Свяжитесь с Чжоусяном
Зайдите сегодня в любой цех по производству конструкционной стали, и вы услышите те же дебаты: лазерная резка или плазменная резка лучей H?
Каждая технология резки имеет свой собственный набор преимуществ и недостатков, которые позволяют ей успешно скосить полотно, прорезать колонну и просверлить отверстия во фланце. Однако они обеспечивают эти надрезы очень по-разному, с разными уровнями затрат и с очень разным качеством кромок. Это руководство отделяет шумиху от реальности, предоставляя данные о реальных допусках, общие показатели стоимости владения и методологию, разработанную специально для принятия решения о балке H и других работах по стали конструкции.
Лазерная и плазменная резка H-лучей: краткий обзор
Прежде чем мы перейдем к специфике отдельных размеров, мы рассмотрим, что непосредственно требуется производителю. Эта диаграмма охватывает измерения, которые имеют наибольшее значение при изготовлении стальных балок, W-образных сечений и форм конструкционной стали. При сравнении двух технологий резки: плазменная резка использует высокотемпературную дугу, тогда как лазерная резка использует сфокусированный световой луч. Оба резца могут резать проводящие металлы, хотя каждый из них способен резать разные диапазоны толщины с разными допусками.
| Критерий | Волоконно-лазерная резка | Плазменная резка |
|---|---|---|
| Размерная толерантность | ±0,10 мм (ISO 9013 Range 12) | ±0.50,6 мм (ISO 9013 Диапазон 24) |
| Ширина ЗТВ | 0.1 — 0,5 мм 0,10 0,5 мм | 0.5 (диск.52.3 мм) |
| Практическая максимальная толщина (фланц) | 20 — 25 мм (6 15 кВт); 50+ мм (30 кВт+) | 50 — система 1 60 мм (зависит от системы) |
| Шероховатость поверхности реза (Ra) | ~13,7 мкм (≤12 мм) | Типично ~26,6 мкм |
| Ширина Керфа | 0.1 — 1,0 мм | 1.5 — мм 5 мм |
| Эксплуатационная стоимость/месяц (полная продукция) | ~$20 000 (система 40 кВт) | ~$20 000 (система 300 А) |
| Линейный выход/месяц | ~38 000 м (40 кВт) | ~19 000 м (300 А) |
| Капитал Инвестиции | $250,0000 北$600,000+ (структурная система) | $175,0000 北$225,000 (XPR300 полный) |
| Период окупаемости (типичный) | ~5 лет | ~2 года или меньше |
| Мельничная шкала/допуск ржавчины | Требуется чистая, без чешуи поверхность | Прорезает окалину мельницы, ржавчину, покрытия |
| Соответствие AISC 360-22 | Да (оба метода явно разрешены) | Да (оба метода явно разрешены) |
Фонтес-дос-дадос: Descrição geral do Hypertherm XPR300; Гиа-дос-лазер плазменная IPG-фотоника; AISC 360-22 seção M2.
Точность и допуски резки: насколько точен каждый метод для конструкционной стали?
В реальных условиях, не существует такого понятия, как допуск размеров, как абстракция, Когда ваша команда магазина сверлит отверстия болтов через H-образную балку, или разметки скосов подготовки сварного шва на фланце колонны, допуск размеров означает разницу между соединением, которое подходит вместе в поле - или нужно перефабриковать ISO 9013:2017 9 стандарт, регулирующий геометрию термической резки/допуски качества - предлагает лучший эталон яблок-к-яблокам на этом этапе игры для сравнения результатов плазмы и лазерной резки.
