Резка стального листа: сравнение газовой, плазменной и лазерной резки

Три метода в кратком обзоре

	Flame (oxy-fuel)	Plasma	Laser
Практическая толщина	~5 mm до 300 mm+	~1 mm до 50 mm (больше при пониженном качестве)	~0.5 mm до 25 mm (сталь, волоконные лазеры расширяют выше)
Качество реза	Умеренное; шлак, более широкий рез	Хорошее; небольшая скошенность, грат на крайних режимах	Отличное; узкий рез, минимальный грат
Точность	Самая низкая из трех	Средняя	Самая высокая — малые отверстия, тонкие детали
Скорость	Медленная, но непревзойденная на толстом листе	Быстрая на тонком/среднем	Самая быстрая на тонком листе
Ширина зоны термического влияния (HAZ)	Самая широкая	Средняя	Самая узкая
Структура затрат	Самые низкие капитальные затраты; стоимость газа	Средняя	Самые высокие капитальные затраты, низкие эксплуатационные расходы на тонкой работе

Эти диапазоны являются ориентировочными для типичного промышленного оборудования, а не жесткими пределами — класс машины значительно их сдвигает.

Зона термического влияния и твердость кромки

Все три метода являются термическими резами: кромка нагревается выше температуры превращения и самозакаливается о холодный лист. Последствия:

• На закаливаемых сталях (4140, износостойкий лист, высокопрочные марки) резаная кромка может существенно закалиться — иногда почти до максимальной твердости стали — в слое, обычно глубиной от долей миллиметра до нескольких миллиметров, самом широком при газовой резке.
• Закаленная кромка является риском трещин при последующих операциях: гибы, расположенные на твердой кромке после газовой резки, или сварные швы, выполненные по ней без подготовки, наследуют ее трещины. Стандартная практика для ответственной работы — механически обработать или отшлифовать кромку обратно или задать последовательность изготовления так, чтобы резаные кромки зачищались перед гибкой/сваркой.
• На мягких и конструкционных сталях зона термического влияния механически представляет собой более мягкую новость, но кромки после газовой резки все равно несут шлак, тонкий окисленный слой и возможное науглероживание — удаляйте их перед сваркой для качественных соединений.

Особенности резки толстого листа

• Газовая резка остается вариантом по умолчанию при толщине примерно выше 50 mm. Предварительный нагрев перед резкой толстого закаливаемого листа снижает растрескивание кромок; медленная, правильная скорость перемещения важнее сырой мощности — волочащиеся резы оставляют глубокие выемки и тяжелый шлак.
• Точки прокола на толстом листе концентрируют повреждения; начинайте резы с кромок или используйте подводы в отходных зонах, никогда не прокалывайте чистовую поверхность, если этого можно избежать.
• Дайте толстым деталям остыть естественным образом — закалка горячей резаной кромки водой провоцирует закалочные трещины.

Особенности резки износостойкого листа

Износостойкий лист (марки NM/AR) обычно режут всеми тремя методами, но с корректировками: изготовители обычно рекомендуют сниженные скорости резки по сравнению с мягкой сталью той же толщины, предварительный нагрев для толстого листа или листа высокой твердости и внимание к замедленному растрескиванию кромок — детали могут треснуть через несколько часов после резки, если кромка закалилась, а напряжения были высокими, поэтому при осмотре и любой гибке следует соблюдать период ожидания, а кромки, предназначенные для гибов или сварных швов, следует шлифовать. Плазменная и лазерная резка дают более узкую зону термического влияния и предпочтительны там, где резаная кромка будет далее обрабатываться.

Выбор метода

Тонкая прецизионная работа направляется на лазер, общая толщина для изготовления — на плазму, тяжелые сечения — на газовую резку. Честное сравнение всегда включает последующие операции: самый дешевый рез — тот, кромка которого требует наименьшей доработки для того, что будет происходить с деталью дальше.