ESAB Kunnskapssenter.

Hva er beste metode for skjæring av stålplate

30/09/2013

Oksygenskjæring, plasmaskjæring, laserskjæring eller vannstråle

Det finnes mange metoder for skjæring av ulegerte stålplater, og noen av disse passer godt til automatisering, andre ikke. Noen metoder passer til tynne plater, noen til tykke plater. Noen er raske, andre er langsomme. Noen er billige, noen er dyre. Og noen er nøyaktige, mens andre er unøyaktige. Denne artikkelen ser raskt på fire primærmetoder brukt på CNC-formskjæringsmaskiner, sammenligner hver prosess mht. sterke og svake sider, og nevner deretter noen få kriterier som kan brukes i avgjørelsen av hvilken prosess som er best til ditt bruk.

Oksygenskjæring

Oksygenskjæring med brenner, eller glammeskjæring, er den desidert eldste skjæreprosessen som kan brukes på ulegert stål. Den anses som en enkel prosess, og utstyret og slitedelene er forholdsvis billige. En oksygenskjærebrenner kan skjære gjennom svært tykke plater, og er kun begrenset av oksygenmengden som kan leveres. Det er ikke uvanlig å kunne skjære gjennom stål som er fra 36 tommer opptil 48 tommer tykt med en oksygenskjærebrenner. Men når det gjelder formskjæring i stålplater, gjøres mesteparten av arbeidet på plater som er 12 tommer eller tynnere.

Når oksygenskjærebrenneren er riktig justert, gir den en jevn, vinkelrett skjæreoverflate. Det er litt slagg på bunnkanten, og toppkanten er kun litt avrundet fra forvarmingsflammene. Denne overflaten passer godt til mange bruksområder, uten behov for mer behandling.

Oksygenskjæring er ideell for plater tykkere enn 1 tomme, men kan med noen få problemer, brukes på plater med en tykkelse helt ned til 1/4 tomme. Det er en forholdsvis langsom prosess, med 20 tommer per minutt på 1 tomme materiale. En annen stor fordel med oksygenskjæring er at du enkelt kan skjære med flere brennere samtidig, og dermed mangedoble produktiviteten.

Plasmaskjæring

Plasmaskjæring er en god metode for skjæring i stålplater, fordi den går mye raskere enn oksygenskjæring. Ulempen er dårligere kvalitet på kantene. Det er her plasmaskjæringen er vanskelig. Kantkvaliteten har et "sweet spot" som avhengig av skjærestrømmen, vanligvis er fra 0,25 opptil 1,5 tomme. Den generelle kvaliteten på den firkantede formen begynner å bli dårligere når platen er svært tynn eller svært tykk (utenfor tommeverdiene nevnt over), selv om jevnheten og slaggytelsen fortsatt er ganske god.

Utstyr til plasmaskjæring kan være ganske dyrt sammenlignet med en oksygenskjærebrenner, siden et komplett system krever strømforsyning, vannkjøler (på systemer over 100 ampere), en gassregulering, brennerledninger, tilslutningsslanger og -kabler samt selve brenneren. Men den økte produktiviteten ved plasmaskjæring sammenlignet med oksygenskjæring dekker kostnadene på systemet i løpet av kort tid.

Du kan plasmaskjære med flere brennere samtidig, men den ekstra kostnaden begrenser dette vanligvis til to brennere. Noen kunder velger likevel tre eller fire plasmaskjæresystemer på én maskin, men dette er vanligvis store produsenter som skjærer høye volum av like deler for å opprettholde en produksjonsserie.

Laserskjæring

Laserskjæringsprosessen passer til skjæring i ulegert stål som har en tykkelse opptil cirka 1,25 tomme. Når tykkelsen er mindre enn 1 tomme, må alt være helt perfekt for at ting skal fungere godt, inkludert materiale (stål i laserkvalitet), gassrenhet, dysetilstand og strålekvalitet.

Laserskjæring er ikke en spesielt rask prosess, fordi det på ulegert stål stort sett er en brenneprosess som utnytter den ekstreme varmen fra en fokusert laserstråle i stedet for en forvarmingsflamme. Derfor er hastigheten begrenset av hastigheten i den kjemiske reaksjonen mellom jern og oksygen. Laserskjæring er imidlertid en svært nøyaktig skjæremetode. Den lager en svært smal snittbredde og kan derfor skjære helt presise konturer og nøyaktige små hull. Kantkvaliteten er vanligvis svært god, med ekstremt små takker og linjer, svært rettvinklede kanter og lite eller ingen slagg.

En annen positiv faktor med laserskjæremetoden er pålitelighet. Levetiden på slitedeler er svært lang, og maskinautomatikken svært god, og dermed kan mange laserskjæringsjobber utføres døgnet rundt. Se for deg å laste en 10 x 40 tommers plate i 1/2" stål på bordet, trykke på Start-knappen og deretter gå hjem. Når du kommer tilbake neste morgen, kan du ha hundrevis av deler som er ferdigskjært og klare til å lastes.

Pga. kompleksiteten i strålen, egner ikke CO2-lasere seg til skjæring med flere hoder på samme maskin. Dette er imidlertid mulig med fiberlasere.