| Метрический | Волоконно лазерный резак | плазменный резак HD (XPR300) | Стандартная плазма |
|---|---|---|---|
| Диапазон качества ISO 9013 | Диапазон 1 — 2 | Диапазон 2 (диапазон 2) 3 | Диапазон 35 |
| Допуск по размерам (10 — 35 мм) | ±0,10 мм | ±0.2 (80 мм) ±0.20.5 мм | ±0,6 мм+ |
| Позиционная точность | ±0,05 мм | ±0.2 (диск. ±0.20.4 мм) | ±0.5 — 1,0 мм |
| Зона теплового воздействия | 0.1 — 0,5 мм 0,10 0,5 мм | 0.5 — 1,5 мм | 1.0 (1.0) 2.3 мм |
| Ширина Керфа | 0.1 — 1,0 мм | 1.5 — мм 3 мм | 2 — мм |
Разница в ЗТВ важна с точки зрения микроструктуры. в статье 2021 года, опубликованной в журнале Journal of Physics (IOP Science), в которой сравнивались лазерная лучевая, кислородная и плазменно-дуговая резка на образцах конструкционной стали, количественная шероховатость поверхности Ra составила 13,7 м для лазера по сравнению с 26,6 м для граней плазменной дуги и лазера была почти в два раза гладче. На высокопрочных марках, таких как S355 или S460, плазменная резка может вызвать пики твердости ЗТВ примерно до 850 HV подповерхности, пластичность ударных кромок и устойчивость к ударной вязкости надреза в соединениях с усталостной нагрузкой, тогда как лазерная резка удерживает ЗТВ ниже 0,5 мм даже при полной скорости производства.
💡 Совет профессионалов
В случае отверстий для болтов в конструкционной стали, АИСЦ 360-22 позволяет, если разрез был обеспечен термической резкой (плазменной, лазерной или газовой плазмой), любое отверстие в обычной стальной конструкции при условии, что шероховатость ниже или равна 1000 дюймов (25 м), а глубина выемки ниже 1/16 дюйма. (2 мм). Лазерная и плазменная резка могут достичь этого с помощью соответствующей установки.
Толщина материала: какие размеры H-образного луча обрабатывает каждая технология
Возможность разрезать толстые конструктивные секции наиболее различна по сравнению с плоскими листовыми работами Типичные конструктивные широкополочные секции (серия W8 W14, наблюдаемая в большинстве коммерческих конструкций) имеют толщину фланцев в диапазоне примерно 8 мм для меньших секций до 55+ мм для тяжелых колонн W 14. Волоконно-лазерные системы средней мощности не имеют проблем в нижней части диапазона.
Для тяжелых конструктивных секций формулы разные.
| Система | Практический Макс (углеродистая сталь) | Порог качества | Покрытие H-Beam |
|---|---|---|---|
| Волоконный лазер 6 10 кВт | 20 — 25 мм | Лучшее качество ≤12 16 мм | Lightmedium (W8 (W12 свет) |
| Волоконный лазер 1520 кВт — Волоконный лазер 1520 кВт | 40 — 50 мм | Хорошее качество ≤25 ≤250 мм | Средние срезы (большинство средних средов W10 (W14) (большинство средних W10) |
| Волоконный лазер 3060 кВт — Волоконный лазер 3060 кВт | 80 — 200 мм | Качество продукции ≤50 ≤80 мм | Тяжелые секции, высокие капитальные затраты |
| Плазма HD (XPR300) | 50 мм | Качество X-определения на протяжении всего процесса | Средние разделы |
| Плазменный HPR800XD | 160 мм | Качество продукции ≤100 мм | Все конструктивные секции, включая тяжелый W14 |
Очень хорошо опубликованный кроссовер появился в индустрии резки: качество лазерного волокна вырезать выше 12-16 мм толщины снижается как более грубая поверхность отделки, больше дросс, и больше работы для чистых краев.Под этим уровнем лазерная резка предлагает более чистый вырезать продукт с более жестким размерным контролем по сравнению с плазменными резаками. выше этого уровня толщины, HD плазменная резка начинает сужать разрыв в качестве, оставаясь при этом самой дешевой системой выреза на более толстом материале.
19-КРАТНОЕ Важный
Качество лазерной резки волокна сильно зависит от чистого листа без накипи и ржавчины для обеспечения стабильного качества резки. Согласно Сварочный дайджест AWS (май 2024 г.), запас должен быть бисера струйной или химически очищен перед поставкой структурной лучевой мельницы для наилучшего долгосрочного качества волокна. магазины, которые используют плазменную резку могут разрезать любую металлическую поверхность — покрытую или загрязненную прокатной окалиной, ржавчиной или краской.
