در صنعت ساخت فلزات، چندین روش برش برای انتخاب وجود دارد که از جمله اصلی‌ترین آن‌ها می‌توان به برش پلاسما و برش لیزری فیبر اشاره کرد. با وجود شباهت‌هایی که بین این دو فناوری وجود دارد، هر کدام مزایا، معایب و ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند که برای نیازهای خاص تجاری و کاربردهای متفاوت مناسب‌تر هستند. برخی از عوامل مهمی که باید در انتخاب بین برش پلاسما و لیزری فیبر در نظر گرفته شوند شامل کیفیت برش، ضخامت و وضعیت ماده، سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه‌های عملیاتی و نگهداری هستند.
متغیرهایی که باید در نظر گرفته شوند
اگر از ده مشتری بپرسید که چه چیزی را به عنوان کیفیت خوب برش می‌دانند، احتمالاً 15 پاسخ مختلف دریافت خواهید کرد. این به این دلیل است که تعریف واحدی از کیفیت برش وجود ندارد و هر تولیدکننده به جنبه‌های مختلفی ارزش می‌گذارد. جنبه‌های رایج شامل زاویه‌داری برش (انحراف سطح برش نسبت به موقعیت موازی با سطح برش)، کیفیت سطح لبه برش، دقت برش نسبت به نقشه، توانایی برش دقیق، تشکیل سرباره و عرض شکاف هستند.
برش لیزری فیبر از پرتو نوری با انرژی بالا استفاده می‌کند که برشی باریک و دقیق از ماده ایجاد می‌کند، که می‌تواند شکاف نازک‌تری و زاویه‌داری کمتری را به جا بگذارد، که این ویژگی‌ها را برای برش‌های دقیق، به ویژه برای مواد نازک، ایده‌آل می‌سازد. به طور مشابه، فناوری برش پلاسما گاز یونیزه با انرژی بالا تولید می‌کند که قوس پلاسما را برای برش ماده تشکیل می‌دهد. هرچند که پلاسما به طور معمول به عنوان فرآیندی که برش‌های دقیق کمتری تولید می‌کند شناخته می‌شود، نسل کنونی واحدهای برش پلاسما با وضوح بالا کیفیت برش قطعاتی را تولید می‌کنند که به مراتب از اکثر نیازهای مشتری فراتر رفته و با برش لیزری فیبر رقابت می‌کند.
بررسی کیفیت برش هنگام انتخاب بین پلاسما و لیزر
لوازم برش لیزری فیبر معمولاً برش‌هایی با محدوده 1-2 (معیاری از زاویه‌داری برش) از استاندارد ISO 9013 تولید می‌کنند. پلاسما با وضوح بالا معمولاً برش‌هایی با محدوده 2-4 از استاندارد ISO تولید می‌کند. این برای شرکت‌هایی که می‌خواهند قطعات را مستقیماً از میز جوشکاری آماده کنند، اهمیت دارد.
فرآیندهای برش پلاسما در طول سال‌ها بهبود یافته‌اند و پایان‌های سطحی در لبه‌های برش تولید می‌کنند که صاف و مستقیم هستند با لایه‌های حداقلی از اکسید و سرباره. قطعات برش خورده با پلاسما نیاز به عملیات ثانویه کمی قبل از جوشکاری دارند. هرچند که لیزر فیبر در حال بهبود است، پایان سطحی لبه برش اغلب خشن و با سرباره و لایه‌های اکسید قابل توجه، به ویژه در فلزات ضخیم‌تر، بیشتر از 12 میلی‌متر (0.5 اینچ) است.
لیزر فیبر شکاف نازک‌تری نسبت به پلاسما تولید می‌کند که این ویژگی به استفاده بهتر از ورق و توانایی برش دقیق کمک می‌کند. هرچند که این معمولاً یک مزیت است، شکاف نازک می‌تواند مشکلاتی هنگام خارج کردن قطعات از لانه در ورق‌های ضخیم ایجاد کند. برای ورق‌های ضخیم، ممکن است قطعات دشوارتر از اسکلت جدا شوند و نیاز به جدا کردن با چکش داشته باشند.
پلاسما – قهرمان در تطبیق‌پذیری
اگر به هر کارگاه ساخت فولاد سر بزنید، احتمالاً رک‌های مواد را در شرایط محیطی مختلف خواهید دید. در حالی که فلزی مانند این ممکن است با لیزر فیبر دشوار باشد، پلاسما به طور مطلق برش سطح‌های ناقص مانند آن‌هایی که دارای رنگ، زنگ‌زدگی یا پوسته‌سازی هستند، برتر است. فرآیندهای برش لیزری فیبر در حال بهبود در زمینه مواد ناقص هستند، اما هنوز نیاز به مواد با درجه ویژه، تمیزکاری دستی یا فرآیند پیش‌برش برای بخار کردن پوشش دارند. پلاسما بسیار تطبیق‌پذیر است و می‌تواند تقریباً هر ماده هادی را حتی اگر زنگ‌زده یا پوشیده شده باشد، برش دهد.
