При обработке металла для разрезания металлических листов используют два метода: лазерная или плазменная резка. Оба работают за счет высоких температур, но отличаются точностью, стоимостью и областью применения. В статье разбираемся, какой вариант лучше для конкретного производства.

Что общего у технологий

Обе технологии имеют несколько схожих характеристик:

• Принцип работы: нагрев металла до плавления или испарения.

• Использование газа: для удаления расплава и защиты зоны реза.

• Выделение дыма и газов: необходима эффективная система вентиляции и фильтрации.

• Расходные материалы: в процессе работы изнашиваются сопла, электроды (в плазменной резке) и линзы (в лазерной резке).

• Требования к площади: оборудование занимает значительное место в цехе.

Особенности лазерной и плазменной резки, плюсы и минусы

Лазерная резка — это процесс, при котором мощный лазерный луч нагревает металл до плавления или испарения, а газ (чаще всего кислород, аргон или азот) удаляет расплавленный материал. Метод отличается высокой точностью и чистотой реза: детали получаются с минимальной конусностью, ровными краями и без окалины, которые потом не нужно обрабатывать. Лазер универсален и подходит не только для металлов, но и для таких материалов, как дерево или пластик. Однако оборудование для лазерной резки дорогое как при покупке, так и в обслуживании, а максимальная толщина обрабатываемого металла ограничена примерно 20 мм.

Плазменная резка основана на воздействии электрической дуги, которую разгоняет поток сжатого газа (воздуха, кислорода или аргона). Дуга расплавляет металл, а газ выдувает его из зоны реза. Этот метод лучше подходит для работы с толстыми листами металла (до 150 мм) и требует менее дорогостоящего оборудования. Однако точность у него ниже, геометрия реза искажается, а после обработки остается окалина, которую нужно дополнительно зачищать. Кроме того, плазменная резка не всегда подходит для тонких материалов — из-за сильного нагрева они деформируются.

Отличие плазменной резки от лазерной

Что выгоднее: лазерная резка или плазменная резка металла? Разбираем затраты

Выбирая между станком для плазменной или лазерной резки металла, учитывайте стоимость оборудования и долгосрочные эксплуатационные расходы. Портальная плазменная установка обойдется в 5–6 раз дешевле аналогичного лазерного станка, но сравнивая их, принимайте во внимание затраты на электроэнергию, газы и расходные материалы.

Энергопотребление

Энергоэффективность — один из ключевых преимуществ лазерной резки. Лазерные станки потребляют значительно меньше электроэнергии по сравнению с плазменными, потому что лазерный луч фокусируется на очень маленькой площади. Энергия концентрируется в зоне реза и снижает общие энергозатраты. К тому же лазер практически не нагревает окружающий металл, что минимизирует тепловые потери и уменьшает энергопотребление. Также лазерные станки работают быстрее, особенно с тонкими листами, что сокращает время работы оборудования и, соответственно, расход электроэнергии. Особенно экономия ощущается при больших объемах производства.

Плазменные станки требуют больших энергозатрат для создания и поддержания дуги. Они нагревают не только зону реза, но и окружающий металл, что увеличивает тепловые потери и энергопотребление.

Другие эксплуатационные расходы

При лазерной резке затраты приходятся на газы, электроэнергию и расходные материалы. Вид газа зависит от типа металла: для углеродистых сталей применяется воздух или кислород, а для алюминия, его сплавов и нержавеющей стали — азот. Электроэнергия расходуется не только на работу станка, но и на систему охлаждения. Из расходников периодически приходится менять оптику, сопла и фильтры — частота замены зависит от интенсивности работы и может варьироваться от нескольких недель до нескольких лет.

Издержки для плазмореза примерно такие же: газ, электричество и расходные элементы. В отличие от лазерного станка, здесь используется в основном кислород или воздух, что снижает затраты на газ. Однако плазменные установки потребляют больше электроэнергии из-за мощного питания для создания дуги. К расходникам относятся сопла, электроды и защитные экраны, рассчитанные на ограниченное количество запусков и прошивок. Чтобы продлить их срок службы и снизить затраты на резку, применяют слаботочные расходники, но это уменьшает производительность оборудования.

