Videnscenter.

Hvad er den bedste måde at skære stålplade på?

Oxy-fuel, plasma, laser eller vandstråle

Der er mange måder at skære plader af blødt stål på. Nogle af disse er velegnet til automatisering og andre er ikke. Nogle er egnet til tyndere plader og andre til tykkere. Nogle er hurtige, andre er langsomme. Nogle er forbundet med lavere udgifter, andre er dyre. Og nogle er nøjagtige, andre er ikke så nøjagtige. Denne artikel ser på de fire primære metoder, der benyttes til CNC-formskæringsmaskiner, sammenligner styrker og svagheder for hver proces, og giver så nogle få kriterier, der kan benyttes til at fastlægge, hvilken proces der er bedst egnet til dit anvendelsesområde.

Oxy-fuel-skæring

Oxy-fuel-skæring eller flammeskæring, er langt den ældste skæreproces, der kan benyttes på blødt stål. Det betragtes normalt som en enkel proces, og udstyret og forbrugsmaterialerne er relativt billige. En oxy-fuel-brænder kan skære gennem meget tykke plader, og er primært begrænset af den mængde ilt, der kan leveres. Det er ikke ualmindeligt at skære gennem 90 eller 120 cm stål med en oxy-fuel-brænder. Når det gælder faconskæring af stålplader, udføres størstedelen af arbejdet imidlertid med 30 cm tykke plader eller derunder.

Når oxy-fuel-brænderen er justeret korrekt, leverer den en ensartet retvinklet skåret overflade. Der opstår ikke mange slagger på den nederste kant, og den øverste kant er kun lettere rundet som følge af forvarmningsflammerne. Denne overflade er velegnet til mange anvendelsesområder uden yderligere behandling.

Oxy-fuel-skæring er perfekt til plader på over 25 mm tykkelse, men kan benyttes helt ned til 6,4 mm tykke plader, med en smule besvær. Det er en relativt langsom proces, med en maksimal hastighed på omkring 50 cm pr. minut på 25 mm tykke materialer. En anden fordel ved oxy-fuel-skæring er, at du let kan skære med flere brændere på samme tid, og således flerdoble din produktivitet.

Plasmaskæring

Plasmabueskæring er en alle tiders proces til skæring af plader af blødt stål, idet der opnås meget højere hastigheder end ved oxy-fuel-skæring. Dog mistes lidt af kantkvaliteten. Det er her, plasmaskæring er vanskeligt. Kantkvaliteten har et ideel område, der, afhængigt af skærestrømmen, generelt går fra ca. 6,4 mm til 38 mm. Kantens overordnede vinkelrethed begynder at blive påvirket, når pladen er rigtig tynd eller tyk (uden for det ovennævnte område), selvom kantens glathed og slaggepræstationen stadig kan være forholdsvis god.

Plasmaudstyr kan være dyrt i forhold til en oxy-fuel-brænder, da et komplet system kræver en strømforsyning, vandkøler (på systemer over ca. 100 A), en gasregulering, brænderledninger, forbindende slanger og kabler samt selve brænderen. Men den øgede produktivitet ved plasma i forhold til oxy-fuel betaler for systemets udgifter i løbet af kort tid.

Man kan plasmaskære med flere brændere på samme tid, men den yderligere omkostningsfaktor begrænser normalt dette til op til to brændere. Visse kunder vælger imidlertid op til tre eller fire plasmasystemer på én maskine, men dette er normalt producenter, der skærer store mængder af de samme dele for at forsyne en produktionslinje.

Laserskæring

Laserskæreprocessen er velegnet til skæring af blødt stål i tykkelser på op til ca. 30 mm. Alt over barrieren på 25 mm skal være helt rigtigt for at få det til at fungere pålideligt, herunder materialet (stål i laserkvalitet), gassens renhed, dysens tilstand og strålens kvalitet.

Laser er ikke en specielt hurtig proces, fordi på blødt stål er det rent faktisk blot en brændeproces, der bruger den ekstreme varme ved en fokuseret laserstråle i stedet for en forvarmeflamme. Derfor er hastigheden begrænset af hastigheden ved den kemiske reaktion mellem jern og ilt. Laser er imidlertid en meget nøjagtig proces. Den skaber en meget snæver skærefugebredde, og kan derfor skære meget præcise konturer og nøjagtige små huller. Kantkvaliteten er normalt rigtig god, med ekstremt små takker og riller, meget retvinklede kanter og få eller ingen slagger.

Det anden gode egenskab ved laserprocessen er pålideligheden. Forbrugsmaterialernes holdbarhed er meget lang, og maskinautomatiseringen er meget god, således at der kan foretages mange laserskærearbejder med "lyset slukket". Forestil dig at placere en 3 x 12 meter plade af 38 mm stål på bordet, trykke på "start"-knappen og så holde fyraften. Når du kommer tilbage næste morgen, har du hundredvis af emner skåret og parat til at læsse af.