Производители, которые используют лазерную резку для детального копирования шаблонов и бевел профилирования и используют плазменную резку для тяжелого сечения через этот сплит-подход, идеальный для эффективной резки крупнообъемных программ из конструкционной стали.
Качество резки и отделка кромок: что делает сварку лучше?
В зависимости от марки конструкционной стали и формы вырезанной части, отделка выреза не закончена до тех пор, пока не будет закончено соотношение кромки к сварке - стоимость шлифования должна быть включена в линию стены, где плазменная вырезанная колонна оценивается в ваших оценках. эти экономические расчеты быстро становятся важными при выборе между волоконным лазером и кислородной плазмой HD для толстой стальной конструкции фланца, полотна и детальной резки.
Что имеет значение: ЗТВ и загрязнение азотом
HD (кислородная) плазма создает имплантированные азотом островки и полосы нитрида границы зерна на кромках среза, что может вызвать пористость сварного шва, когда эти кромки сварены с FCAW или SMAW. Современные плазменные системы X-Definition значительно уменьшают или устраняют опасность4 сварки через эти полосы, и предлагают заявленное качество кромки, которое “абсолютно минимизирует или полностью исключает вторичную обработку” sandblasting, шлифование и т. д. на участках толщиной более 1/4″, согласно рекомендациям по продажам группы Hypertherm и устранению проблем с качеством кромки. Газовая смесь плазменной горелки, конфигурация сопел и марка стали определяют критичность кромки.
- кромки лазерного реза: Ra22lnm, HAZ 0,1-0,5 мм, прорезь 0,1-1 мм (-16 мм однопроходной реза) цех готов
- Плазма HD (O2): Ra 34nlm, ЗТВ. 0,7-3,0 мм, прорезь 1,5-6 мм - вторичное шлифование кромок может потребоваться в критических зонах сварки
- лазерная скрайбинг заменяет меловые линии и мыльный камень точными постоянными маркировками - одноэтапный процесс
- плазменная резка с ЧПУ с управляемым компьютером траекторией горелки на толстом полотне, фланце и заготовке сварного шва разрезы в несенсибилизированной стали 3 — 25 мм обеспечивает необходимую пропускную способность там, где вторичное шлифование кромок является экономичным шагом в общей стоимости готовой конструкции
Распространенная ошибка: скрытая стоимость измельчения
Возможно, менее учитываемые на бумаге, но более дорогостоящие в дальнейшем, магазины, которые переходят с лазера на плазму для снижения затрат на капитальное оборудование, часто не учитывают затраты на рабочую силу с задержкой плазменного преодоления, прорезей и вырезов полотна, которые необходимо шлифовать до AWS D1.1. Стандарты подготовки сварных швов. Эта вторичная операция может стоить 15-30 минут на лучевое соединение в часы прямого цеха - амортизированные затраты, не учитываемые в линейке активов сравнения затрат, но это реальность сравнения затрат на плазменную и лазерную резку, скрытая в прямой линии рабочего времени.
Эксплуатационные расходы и рентабельность инвестиций: общая стоимость владения магазинами H-Beam
Стоимость лазерной системы представляет собой большую разницу в размерах от стоимости плазменной системы, изменение эксплуатационных расходов в одном и том же размерном показателе часто меньше, а годовая разница в размерах часто больше!
3–4×
Дороже
Лазер против плазмы (столица)
Лазер против плазмы (столица)
2×
Больше линейного вывода
Лазер по той же ежемесячной цене
Лазер по той же ежемесячной цене
~2 года
Типичная плазма
Период окупаемости
Период окупаемости
~5 лет
Типичный Лазер
Период окупаемости
Период окупаемости
Как показано в Сравнение IPG Photonics Laser и плазмы, 40 кВт волоконно-лазерная система и система плазменной резки 300 А работают примерно $20,000 в месяц при использовании магазина 100%. Разница в том, что лазерная система разрезает около 38,000 метров в месяц против примерно 19,00 метров для плазменной системы, что, как только вы преодолеете более высокий барьер капиталовложений, лазерная резка при использовании магазина 100% удваивает пропускную способность по сравнению с плазменными резаками, что эквивалентно ежемесячным расходам.