Окупаемость лазерных и плазменных станков

Лазерные станки, хотя и дороже плазменных, окупаются быстрее благодаря своим преимуществам. Во-первых, они позволяют производить сложные изделия с высокой маржинальностью, что приносит существенную прибыль. Во-вторых, из-за быстроты обработки, увеличивается объем выпускаемой продукции. В третьих, экономия времени и снижение затрат из-за отсутствия постобработки реза.

Для примера: если лазерный станок стоит 3 миллиона рублей, а плазменный — 1 миллион, оба могут окупиться за два месяца. Однако за этот период лазерный станок выполнит значительно больше работы. В последующие месяцы разница в доходах станет еще более ощутимой: плазменный станок, например, принесет 1 миллион рублей, а лазерный — 3 миллиона.

Еще одно важное преимущество лазерного оборудования — его универсальность. Оно способно справляться как с простыми, так и с самыми сложными задачами, оптимизировать раскрой материала и выполнять множество дополнительных функций. Если использовать станок на полную мощность, срок его окупаемости сократится еще больше, особенно с учетом экономии на расходных материалах, которые у лазерных станков дешевле и служат дольше.

Таким образом, несмотря на более высокую начальную стоимость лазерный станок становится выгодным вложением благодаря своей производительности, многофункциональности и сниженным эксплуатационным расходам.

Выбираем: лазер или плазма

Когда выбирать плазменную резку

Плазморезы выбирают, если нужно изготавливать изделия простых форм: круга, квадрата или прямоугольника, потому что их проще обрабатывать после резки, даже если кромки требуют дополнительной шлифовки. Для сложных деталей, например, звездочек с отверстиями внутри, плазменная резка не подходит. Точность и качество реза плазмореза недостаточны для таких задач, а шлифовка и удаление окалины после резки займет много времени и увеличит затраты, потому что оборудование для постобработки может стоить значительно дороже, чем сам плазменный станок.

Когда выбрать лазер

Станок с лазерной резкой выбирают для сложных высокоточных задач. Например, для изготовления деталей сложных геометрических форм с мелкими элементами, которые не нужно будет дополнительно обрабатывать: значки и таблички, тонкие сетки и решетки или роторные диски.

На чем остановить свой выбор между лазерной и плазменной резкой — это зависит от специфики производства. Если нужно вырезать детали сложных форм из тонкого металла и нужна предельная точность, то лазерная резка — это оптимальное решение. Чтобы разрезать толстые листы и точность не критична, плазменная резка будет более экономичным выбором.

Современные лазерные и плазменные станки с ЧПУ автоматизируют процесс резки и повышают производительность. Например, роботизированные системы выполняют сложные задачи с высокой точностью, снижая влияние человеческого фактора и риск ошибок. Это особенно актуально для массового производства, где важны скорость, повторяемость и качество.

Какие инновации сделают плазменную и лазерную резку более доступной, эффективной и универсальной

• Автоматическая калибровка под конкретные задачи, что сократит время настройки и повысит точность.

• Мультифункциональные станки будет совмещать резку, сварку и обработку поверхности в одном устройстве.

• Энергосберегающие технологии, снижающие энергопотребление при резке, что особенно важно для крупных производств.

• Комбинирование плазменной и лазерной резки: разработка гибридных установок, которые смогут переключаться между плазменной и лазерной резкой в зависимости от задачи. Это позволит обрабатывать более широкий спектр материалов с максимальной эффективностью.

• Миниатюризация лазеров. Разработка компактных лазерных источников с высокой мощностью для использования в малогабаритных устройствах.

Этот ряд инноваций в технологиях улучшит точность, скорость и энергоэффективность процессов, что откроет новые возможности для промышленности и мелкого производства.