixa de temperatura os metais (como mencionado anteriormente) ultrapassam o ponto de fusão e rapidamente são vaporizados. Esses sistemas a plasma podem ser portáteis, montados em trilhos/mecanizados ou controlados por computador para fornecer corte de forma precisa. Nossa comparação se concentrará no CNC, ou sistemas montados mecanizados para esta comparação, porém anteriormente nos aprofundamos na introdução do Plasma em um documento vinculado aqui e intitulado:Introdução à Queima e Mesas de Plasma


Para o corte de metais, os sistemas a plasma são difíceis de superar em termos de eficiência, preço e velocidade. Eles fornecem bordas de corte relativamente suaves, precisão razoavelmente boa e repetibilidade consistente. No entanto, é importante notar que um sistema de corte a plasma é composto por 3 componentes distintos que devem ser ajustados para trabalhar em conjunto para alcançar os melhores resultados:A fonte de energia de plasma, a tocha de corte de plasma e o sistema de controle de movimento (ou seja, a máquina ).

Fontes de energia de plasma: As fontes de energia de plasma podem ser de vários tamanhos e tipos e são definidas em capacidade por sua “Amperagem” Normalmente indicada no nome do modelo, como XPR-300 (300 AMPS). A amperagem indica a capacidade de corte das fontes de alimentação e conforme detalhado em um artigo anterior:Os Efeitos de Queima do Plasma e Oxi/Combustível “Normalmente, as fontes de alimentação a plasma são classificadas em 1⁄2 de sua amperagem para a capacidade geral de corte em aços. Como exemplo, uma fonte de alimentação de 100 AMP é normalmente classificada para perfurar e cortar 1/2” de espessura de aço e pode cortar a partir de um furo existente ou borda de peça de até 5/8” – 3/4”. Considerando que uma fonte de alimentação 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 orifício inicial em espessuras de até 1-7/8 ”

As fontes de energia de plasma também podem ser definidas como fontes padrão ou AIR PLASMA ou como fontes de energia HI-DEF (alta definição), que são a maior parte dos sistemas que vemos em máquinas mecanizadas com mais de 80K hoje. Os sistemas Air Plasma são geralmente mais comuns em aplicações de corte a plasma portátil.

Tochas de corte a plasma: Combinada com a Fonte de Energia Plasma, a Cabeça da Tocha Plasma é um componente chave para fazer cortes precisos e precisos. A cabeça de corte a plasma é composta por vários componentes, mas o mais importante são os componentes consumíveis:a tampa de proteção, tampa de retenção, eletrodo, anel giratório e um bico. Esses consumíveis e sua qualidade são os responsáveis ​​diretos pela precisão e limpeza do seu corte e acabamento das peças. Eles têm uma vida útil esperada com base no número de horas de corte usadas e no número de perfurações (partidas) alcançadas.

Máquinas de corte a plasma (a parte mecanizada) A fonte de energia de corte a plasma e o cabeçote da tocha de corte a plasma só podem fornecer um maior grau de precisão na borda de corte de um material. Embora esses componentes sejam essenciais para ter um corte limpo e reto, eles não permitem de forma alguma a precisão geral da peça, pois isso é puramente uma função da mesa ou do design dos sistemas de movimento.

Vantagens do Plasma:

• Os custos de investimento em sistemas são relativamente baixos (começando em menos de 20 mil Novo)
• Os custos operacionais do sistema são baixos (US$ 5-7 p/hora no ar da loja)
• A precisão é boa (0,015"-0,020" na melhor das hipóteses)
• O corte chanfrado é facilmente realizado
• Muitas fontes de energia disponíveis e facilmente adaptáveis/substituíveis/atualizáveis
• Processo mais "perdoável"

Desvantagens do plasma:

• Processo térmico (o calor pode deformar materiais finos)
• Condutividade no material necessária
• Limpeza de peça necessária
• Afastamento preciso da peça necessário
• Alumínio e aço inoxidável são difíceis de obter acabamentos de qualidade.
• Geralmente, a automação não está disponível.

CORTE A LASER

Para entender os fundamentos do corte a laser, é importante observar, como explicado anteriormente, que, como os lasers de plasma, usam uma fonte de calor intensa para vaporizar o material. No entanto, ao contrário do Plasma que usa uma corrente elétrica para atingir essa fonte de calor, os 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 LIGHT AMPLIFICATION STIMULATED by EMITTED RADIATION ou em outras palavras um sistema que usa a radiação para dividir e assim multiplicar os íons da luz criando cada vez mais intensidade e, portanto, calor.

Assim como os sistemas de corte Plasma, os lasers são compostos por 3 sistemas muito importantes e distintos; A fonte de alimentação ou ressonador, a cabeça de corte e o sistema de movimento ou mesa.

Ressonadores:
Em projetos de laser anteriores, isso foi alcançado através do ressonador de CO2, por meio do qual uma infinidade de espelhos, gases pressurizados de alta velocidade e geradores de frequência de RF foram usados ​​em conjunto para dividir e amplificar bastante os íons de luz enviando essa luz através de um complexo "sistemas de entrega de feixe ". Hoje, essas fontes de energia são em sua maioria digitais, têm poucas peças móveis ou consumíveis dentro delas e usam uma variedade de cabos de fibra ótica para transmitir o feixe amplificado ao cabeçote de corte. Embora as máquinas de CO2 de estilo original ainda sejam fabricadas atualmente, seu projeto está sendo descontinuado à medida que os projetos de fibra ótica e de 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 focado no ponto de calor mais intenso, bem como onde é fornecido os gases de corte adicionais necessários que protegem esse calor intenso e auxiliam no processo de vaporização, bem como na remoção de aquele material vaporizado. Estas cabeças de corte podem ser cabeças com foco manual simples, proporcionando simplicidade no corte e configuração em uma pequena variedade de materiais para cabeças com foco automático controladas através do controlador CNC, permitindo uma gama mais ampla de mudanças automatizadas de material. É fundamental em um laser manter essas cabeças limpas e frias, pois o calor intenso criado pelo último pode ser facilmente desviado por qualquer partícula de poeira, levando ao rápido acúmulo de calor e, assim, danos rápidos às lentes e aos componentes internos da cabeça.

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

Desvantagens do Laser:

• Custos de investimento (240 mil ou mais)
• Intervalo de materiais limitado
• Limpeza e resfriamento do cabeçote de corte são prioridade

Vantagens do Laser:

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

DECIDIR ENTRE PLASMA E LASER

Abaixo está um ótimo gráfico fornecido pelo nosso fornecedor de sistemas de corte a plasma e a laser, Piranha Fab. Este gráfico detalha o custo de investimento de sistemas básicos a avançados, juntamente com seu rendimento esperado e custo de investimento. Embora o gráfico não seja uma regra, é um ótimo recurso e guia para ajudá-lo a tomar a decisão certa entre corte a plasma ou laser para sua loja e aplicação.



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