Cięcie wodą a cięcie plazmowe: która metoda lepsza

Cięcie plazmowe, laserowe czy wodne? Prawie każdy, kto zajmuje się produkcją metali, spotkał się z tego typu pytaniem. Jednak nie ma precyzyjnej ani pewnej odpowiedzi na zawsze zadawane pytanie. Wszystko zależy od tego, co cenisz najbardziej.

Aby rozwiązać tę trudność, z którą ludzie zawsze się borykają przy wyborze najlepszej opcji, oto przegląd ekonomicznych, a także technicznych właściwości obu rozwiązań w zakresie cięcia metalu.

Podobnie jak w przypadku wielu rzeczy w świecie produkcyjnym, istnieje po prostu więcej niż jeden sposób na cięcie elementów. Odnosi się to szczególnie do cięcia surowca. Dwie z najpopularniejszych technik, to strumień wody i przecinarki plazmowe. Chociaż obie maszyny są znane ze swojej zdolności do bezpośredniego i łatwego przecinania określonych materiałów, jest kilka rzeczy, które odróżniają je zarówno pod względem możliwości, jak i ograniczeń.

Jak działa cięcie strumieniem wody

Cięcie strumieniem wody WaterJet to technika cięcia, która polega na połączeniu wody i ścierniwa, aby łatwo przeciąć materiał wzdłuż określonej ścieżki. Potraktuj to jako erozję przy dużej prędkości.

Ścierniwo, które zwykle jest wprowadzane przez linię do rurki mieszającej, gdzie zwykle spotyka się ze źródłem wody i jest rozpylane pod ogromnym ciśnieniem (ponad 50 000 psi), aby uzyskać drobny strumień tnący.

Następnie dysza porusza się po ścieżce określonej przez podłączone oprogramowanie CNC, z prędkością różniącą się w zależności od rodzaju i grubości materiału.

Jak działa cięcie plazmowe

W tej technice, zamiast wody i ścierniwa, przecinarka plazmowa wykorzystuje gaz i elektryczność. Gaz jest przepychany przez sprężony otwór pod bardzo wysokim ciśnieniem, po czym wchodzi w kontakt z łukiem elektrycznym, który jest przesyłany przez dyszę.

W ten sposób powoduje reakcję, a gaz, którym zwykle jest azot, argon, tlen itp. zostaje podgrzany do określonego stopnia, aby wejść w czwarty stan skupienia.

Plazma jest tak gorąca, że ​​mogłaby stopić się z metalem z dużą prędkością, co spowodowałoby odcięcie nadmiaru materiału, dając umiarkowanie czyste cięcie. Można stosować kilka rodzajów gazów, w zależności od rodzaju i grubości materiału.

Waterjet czy cięcie plazmowe: której metody potrzebujesz i dlaczego?

Najlepiej użyć strumienia wody, ponieważ cięcie strumieniem wody jest zwykle procesem zimnym i nie powoduje nagrzewania ciętego materiału. Oznacza to, że podczas całej operacji cięcia nie powstaje strefa wpływu ciepła.

Jest to uważane za bardzo istotny fakt dla osób pracujących w przemyśle lotniczym, ponieważ przecinarka wodna nie zmienia fizycznego stanu ciętego materiału, ani nawet nie powoduje jego wyginania się pod wpływem ciepła.

Ponadto cięcie materiałów bez strefy wpływu ciepła pomaga również producentom blach. Usunięcie strefy wpływu ciepła oznacza, że ​​cały proces może przejść bezpośrednio od strumienia wody do procesów gwintowania lub spawania bez konieczności eliminowania materiału, na który wpływa ciepło.

To ostatecznie pomaga zmniejszyć nakład pracy i dostarczyć produkt dobrej jakości z szybkością i wydajnością. A ponieważ cięcie strumieniem wody jest tak czyste, nie jest konieczne zmiękczanie lub szlifowanie wokół krawędzi materiału.

Dwie główne techniki cięcia metali, które producenci metali często stosują podczas cięcia materiałów, obejmują cięcie laserowe i cięcie strumieniem wody. 

Jednak w zależności od rodzaju użytego materiału i pożądanego rezultatu warto znać różnice między tymi dwoma metodami.

Plusy i minusy cięcia strumieniem wody:

Plusy:

• Potrafi wyciąć prawie wszystko
• Nie generuje żadnej strefy wpływu ciepła, metoda jest dobra do cięcia materiałów wrażliwych na ciepło.
• Nie wydziela niebezpiecznych oparów ani odpadów.
• Zapewnia bardzo dokładne cięcie
• Działa bezbłędnie nawet na szorstkich powierzchniach i płytkach wielkoformatowych

Wady:

• Materiały ścierne są kosztowne.
• Proces cięcia generuje dużo hałasu, jeśli nie jest wykonywany pod wodą.
• Ma niską prędkość cięcia dla większości metali.