نکات اضافی در مقایسه برش پلاسما با لیزر
زنگ‌زدگی، پوسته‌سازی و سایر آلاینده‌ها بر لیزر فیبر تأثیر می‌گذارند و می‌توانند منجر به ناهماهنگی‌ها و دشواری در برش شوند.
برای بدست آوردن برش یکنواخت با لیزر فیبر، نیاز به عملیات پیش‌برش مانند گلوله‌زنی، شست‌وشوی شیمیایی و سایر فرآیندهای تمیزکاری است.
از طرف دیگر، ماده‌ای که قرار است با لیزر فیبر برش داده شود، باید در محیط داخلی نگهداری شود که ممکن است فضای کارگاه را اشغال کند و هزینه‌ها را افزایش دهد.
اگر ماده هادی باشد، پلاسما می‌تواند آن را برش دهد. بدون توجه به زنگ‌زدگی، پوشش‌ها یا سطوح رنگ‌شده، پلاسما مواد ناقص را به طور قابل اطمینان برش می‌دهد.
فاصله جدایی بیشتر (فاصله بین قطعه کار و مشعل) پلاسما به این معنی است که احتمال کمتری وجود دارد که تغییرات یا برآمدگی‌های ماده با فرآیند برش تداخل داشته باشد نسبت به لیزر فیبر.
هزینه‌ها و ایمنی سیستم‌های برش
سیستم‌های برش لیزری فیبر دو تا پنج برابر گران‌تر از ماشین‌آلات پلاسما مشابه هستند، که منجر به دوره‌های طولانی‌تر بازگشت سرمایه می‌شود. سیستم‌های پلاسما می‌توانند بازپرداخت هزینه‌ها را در مدت دو سال یا کمتر ارائه دهند که سرمایه را برای سرمایه‌گذاری‌های دیگر آزاد می‌کند. هرچند که لیزر فیبر معمولاً سریع‌تر برش می‌زند و هزینه‌های عملیاتی کمتری برای مواد نازک‌تر دارد، پلاسما در برش مواد ضخیم‌تر برتری دارد و محصولیت بیشتری و هزینه‌های عملیاتی کمتری ارائه می‌دهد.
در حالی که لیزر فیبر بسیار مؤثر در برش فلزات نازک است، هزینه‌های عملیاتی پلاسما پایین‌تر هستند زمانی که ضخامت‌های برش به دامنه 12 تا 25 میلی‌متر (0.5 تا 1 اینچ) می‌رسند.
بسیاری از تفاوت‌های در هزینه‌های عملیاتی به هزینه مصرف گاز و برق بستگی دارد. فرآیندهای برش پلاسما در طول سال‌ها اصلاح و بهبود یافته‌اند، در حالی که لیزر فیبر همچنان در حال پیشرفت است. چه از نظر هزینه‌های عملیاتی مستقیم و چه از نظر تأثیر محیطی مصرف برق و گاز، پلاسما قهرمان در فلزات ضخیم‌تر است.
سخن پایانی
در خلاصه، نیازهای خاص پروژه‌های ساخت فلزات خود را در نظر بگیرید، از جمله نوع ماده، ضخامت‌ها، حجم‌های تولید و کیفیت پایان مطلوب، هنگام تصمیم‌گیری بین لیزر فیبر و پلاسما. هرچند که شباهت‌هایی بین این دو فناوری وجود دارد، هر دو روش ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که برای کاربردهای خاص بهتر عمل می‌کنند.
برش لیزری فیبر معمولاً برای مواد با ضخامت نازک تا متوسط که نیاز به دقت بالا و کیفیت لبه عالی دارند، ترجیح داده می‌شود، در حالی که برش پلاسما بیشتر برای مواد ضخیم‌تر و کاربردهایی که در آن‌ها هزینه‌اثربخشی و سرعت برش در اولویت است، مناسب‌تر است. در نهایت، بهترین گزینه به نیازهای خاص شما، بودجه و الزامات تولید شما بستگی دارد. مشاوره با تأمین‌کننده یا متخصص صنعت نیز می‌تواند به اتخاذ تصمیمات آگاهانه کمک کند.