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レーザー切断 vs プラズマ切断: どちらが優れているか

レーザー切断とプラズマ切断のどちらが優れているか

レーザー切断 vs プラズマ切断: どちらが優れているか

人々がプロジェクトで私たちに来るとき、私たちがよく耳にする質問は、「金属加工でレーザー切断またはプラズマ切断を使用する必要がありますか?」です。金属加工機械会社として、お客様の予算、ニーズ、および最終プロジェクトに基づいて専門的なアドバイスを提供するための知識とノウハウがあります。それでは、金属のレーザー切断とプラズマ切断の違いと、これらの技術をどのプロジェクトで使用するかについてお話ししましょう。
目次
それらはどのように機能しますか

彼らはどのように機能しますか?

レーザー切断とプラズマ切断の違いについて詳しく学ぶ前に、それらがどのように機能するかを見てみましょう.

レーザーカットとは?

レーザー切断は、レーザーを使用して材料を切断する技術であり、通常は工業製造用途に使用されます。これは、最も一般的な高出力レーザーの出力を誘導することによって達成されます。レーザー光学系と CNC (コンピューター数値制御) を使用して、レーザー ビームを材料に向けます。高出力ビームは、金属を急速に加熱、溶融、部分的に蒸発させるか、ガス ジェットで吹き飛ばし、エッジに高品質の表面仕上げを残します。平面材料や構造材、配管材を切断するためのレーザーカッターを製造しています。
レーザー切断は、常に安全で効率的、かつ信頼性の高い切断プロセスであると考えられてきました。レーザー切断機は、高出力のコンピューター制御レーザーを使用し、コアコンポーネントはエルビウム、ツリウム、ジスプロシウムなどの元素を備えたファイバーレーザーです。窒素、酸素、または圧縮空気と併用すると、ファイバーレーザーはさまざまな金属を高精度で切断できます。レーザーカッターは一般に多用途で、さまざまな作業に使用できます。

プラズマ切断とは?

プラズマ切断は、溶製による高速・高精度の低コスト切断方法です。ここでは、イオン化ガスのジェットを使用して材料を溶かし、カットから排出します。プラズマトーチで切断される典型的な材料には、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、および銅が含まれますが、他の導電性金属も切断できます。プラズマ カッターは、製造工場、自動車の修理と修復、工業用建物などで一般的に使用されています。レーザー カッターと同様に、プラズマ カッターは最終的に金属を溶かして切断します。
プラズマ カッターは、重くて厚い材料をより簡単に切断するための、最もデリケートで用途の広いツールの 1 つです。プラズマ切断は、圧縮空気と水素や窒素などの不活性ガスを細いノズルから高速で押し出すことによって行われます。ガス、高速、および集中圧力領域の組み合わせにより、導電性のイオン化ガスであるプラズマが生成されます。
ファイバーレーザー切断 VS プラズマ切断

ファイバーレーザー切断 VS プラズマ切断

下流産業の需要の向上と高出力レーザーのコストの低下により、レーザー切断アプリケーションの需要は近年急速な成長の兆しを見せています。
一方で、プラズマ切断は6mm以下の板金を切断する際に変形が大きくなりやすく、高い切断精度が要求されます。
一方、レーザー切断には、特に高融点材料、耐熱合金、超硬合金、半導体材料、非金属材料、および複合材料の場合、明らかなプロセス上の利点があります。
ファイバーレーザー切断とプラズマ切断の比較
アイテム ファイバーレーザー切断 プラズマ切断
原理 高出力密度のレーザービームを用いて材料の表面を走査し、材料を非常に短時間で数千~数万℃に加熱し、材料を溶融またはガス化し、溶融またはガス化した材料を基板から吹き飛ばします。高圧ガスでスリット。 酸素または窒素を作動ガスとし、高温高速プラズマアークを熱源として、切断する金属を局部的に溶融すると同時に、溶融した金属を高速気流で吹き飛ばします。細いスリットを形成します。
材料 金属材料、特殊金属材料、非金属材料 炭素鋼、ステンレス鋼、アルミ、銅、鋳鉄、その他の金属材料
切断厚さ 中薄板 中厚板
切削精度 仕上げ加工(0.2mm以内) 荒加工(1mm以内)
スリット幅 非常に小さい (0.2-0.3mm) 小さい
熱影響部 非常に小さい(幅0.1mm) 小さい
プレート変形 非常に少ない 小さい
レーザー切断が一部のパンチ機能を置き換えると、その後の曲げ操作を完了できなくなります。したがって、顧客がレーザー切断機を購入する場合、多くの場合、曲げ機を購入する必要があります。
応用