| Коэффициент стоимости | Волоконно-лазерная система | Плазменная система HD |
|---|---|---|
| Капитальные вложения (структурные) | $250,0000 北$600+ | $175,0000 北$225,000 (XPR300 полный) |
| Расходная стоимость в час | Низкий (линза/сопло: месяцы жизни) | Выше (электрод/сопло: 112 (hr arc-on life; ~1TP44 北TP4T27 каждый) |
| Вытягивание мощности (тотальная система) | ~45 — лазер 75 кВт (15 20 кВт) | ~50 (103 кВт (170 — 300 А система) ~50 (103 кВт) |
| Ежемесячная эксплуатационная стоимость (полная продукция) | ~$20 000 (40 кВт) | ~$20 000 (300 А) |
| Стоимость вторичного измельчения | Низкий (края лазера обычно готовы к сварке) | Переменная (зависит от материала, газа, критичности кромок) |
| Типичный срок окупаемости | ~5 лет | ~2 года или меньше |
Сравнение капитальных и эксплуатационных затрат: Hypertherm XPR300 по сравнению с волоконным лазером; IPG Фотоника; Эксплуатационные затраты на гипертерм
💡 Структура ТШО
Чтобы точно сравнить стоимость владения вашей системой резки H-образной балки, рассмотрите возможность включения следующих затрат: капитал машины + установка, расходная стоимость одного реза, стоимость электроэнергии в соответствии с вашим местным тарифом, шлифовальный труд (при необходимости), стоимость предварительной очистки (лазер) и стоимость мощности по почасовой ставке вашего магазина. Магазины с большим объемом, которые обрабатывают более 300 лучей в неделю по производственным ценам, часто обнаруживают, что лазерная система может предложить более короткий период окупаемости, чем в среднем по отрасли, в 5 лет.
Что выбрать? Основа принятия решений для производителей H-образной балки
Дело в том, что оборудование для лазерной и плазменной резки встречается в разных точках структуры производственного бизнеса; и что лучше всего подходит для вашего магазина, зависит от веса вашего участка, объема, пороговых значений качества и ситуации с капиталом. Вот как думать о лазерных системах по сравнению с системами плазменной резки, исходя из того, что на самом деле определяет, какая система имеет смысл для изготовления конструкций:
| Ваша ситуация | Выберите лазерную резку | Выберите плазменную резку |
|---|---|---|
| Толщина фланца | В первую очередь ≤20 мм (системы средней мощности) | Последовательно >20 мм или смешанные тяжелые профили |
| Требование подготовки сварного шва | Плотные допуски на сварку, требование отсутствия шлифования | Стандартные структурные сварные швы; шлифование приемлемо |
| Капитальный бюджет | Может поддерживать $250,000 — стоимость системы $600+ | Предпочитаем $175,0000 — $225,000 вход точка более низкая стоимость по сравнению с лазерными системами, более быстрая окупаемость |
| Материальное состояние | Чистые, предварительно продутые или безмасштабные балки | Балки, доставляемые мельницей, со шкалой, ржавчиной или краской |
| Приоритет вывода | Максимальная пропускная способность, выход 2× против той же самой плазмы | Более быстрая рентабельность инвестиций, более низкая стоимость входа |
| Дополнительные функции | Скрибирование макета, маркировка, профилирование скоса за один проход | Тяжелый преодоление, резка скоса с высокой скоростью, допуск на весы |
Интересно отметить, что крупнейшей в отрасли изготовления конструкций установленной базой в оборудовании для обработки Н-луча остаются роботизированные системы плазменной резки, такие как PythonX и BeamCut. по данным Lincoln Electric, Anderson Steel совершила переход от простого роста с 40 лучей в день до более 100 лучей в день после установки плазменного робота PythonX, представляющего более 150%, производство увеличивается и масштабируется для реализации 1500-тонных проектов, где ранее магазин обрабатывал 50-100-тонные проекты. Этот пример демонстрирует вид производства, разблокированный методами плазменной резки, может осуществляться на выходной стороне реестра.