Plusy i minusy cięcia plazmowego:

Plusy:

• Może ciąć szeroką gamę metali.
• Łatwy do nauczenia i obsługi.
• Większa prędkość cięcia.
• Świetna jakość otworu.

Wady:

• Wytwarza ogromne strefy wpływu ciepła.
• Jest mniej dokładny w porównaniu do strumienia wody.
• Może powodować mikropęknięcia niektórych metali podczas procesu cięcia.
• Wytwarza trujące opary.

Wybór między cięciem strumieniem wody a cięciem plazmowym

Wybór opcji pomiędzy cięciem strumieniem wody a cięciem plazmowym sprowadza się do zastosowań klienta, tolerancji, budżetu i wymagań.

Można ocenić inne aspekty, ale dla uproszczenia skoncentrowanie się na zastosowaniach klienta, wydajności, tolerancji i kosztach operacyjnych doprowadzi dyskusję do właściwego rozwiązania. Spójrz więc na poniższe statystyki obu maszyn, aby wiedzieć, który najlepiej wybrać.

Statystyki strumienia wody

• Materiały, które można ciąć strumieniem wody to stal, stal nierdzewna, skóra, kompozyty, kamień, płytki, szkło, żywność, papier, aluminium, tekstylia, guma, pianka, tworzywa sztuczne. Potrafi ciąć praktycznie każdy materiał.
• Strumienie wodne zwykle są w stanie przeciąć metal o grubości od około 6 cali do 18 cali na większości materiałów.
• Strumień wody jest zwykle techniką cięcia na zimno erozji, która nie wytwarza strefy wpływu ciepła (HAZ) ani żadnych naprężeń mechanicznych na materiale (bardzo ważne w przemyśle lotniczym).
• Tworzy gładką krawędź – nie wymaga dodatkowej obróbki materiału.
• Potrafi tworzyć szczegółowe cięcie – można tworzyć skomplikowane kształty.
• Może to być również nieco niechlujny proces cięcia.

Statystyki plazmy

• Materiały, które można ciąć za pomocą przecinarki plazmowej, obejmują stal miękką, stal węglową, miedź, stal nierdzewną, aluminium i inne metale.
• Przecinarka plazmowa może być używana do metalu, który jest w dowolnym stanie (zardzewiały, pomalowany lub potarty).
• Większość wydajnego procesu cięcia stali ma zwykle grubość od 1/4 cala do 2 cali.
• Obejmuje grubości od 2 do 3 cali, w zależności od materiału.
• W celu usunięcia żużla wokół strefy wpływu ciepła (HAZ) może być wymagane pewne tarcie; Plazma o wysokiej rozdzielczości zmniejsza ilość żużla.
• Przecinarki plazmowe są wysoce zautomatyzowane, co czyni je bardzo łatwymi i prostymi w obsłudze dla operatora.
• Jakość i dokładność cięcia nie są tak szczegółowe, jak w przypadku cięcia strumieniem wody.

Wniosek

Nie ma jednoznacznego zwycięzcy, gdy trzeba wyłonić to, co najlepsze wśród wycinarek wodnych i plazmowych. Ponieważ w grę wchodzi zbyt wiele zmiennych, które musisz ocenić przed wybraniem którejkolwiek z nich.

Zmiana struktury w okolicach miejsca cięcia jest częstym efektem stosowania metod cięcia termicznego, takich jak cięcie laserowe. W niektórych przypadkach może to być istotne, szczególnie jeśli wpływa to na funkcjonalność lub wygląd końcowego produktu.

Na przykład, w przypadku projektowania elementów maszynowych, ważne jest utrzymanie określonej struktury na powierzchniach roboczych, które muszą być odporne na ścieranie lub wytwarzać określony efekt tarcia. W takiej sytuacji konieczne jest minimalizowanie zmiany struktury materiału, aby zapewnić właściwą funkcjonalność końcowego produktu.

W przypadku elementów dekoracyjnych lub wykończeniowych, takich jak biżuteria, ozdoby lub elementy architektoniczne, zmiana struktury może mieć znaczenie w kontekście estetyki i wyglądu końcowego produktu. Zmiana struktury może wpłynąć na jakość powierzchni, co może być niepożądane w tych przypadkach.