応用

プラズマ切断は、主に中厚板の切断を中心に、さまざまな金属材料の切断に適しています。プラズマ切断の利点は、切断速度が速いこと、切断溝が狭いこと、熱影響領域が小さいこと、変形が小さいこと、および運用コストが低いことです。プラズマ切断の欠点は、垂直断面の角度が 0.5 ~ 1.5° で、切断が硬化することです。
レーザー切断は主に中薄板の切断に使用され、切断材料の範囲は非常に広い (金属、非金属、セラミック、ガラスなど)。レーザーは高方向、高輝度、高強度の特性を持っているため、レーザー切断速度が速く、加工精度が高く、切断シームが非常に狭く、その後の加工が不要です。
一般的に、レーザーで切断できる材料の範囲はプラズマよりも広いです。薄板切断では、レーザー切断の利点がより明白です。コストの面では、プラズマ切断はレーザー切断よりもはるかに安価です。
安全

安全

プラズマと レーザー切断機 安全に操作するには特別な設備が必要です。プラズマ カッターには、まぶしさ、騒音、ガスから身を守るための個人用安全装備が必要ですが、この技術では、レーザーのように特殊な装備やシステム全体の周囲に安全囲いを設ける必要はありません。
初期費用

初期費用

最もお得な金属加工ショップをお探しなら、初期投資に関してはプラズマに勝るものはありません。ショップ品質の CNC プラズマ カッターは、マシンの種類とサイズ、機能に応じて、$50,000 から $100,000 の間で購入可能です。一方、レーザーははるかに高価です。中古のレーザー カッターは $250,000 程度かかることもありますが、新品のマシンは $300,000 を超えることが多く、$100 万になることもあります。レーザーとプラズマのコストを比較すると、プラズマは圧倒的に初期投資が安価です。
運用費用

運用費用

中厚板切断の分野では、レーザー切断のコストはプラズマ切断のコストよりも大幅に低くなります。プラズマ切断は、厚板分野における主要な切断方法の 1 つです。レーザー切断のコストがプラズマ切断よりも安い理由は 2 つあります。

  1. レーザー切断のための補助装置と補助要員が少なく、固定費が大幅に削減されます。
  2. レーザー切断効率が高くなります。
例として、厚さ 30mm の炭素鋼プレートの切断を取り上げると、12KW レーザー切断の運用コストは 3.05 元/メートル、20KW レーザー切断の運用コストは 1.32 元/メートル、プラズマ切断 (300A) の運用コストは3.13 元/メートルです。その中でも、20KW レーザー切断は、プラズマ切断 (300A) よりも 57.8% の運用コストを節約でき、コスト面で大きな利点があります。
切断コストは中国での価格に基づいて計算されており、価格は国や地域によって異なる場合があります。
レーザー切断とプラズマ切断のコスト比較
原価項目 レーザー切断 (12KW) レーザー切断 (20KW) プラズマ切断(300A)
機器の脆弱な部分 (元/時間) 5 5 70(電極、ノズル、ボルテックスリングなど)
機器の平均消費電力(元/時間) 60 80 80
酸素消費量(元/時) 10 (板厚 > 20mm) 10 (板厚 > 20mm) 12
ハンドリング(1名)+磨き(2名) 0 0 60
穴あけ・位置決め・搬送(3名+機材) 0 0 60
固定費 (元/時間) 65 (75) 85 (95) 282
切断速度 (14mm 炭素鋼) 4m/分 6m/分 3.4m/分
メートルあたりの運用コスト 65/60/4m=0.27元/m 85/60/6m=0.24元/m 282/60/3.4m=1.38元/m
切削速度 (30mm 炭素鋼) 0.41m/分 1.2m/分 1.5m/分
メートルあたりの運用コスト 75/60/0.41m=3.05元/m 95/60/1.2m=1.32元/m 282/60/1.5m=3.13元/m
プラズマ切断の長所と短所