💡 Для гибридных магазинов
Многие производители средних конструкций работают плазменной резки для обработки тяжелых секций и большого объема преодоления трудностей и имеют специальный лазерный режущий станок средней мощности для легких секций, шаблонов отверстий и детальных деталей, требующих жесткого допуска. Этот разделенный рабочий процесс позволяет каждой режущей системе функционировать там, где она выполняет наилучшую удобную настройку при настройке капитала, доступного для двух систем.
Об этом сравнении
После более чем десятилетней работы над проектированием систем лазерной резки H-лучей для конструкторов, Чжоусян столкнулся с обеими сторонами процесса сравнения в повседневной практике. этот обзор сравнения опирается на опубликованные отраслевые данные от AISC, AWS, Hypertherm и IPG Photonics, а не на наши собственные претензии, потому что истинное решение производителя включает в себя движущие факторы, которые можно проверить по проверяемым числам. Если ваш магазин рассматривает возможность определения размера мощности для поддержки обработки H-образного луча, знайте, что возможности толщины и потребности в подготовке сварного шва вашего набора работ говорят вам больше, чем общее сравнение.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Лазерная резка лучше плазмы для резки H-лучей?
Ответ — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — ответ — — — — — — — — 2)
Для фланцев ≤20 мм лазер выигрывает с точностью (±0,10 мм против ±0,5 мм), шириной HAZ (0,10.5 мм против 0,5 мм против 0,52,3 мм), а также чистотой кромок, что типично, без предварительного сварного шлифования. Выше 25 мм, плазма высокой четкости остается доминирующим методом производства H-луча во всем мире.
Вопрос: Насколько толстой стали может прорезать плазменный резак?
Показать —
Промышленные системы плазменной резки широко варьируются по силе тока. для резки конструкционной стали на 25 мм и выше с качественными надрезами, Hypertherm XPR300 (300 A) является способной системой, с производительностью до 50 мм. X-Definition качество надрезов доступны до 50 мм с высокой четкости Hypertherm 300 A системы. плазменная система HPR800XD, при полной силе тока, может разрезать конструкционную сталь до 160 мм с серьезными надрезами выше этого. типичное качество изготовления конструкционной стали (на AWS D1.1) указано на углеродистой стали на уровне 25-50 мм. для практической резки H-лучевого фланца большинство плазменных систем высокой четкости будут охватывать весь диапазон желаемых тяжелых профилей конструкционной стали (от W8 до W14 тяжелых).
Вопрос: В чем разница между лазерной и плазменной резкой?
Детали の
Лазерная резка использует сходящийся световой луч, усиленный через подачу волокна к режущей головке; и плазменная резка (сфокусированная газовая струя, нагревающая материал, и воздуходувка, продувающая его) может дать аналогичный диапазон допусков. в отличие от плазмы, лазерная резка может точно вырезать отверстия и вырезать крутые углы до допусков 0,10 мм, создавая очень маленький “f” (ширина выреза). При рабочей температуре 20 000+ °C плазменная дуга может достигать аналогичных уровней точности (с современными системами высокой четкости), но требует чистого, безмасштабированного металла для качественных резки, и сталкивается с более высокими капитальными затратами при более медленных коэффициентах окупаемости, чем лазерные резцы.
Вопрос: Получает ли плазменная резка чистые кромки для сварки конструкционной стали?
Ответ — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — ответ — — — — — — — — 2)
Качество кромок зависит от вашей плазменной технологии, выбора газа и состояния материала. Современные плазменные системы высокой четкости, такие как Hypertherm XPR300, работающий кислород, встречаются с вашими плазменными технологиями, которые AWS C4.1-77 Образец 3 (Ra ≤25 мкм), делая их готовыми к сварке на 6 мм и более тяжелой углеродистой стали без измельчения. Старые традиционные плазменные системы, особенно те, которые используют азот, часто производят дросс, надрез и поверхностные оксиды, которые требуют измельчения, прежде чем любой структурный сварной шов сможет пройти проверку AWS D1.1. На структурных фланцах H-образного луча толщиной 1220 мм разница между плазменной кромкой высокой четкости и обычной плазменной кромкой может добавить 1530 секунд времени измельчения на разрез, что быстро сочетается с работой с большим объемом. Волоконный лазер, напротив, последовательно обеспечивает Ra ≤12,5 мкм на мягкой стали до 20 мм, прочно помещая его в зону отсутствия грайнд во всем диапазоне от светло-медиальных структурных секций.
