Cięcie blach stalowych: porównanie cięcia płomieniowego, plazmowego i laserowego

Trzy metody w skrócie

	Płomieniowe (tlenowo-paliwowe)	Plazmowe	Laserowe
Praktyczna grubość	~5 mm do 300 mm+	~1 mm do 50 mm (więcej przy obniżonej jakości)	~0.5 mm do 25 mm (stal, lasery włóknowe osiągają wyższe wartości)
Jakość cięcia	Umiarkowana; żużel, szersza szczelina cięcia	Dobra; lekki ukos, zgorzelina przy skrajnościach	Doskonała; wąska szczelina cięcia, minimalna zgorzelina
Precyzja	Najniższa z trzech	Średnia	Najwyższa — małe otwory, drobne detale
Prędkość	Powolna, ale niezrównana przy grubej blasze	Szybka przy blasze cienkiej/średniej	Najszybsza przy cienkiej blasze
Szerokość SWC	Najszersza	Średnia	Najwęższa
Profil kosztów	Najniższy kapitał; koszt gazu	Średni	Najwyższy kapitał, niskie koszty bieżące przy cienkich pracach

Zakresy te są orientacyjne dla typowego sprzętu przemysłowego, a nie sztywnymi limitami — klasa maszyny znacznie je przesuwa.

Strefa wpływu ciepła i twardość krawędzi

Wszystkie trzy metody to cięcia termiczne: krawędź jest nagrzewana powyżej temperatury przemiany i samoczynnie hartuje się względem zimnej blachy. Konsekwencje:

• W przypadku stali hartowalnych (4140, blacha trudnościeralna, gatunki wysokowytrzymałościowe) krawędź cięta może znacznie się utwardzić — niekiedy niemal do maksymalnej twardości stali — w warstwie o głębokości zazwyczaj od ułamków milimetra do kilku milimetrów, najszerszej przy cięciu płomieniowym.
• Utwardzona krawędź stanowi ryzyko pękania przy późniejszych operacjach: gięcia wykonywane na twardej krawędzi ciętej płomieniowo lub spoiny wykonywane na niej bez przygotowania dziedziczą jej pęknięcia. Standardową praktyką przy pracach krytycznych jest obróbka skrawaniem lub szlifowanie krawędzi albo takie określenie sekwencji wytwarzania, aby krawędzie cięte były obrabiane przed gięciem/spawaniem.
• W przypadku stali niskowęglowych i konstrukcyjnych SWC jest pod względem mechanicznym łagodniejszą wiadomością, ale krawędzie cięte płomieniowo nadal zawierają żużel, cienką warstwę utlenioną oraz możliwe wzbogacenie w węgiel — przed spawaniem należy je usunąć dla uzyskania zdrowych złączy.

Ostrożność przy grubej blasze

• Cięcie płomieniowe pozostaje metodą domyślną powyżej mniej więcej 50 mm. Podgrzewanie wstępne przed cięciem grubej, hartowalnej blachy zmniejsza pękanie krawędzi; powolna, prawidłowa prędkość przesuwu ma większe znaczenie niż surowa moc — cięcia z opóźnieniem pozostawiają głębokie wyżłobienia i ciężki żużel.
• Punkty przebicia na grubej blasze koncentrują uszkodzenia; cięcia należy rozpoczynać od krawędzi lub stosować dojścia w obszarach odpadowych, nigdy nie przebijać gotowej powierzchni, jeśli można tego uniknąć.
• Grube części powinny stygnąć naturalnie — hartowanie gorącej krawędzi ciętej wodą sprzyja pęknięciom hartowniczym.

Ostrożność przy blasze trudnościeralnej

Blacha trudnościeralna (gatunki NM/AR) jest powszechnie cięta wszystkimi trzema metodami, ale z dostosowaniami: producenci zazwyczaj zalecają obniżone prędkości cięcia względem stali niskowęglowej o tej samej grubości, podgrzewanie wstępne przy blasze grubej lub o wysokiej twardości oraz zwracanie uwagi na opóźnione pękanie krawędzi — części mogą popękać godziny po cięciu, jeśli krawędź się utwardziła, a naprężenia były wysokie, dlatego kontrola i ewentualne gięcie powinny respektować okres oczekiwania, a krawędzie przeznaczone do gięcia lub spawania powinny zostać zeszlifowane. Cięcie plazmowe i laserowe daje węższą SWC i jest preferowane tam, gdzie krawędź cięta będzie dalej obrabiana.

Wybór

Cienkie prace precyzyjne trafiają do lasera, ogólne grubości wytwórcze do plazmy, a ciężkie przekroje do płomienia. Uczciwe porównanie zawsze obejmuje operacje dalsze: najtańsze cięcie to takie, którego krawędź wymaga najmniej napraw w związku z tym, co stanie się z częścią w dalszej kolejności.