プラズマ切断の長所と短所

一般的な切断方法として、プラズマ切断にも長所と短所があります。

アドバンテージ

中厚板の切断プロセスでは、レーザー切断やフレーム切断よりもはるかに高速な非常に高い切断速度を実現できます。プラズマ切断機の初期設備投資はレーザー切断機よりも低くなりますが、後の段階での維持費はわずかに高くなります。

短所

  • 切断面の垂直性が悪い:切断面の片側に大きな面取りエッジがあり、垂直性が悪い.
  • ドロスの発生が多い:切削加工時に切断面の底にドロスが発生します。その後の工程の品質に影響を与えないようにするために、このスラグを粉砕して除去する必要があり、これも人件費の増加につながります。
  • 有害なガスとアーク光を発生させる: プラズマ切断の原理により、切断プロセス中に発生する有害な粉塵とアーク光が決まります。ただし、この欠点を回避するために、水中プラズマ切断も使用されています。
  • より多くのノズルを消費する: プラズマ切断は後の段階でより多くのノズルを消費し、コストが高くなります。
レーザー切断の長所と短所

レーザー切断の長所と短所

一般的な切断方法と比較して、レーザー切断機にはいくつかの明らかな長所と短所があります。

アドバンテージ

  • 正確なエッジ: ブレードなどの従来の方法で切断すると、バリや粗い表面が見られることが多く、研磨して滑らかにする必要があります。レーザー切断を使用する場合、これは問題ではありません。
  • 切断速度が速い:薄板の切断速度は10m /分に達し、プラズマ切断よりもはるかに高速です。
  • 優れた切削品質: 変形が小さく、表面粗さが小さく、刃先の傾斜が小さい。
  • 高精度: レーザービームは摩耗しません。これにより、精度が向上します。さらに、典型的なレーザーのサイズと高性能コンピューターによって誘導されるという事実により、他の方法では不可能な複雑なデザインの作成が可能になります。位置決め精度は0.05mmに達し、再位置決め精度は0.02mmに達します。
  • 切断材料の広い範囲: 金属を切断できることに加えて、木材、プラスチック、ゴム、PVC、皮革、織物、プレキシガラスなども切断できます。
  • メンテナンスの手間がかからない: 従来の切断方法では、定期的なメンテナンスと刃の研磨が必要です。レーザーではこのメンテナンスが不要で、メンテナンスなしで長期間動作できます。
  • 最大の効率: プロトタイプを作成する場合でも、本格的な生産を開始する場合でも、レーザーを調整したり再加工したりする必要はありません。これにより、製造時に最適な効率が得られます。
  • 高速セットアップ: レーザー切断のセットアップ時間は、他の金属切断技術と比較して比較的高速です。カスタム製造が必要な場合の調整もはるかに簡単です。

短所

  • 高コスト。
  • 初期投資とその後のメンテナンスの両方で、より高いコストが必要になります。
  • 薄板を切断する場合はレーザー切断の方が費用対効果が高くなりますが、厚板を切断する場合は切断効率が低く、品質要件が高くない限りレーザー切断は適していません。
レーザー切断とプラズマ切断の比較