Vannjetskjæring

Vannjetskjæring egner seg også godt til skjæring i ulegert stål og gir et jevt og svært nøyaktig kutt. Nøyaktigheten er større ved vannjetskjæring sammenlignet med laserskjæring, fordi jevnheten på kanten kan bli bedre og der ikke er noen varmepåvirkning. Dessuten begrenses ikke vannjetskjæringen i tykkelse slik som laser- og plasmaskjæring gjør. Den praktiske begrensningen på vannjetskjæring er cirka 6 til 8 tommer som en følge av skjæretiden på den tykkelsen samt at vannstrålen har en tendens til å endre retning.

Ulempen med vannjetskjæring er driftskostnadene. Utstyrskostnader er vanligvis litt høyere enn ved plasmaskjæring pga. den høye kostnaden ved kjøp av en trykkøkningspumpe, men likevel lavere enn ved laserskjæring. Timeskostnaden for vannjetskjæringen er imidlertid mye høyere, i hovedsak på grunn av utgiften til granatslipemiddelet som brukes i skjæringen.

Vannjetskjæring egner seg også godt til skjæring med flere hoder, og dette kan også gjøres med en enkel trykkøkningspumpe. Men hvert ekstra skjærehode krever ekstra vanngjennomstrømning, og dette krever enten større pumpe eller mindre åpning.

Beslutningsfaktorer

Så, hvordan tar du en god beslutning for hvilken metode du skal bruke?

1. Start med tykkelse:

  • Tynnere enn 0,080 tommer, bruk laserskjæring.
  • Tynnere enn 0,125 tommer, bruk plasma- eller laserskjæring.
  • Tynnere enn 0,250 tommer, bruk vannjet-, plasma- eller laserskjæring.
  • Over 8 tommer, bruk oksygenskjæring.
  • Over 2 tommer, bruk oksygen- eller vannjetskjæring.
  • Over 1,25 tommer, bruk plasma-, oksygen- eller vannjetskjæring.

2. Vurder krav til nøyaktighet og kantkvalitet:

  • Kan du godta kantkvaliteten som plasmaskjæringen gir? De fleste produksjoner fra stålplater kan helt fint sveises ved bruk av plasmaskjæring.
  • Kan du godta varmeeffektsonen fra oksygen-, plasma- eller laserskjæring? Hvis ikke, benytt vannjetskjæring.

3. Vurder hva som er viktigst: Produktivitet eller kostnader?

  • Hvis produksjonsraten er viktigst, skal du ikke bruke vannjetskjæring.
  • Hvis lav startinvestering og lav driftskostnad er viktigst, bruk oksygenskjæring.

Hvis både produktivitet og kostnader er viktig:

Toleranse for sekundære tiltak

  • Kan du tåle sporadisk slagg i bunnen av platen? Hvis ikke, bruk vannjet- eller laserskjæring.
  • Krever sekundære arbeidsoppgaver hull som er helt runde? Hvis ja, bruk vannjet- eller laserskjæring.

Flere verktøy

Egner delene seg til å bli kuttet med to brennere, 4 brennere eller flere? Hvis ja, foretrekkes oksygenskjæring fremfor plasma- eller laserskjæring. Det er mulig å skjære med flere plasmabrennere, men det blir dyrt når du tar startinvesteringen for alt utstyret med i beregningen. Med vannjetskjæring kan flere vannjetskjæringsdyser kjøres med én enkel trykkøkningspumpe, hvis du kjøper en pumpe med høy nok strømning til flere hoder. Laserskjæring har vanligvis blitt begrenset til ett enkelt skjærehode, selv om fiberlaseren åpner opp for muligheten for skjæring med flere hoder samtidig.

Problemskaperen

En annen vurdering som kan skape problemer for en beregning, er ideen om flerprosesskjæring, der to av disse skjæreprosessene brukes på samme del. De metodene som er mest logisk å kombinere, er vannjet- og plasmaskjæring, eller vannjet- og oksygenskjæring. Med den nye fiberlaserteknologien, kan man nå kombinere laser- og plasmaskjæring eller laser- og oksygenskjæring. Fordelen med flerprosesskjæring er at man kan bruke den mer langsomme og mer nøyaktige metoden på noen konturer, og så bytte til den raskere og billigere metoden på andre konturer. Resultatet er produksjonsdeler med den graden av nøyaktig skjæring som kreves, men til en mye lavere kostnad enn hvis man bruker en svært nøyaktig metode på hele prosessen.

Oppsummering

Overlapping i tykkelseverdi og egenskaper for disse fire prosessene gjør det vanskelig å beslutte hvilken metode man skal bruke på alle ulegerte ståldeler. Så produsenter eller stålservicesentre som må kunne skjære en rekke materialtyper, tar i bruk maskiner utstyrt med to eller flere skjæremetoder. Noen ganger er den eneste måten å finne ut av hvilken metode som er optimal for en spesifikk del, å prøve flere forskjellige metoder og se hvilken som fungerer best.

Opprettet i Skjæresystemer , Tagget med Plasma, Prosess, Vannjet, Laser

x
x

x

Loading..