В промышленности используются различные методы резки металла. Выбор конкретной технологии зависит от вида разрезаемого металлопроката и его состояния. Например, для раскроя металлического листа на детали сложной геометрии используются машины, в которых металл разрезается лазером или плазмой. Причём, лазерный луч оказывается более выгодным в сравнении с плазменным пучком как с производственной точки зрения, так и с экономических позиций. Это обусловлено особенностями лазера.
Физические различия между плазмой и лазером
При всей внешней схожести плазменный пучок и лазерный луч кардинально различаются. Плазма представляет собой газ с высокой степенью ионизации, то есть состоящий не из нейтральных молекул, а ионов и свободных электронов. Свойство плазмы, используемое в резке металлопроката, состоит в огромной температуре, до которой разогревается газовая среда в процессе перехода в плазменное состояние.
Лазер в отличие от плазмы не является ни газом, ни каким-либо другим агрегатным состоянием вещества. Это направленный поток фотонов – частиц видимого спектра электромагнитного поля. Лазерный луч обладает следующими свойствами.
- Когерентность.
- Монохромность.
- Интенсивность.
- Направленность.
Благодаря перечисленным качествам лазер оказывает на разрезаемый металл мощное воздействие на более узком участке, чем плазма. В конечном итоге это оборачивается повышенной точностью резки и отсутствием температурной деформации заготовки. Таким образом, лазерный луч обеспечивает лучшие результаты металлообработки, и его можно использовать для решения ответственных задач и изготовления деталей особо сложных геометрических конфигураций.
Простота эксплуатации лазерного резака
Лазер выгоднее плазмы также по причине простоты эксплуатации режущего оборудования. Трудности использования плазменного станка обусловлены сложностью его конструкции. Резак на основе ионизированной газовой среды включает следующие элементы:
- плазменные форсунки;
- система охлаждения (воздушная или водяная);
- устройство подачи газа;
- возбудитель электродугового разряда.
Форсунки, формирующие плазменный пучок, подвергаются воздействию высокой температуры, составляющей примерно 5000 °C, и периодически нуждаются в замене. Кроме того, регулярного обслуживания требуют и другие составные части.
Лазерный станок устроен гораздо проще, что облегчает его эксплуатацию. В его составе отсутствуют форсунки и охладители. Световой луч формируется с помощью оптики, на которую фотоны не оказывают температурного воздействия, поэтому формирователь фотонного потока не нужно охлаждать. Для резки металла лазером не требуется возбуждения электрической дуги.
Низкие накладные расходы
Использование лазерного оборудования связано с пониженными накладными расходами. Во-первых, на генерацию лазерного луча затрачивается меньше электроэнергии, чем на формирование электродугового разряда, инициирующего возникновение плазмы. Экономия на электрической энергии может составлять до 30-40%. Для крупных промышленных предприятий это внушительная сумма.
Во-вторых, лазерный станок не нуждается в запасных частях, а конкретно – в новых форсунках. Кроме того, не нужно оплачивать работ по их замене. Это снижает финансовую нагрузку на предприятие и делает резак на основе лазера экономически более выгодным в сравнении со станком, режущим металлопрокат плазмой.
В заключение следует заметить, что лазерный луч показывает высокую эффективность при резке только листовых металлов. Если использовать направленный фотонный поток для разрезания массивных заготовок, например, швеллеров или двутавровых балок, то разница между лазером и плазмой будет практически неощутима. Более того, лазерный луч режет толстостенные металлы медленнее, чем ионизированный газ.