レーザー切断とプラズマ切断の比較

  • レーザーは通常、操作に費用がかかりますが、プラズマ切断にはないレベルの詳細を提供します。したがって、レーザーは詳細を彫刻したり、金属から小さな形状を切り取ったりするのに最適ですが、プラズマはより単純な切断に適しています.
  • プラズマ カッターは、より厚い金属板を切断できます。一般に、プラズマ カッターは厚さ 1.5 インチまでの金属を切断できます。一方、レーザーは、厚さ 0.5 インチのアルミニウム、厚さ 4 分の 3 インチのステンレス鋼、厚さ 1 インチの鋼を切断できます。
  • プラズマは電気を通す材料のみを切断できますが、レーザーは木材、プラスチック、ガラス、その他の材料の切断に使用されてきました。これは、プラズマが光ビームではなく、導電性ガスを使用してカットを作成するためです。
  • レーザーは銅のような反射率の高い素材を切断できないため、このような素材にはプラズマ切断が最適な選択肢となる場合があります。ただし、プラズマは、表面に関係なく、導電性金属を切断できます。
  • レーザー切断の公差はわずか 0.002 インチで、精密な切断や複雑なノッチのある部品に最適です。
  • 当店のレーザーカッターもプラズマカッターもCNC(コンピュータ数値制御)を使って機械を制御しています。これは、プロジェクトを迅速かつ正確に完了することができることを意味します。
プラズマ切断に対するファイバーレーザー切断の利点
アイテム ファイバーレーザー切断 プラズマ切断 ファイバーレーザーの利点
位置決め精度 0.14mm 0.4mm 高い正確性
断面の垂直性 0.2mm(40mm) 5mm(40mm) 仕上げ不要
スリット幅 0.2~1.5mm 2~5mm 資料を保存する
リザーブド エッジとコモン エッジ 3~4mm 10mm 資料を保存する
熱影響部 0.1~0.4mm 0.5~2.0mm 小変形
セクションの品質 優れた、スラグの垂れ下がりが少ない 普通 研磨不要
切断速度(20mm以内) とても早い 普通 高い生産効率
小さな穴をあける 直径の深さの比率: 10-20% 穴あけ不可 ボール盤を保存して転送
面取り 面取り 一般的にはありません 面取り機の節約
作業環境 綺麗 煙が家に充満した 健康と環境保護
ハイパワーレーザー切断機

ハイパワーレーザー切断機

高出力レーザーの普及により、レーザー切断装置は厚さの限界を突破しました。2015年以前は、高出力レーザーの販売台数は非常に少なく、レーザー切断の用途は長い間厚さによって制限されていました。伝統的に、火炎切断は最も広い範囲の板厚を切断でき、50mmを超える速度には明らかな利点があると考えられています。高い加工精度を必要としない厚板や極厚板に適しています。プラズマ切断は、30〜50mmの範囲で明らかな速度の利点があり、非常に薄い板(<2mm)の加工には適していません。レーザー切断では主にキロワットレベルのレーザーが使用され、10mm未満の速度と精度に明らかな利点があります。
近年、高出力レーザーの普及に伴い、レーザー切断装置が中厚板切断市場に徐々に浸透してきました。出力が増加するにつれて、レーザー切断機の切断厚さと効率も向上します。統計によると、20KW ワットのレーザー切断機は、軟鋼とステンレス鋼の最適な切断厚さをそれぞれ 50mm と 40mm に分割しました。
鋼板は一般的に厚さによって薄板(<4mm)、中板(4-20mm)、厚板(20-60mm)、極厚板(>60mm)に分けられます。 10KW レーザー切断機は中板とほとんどの厚板を切断することができ、レーザー切断装置の適用シナリオは中板の分野にまで拡大し続けています。切断材料の厚さの上限を増やすことに加えて、レーザーの高出力により、切断効率も向上し続けます。たとえば、50mm の軟鋼を切断する場合、30,000 ワットのレーザー カッターは 20,000 ワットのカッターよりも 88% 効率的です。
ハイパワーファイバーレーザー切断機の利点
厚さ 15KW(メートル/分) 20KW(メートル/分) 30KW(メートル/分) 効率改善(20kW以上30kW)
8 11 15 22 47%
10 8 11 17 55%
14 5 6 7.5 25%
20 1.5 2.5 4.5 80%
30 0.9 1.2 1.6 33%
40 0.35 0.6 1 67%
50 0.2 0.4 0.75 88%

結論

では、プラズマとレーザーのどちらが優れているのでしょうか。最終的な答えは、切断する材料、切断の種類、予算によって異なりますが、ほとんどの金属加工では、レーザー切断機が明らかに勝者です。レーザーはあらゆる種類の金属と非金属を高品質かつ正確に素早く切断できます。また、近年レーザー カッターの価格が下がり続けています。優れた切断と優れたコストパフォーマンス、そして優れた精度を実現するには、レーザーに勝るものはありません。お客様の要件に最適なレーザー カッターを調査する準備ができたら、今すぐお電話ください。当社の専門家チームがお客様の選択をお手伝いし、お客様の店舗に最適な機械を見つけて、素晴らしい製品を製造できるようにします。
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