Вопрос: Станок для плазменной резки дешевле в эксплуатации, чем лазерный резак?
Показать —
Ежемесячные эксплуатационные расходы плазменной системы высокой четкости 300 А по сравнению с волоконной лазерной трубкой мощностью 40 кВт стоят примерно столько же: эксплуатация системы до максимальной мощности обходится немного дешевле, чем $20 000/месяц. Плазменная система имеет значительно меньшие первоначальные капитальные вложения (~ в 3-4 раза дешевле) с более коротким периодом окупаемости (~ 2 года по сравнению с ~ 5 годами для лазера), но система имеет значительно более высокую стоимость части почасового износа (наборы электродов и сопел длятся всего 1-2 часа дугового времени по сравнению с временем жизни лазерной оптики в месяцы). При более высоких первоначальных капиталовложениях, но минимальных затратах на изнашивание деталей лазер очень экономичен при изготовлении газовых лучей за счет сравнения стоимости нарезки метра, работа лазера дает примерно вдвое большую производительность при тех же ежемесячных эксплуатационных затратах.
Вопрос: Могут ли станки для лазерной резки волокон обрабатывать полные профили конструкции H-образной балки?
Детали の
Да, определенные экземпляры. производственная система лазерной резки волокон с 3-D поворотной системой патрона специально для структурных профилей может обрабатывать только H-лучи, I-лучи, канальную сталь, угловую сталь и коробчатые секции в одном цикле нагрузки, выполняя преодоление, сверление отверстий, вырезы полотна, срезы скоса и скрайбирование все за один раз. Когда фланцы секций находятся на рынке мощности лазера для волоконных лазерных систем, обычно блок мощностью 6-15 кВт, 20-25 мм, обычно проще использовать выбор волоконного лазера, чем альтернативный плазменный метод, если требуется трехмерная обработка.
Системы с более высоким энергопотреблением могут выдерживать до 50+ мм.
Представьте себе систему лазерной резки H-образного луча для вашего магазина
Чжоусян инженеры H-beam и профильные лазерные режущие станки для фабрикаторов, которые разрезают секции от 8 мм до 50+ мм. Свяжитесь с нами сегодня о правильной системе резки для смеси и объема вашего сечения.
Ссылки и источники
- ISO 9013:2017 い Термическая резка: Классификация и геометрические допуски на качество Международная организация по стандартизации
- AISC 360-22 Раздел M2 — Часто задаваемые вопросы по резке и отделке стали Американский институт стального строительства
- Американский институт стального строительства AISC FAQ 2.4 — отверстия для болтов Методы размещения отверстий для болтов производство13.5 1. Ролики 45o 13.5 2. Правило сетки 13.6 3.Diamask 13.9 4. Профилирование 13.13 5. Огнерезное производство 14.2.13 Существуют различные методы цеха для размещения отверстий для болтов. Производство показано на рисунке 13.4.
- Волоконно-лазерная резка против плазменной резки при производстве металлов (май 2024 г.) wws Сварочный копатель
- XPR300: жизнеспособная альтернатива волоконно-лазерной резке –
- Эксплуатационные затраты на автоматизированную плазменную резку –
- Лазерная резка против плазменной резки: современное руководство ИПГ Фотоника
- Сравнение лазерной лучевой, кислородной и плазменно-дуговой резки - Серия конференций Journal of Physics, IOP Science, 2021
- Изучите микроструктуру конструкционной стали после термической резки (2016) 北 — ScienceDirect / Journal of Physics: Conference Series
- Anderson Steel: практический пример технологии PythonX ѕринц ћикр