Som følge af stråleleveringens kompleksitet, er CO2-lasere ikke velegnet til at skære med flere hoveder på samme maskine. Skæring med flere hoveder er imidlertid muligt med fiberlasere.

Vandstråleskæring

Vandstråleskæring er også fremragende til at skære blødt stål, og giver en glat og yderst nøjagtig skæring. Vandstråleskæringens nøjagtighed kan overgå laserskæringens, fordi kanternes glathed kan være bedre, og der er ingen varmeforvrængning. Endvidere er vandstråle ikke begrænset med henblik på tykkelsen på samme måde som laser- og plasmaskæring er. Den praktiske grænse for vandstråleskæring er ca. 15 til 20 cm som følge af den tid, det tager at skære denne tykkelse, og vandstrømmens tendens til at divergere.

Ulempen ved vandstråleskæring er udgifterne ved driften. Udstyrsomkostningerne er normalt lidt højere end plasma, som følge af de høje udgifter ved køb af en trykforøgerpumpe, men ikke så høje som ved laser. Udgiften pr. time ved drift af en vandstråle er imidlertid meget højere, primært som følge af udgiften til det granatslibemiddel, der bruges til skæringen.

Vandstråleskæring er også velegnet til skæring med flere hoveder, og dette kan endda foretages med en enkelt trykforøgerpumpe. Men hvert eneste ekstra skærehoved kræver en yderligere vandstrøm, der enten kræver en større pumpe eller en mindre åbning.

Beslutningskriterier

Hvordan tager du så den bedste beslutning om, hvilken proces du skal benytte?

1. Start med tykkelsen:

  • Tyndere end 2 mm, brug laser.
  • Tyndere end 3,2 mm brug plasma eller laser.
  • Tyndere end 6,4 mm brug vandstråle, plasma eller laser.
  • Over 20 cm brug oxy-fuel.
  • Over 51 mm brug oxy-fuel eller vandstråle.
  • Over 32 mm brug plasma, oxy-fuel eller vandstråle.

2. Overvej kravene til nøjagtighed og kantkvalitet:

  • Kan du acceptere kantkvaliteten ved plasma? De fleste emner, der laves af stålplade, kan svejses tilfredsstillende med plasmaskæring.
  • Kan du acceptere varmepåvirkningszonen ved oxy-fuel, plasma eller laser? Hvis ikke, benyt vandstråle.

3. Overvej, hvad der er vigtigst: Produktivitet eller omkostninger?

  • Hvis produktionshastigheden er det vigtigste, så hold dig fra vandstråle.
  • Hvis en lav indledende investering og lave driftsomkostninger er det vigtigste, så overvej oxy-fuel.

Afgørende elementer:

Tolerance for sekundære tiltag

  • Kan du tolerere slagger af og til nederst på pladen? Hvis ikke, benyt vandstråle eller laser.
  • Kræver sekundære arbejder perfekt runde huller? Hvis ja, så benyt vandstråle eller laser.

Flere værktøjer

Kan emnerne med fordel skæres med 2 brændere, 4 brændere eller flere? Så vil oxy-fuel være hurtigere end plasma eller laser. At skære med flere plasmabrændere er muligt, men bliver dyrt, når du tager den indledende investering for alt udstyret i betragtning. Ved vandstråleskæring kan der køres flere vandstråleskæredyser med en enkelt trykforøgerpumpe, hvis du køber en pumpe med en tilstrækkelig høj flowhastighed, der kan understøtte flere hoveder. Laserskæring har traditionelt været begrænset til et enkelt skærehoved, selvom fiberlaser åbner op for muligheden for at skære med flere hoveder på samme tid.

Endnu en overvejelse

En anden overvejelse, der åbner op for helt nye muligheder, er ideen om multiproces-skæring – at benytte to af disse skæreprocesser på samme emne. De processer, der er mest logiske at kombinere, er vandstråle og plasma, eller vandstråle og oxy-fuel. Med den nye fiberlaser-teknologi er det nu muligt at kombinere laser og plasma eller laser og oxy-fuel. Fordelene ved mulitproces-skæring er muligheden for at bruge den langsommere, mere nøjagtige proces til visse konturer, men så skifte til den hurtigere og billigere proces til andre konturer. Resultatet er fremstilling af emner med den nøjagtighed, der er påkrævet, men for betydeligt lavere omkostninger, end hvis du benyttede processen med høj nøjagtighed til at skære hele emnet.

Opsummering

Fordi tykkelsesområdet og egenskaberne ved disse fire processer lapper over, er det vanskeligt at vælge, hvilken proces man skal benytte på et specifikt emne af blødt stål. Derfor ender producenter eller stålservicecentre, som har behov for at kunne skære et stort udvalg af materialer ofte med at have maskiner, der er udstyret med to eller flere skæreprocesser. Nogle gange er den eneste måde at finde ud af, hvilken proces der er optimal for et specifikt emne at prøve flere forskellige fremgangsmåder og se, hvilken en der fungerer bedst.

 

Oprettet i Skæresystemer , Markeret med Laser, Plasma, Proces

x

x

Loading..