Plasma vs Laser : Comment choisir la meilleure technologie pour votre atelier

Dans la fabrication métallique d'aujourd'hui, il existe une large gamme de processus de découpe de forme disponibles. Découpe laser, poinçonneuses tourelle, waterjets, plasma et systèmes oxy-combustible peuvent tous être des processus vitaux dans l'atelier d'aujourd'hui, mais quel processus est le bon pour vous ? Dans un article précédent intitulé « Capacités Waterjet : Où les Waterjets s'insèrent », nous avons exploré les bases de chacun de ces processus, mais nous constatons souvent que les deux processus les plus comparés sont le laser et la découpe plasma, spécifiquement la découpe plasma haute définition. Alors, lequel de ces deux processus est le meilleur ? Lequel est le mieux adapté à votre application ET votre budget ?

Dans cet article, nous mettons en lumière ces deux processus en expliquant chaque type de machine de découpe, les numéros d'achat budgétaires pour le neuf et l'occasion, et vous fournissons les capacités des processus, tant les bonnes que les mauvaises, pour vous aider à sélectionner le système qui convient à vos besoins.

LES SIMILARITÉS

D'abord, nous devons couvrir les similarités entre ces deux processus avant de pouvoir définir leurs différences. Le plasma et le laser sont tous deux des processus de découpe thermique qui utilisent une chaleur intense pour vaporiser (pas fondre, pensez plus chaud, beaucoup plus chaud) les métaux en poussière. Les deux processus utilisent un gaz à haute pression tel que l'azote (N2), l'oxygène (O2) et l'air comprimé d'atelier pour assister dans l'enlèvement de matière et le bord fini du processus (il est recommandé d'avoir un compresseur à vis de grande taille disponible pour chacun de ces processus car ils utilisent une bonne quantité d'air HP). Les deux processus nécessitent un certain type de système de collecte des fumées/collecteur de poussière pour empêcher les particules vaporisées de recouvrir chaque article dans votre usine (dans le cas du plasma, une table à eau peut suffire). Les deux processus utilisent un certain ensemble de consommables dans la tête de coupe, tels que des buses pour maintenir le bon débit de gaz. Les deux systèmes utilisent une grande zone de travail (typiquement 5' x 10') où les têtes de coupe sont contrôlées par CNC et passent sur une pièce immobile (bien qu'il y ait des variations à cette conception, les machines les plus courantes disponibles aujourd'hui utilisent ce concept).

C'est ce que les deux processus partagent en commun, mais ensuite vient là où nous différencions les deux basés sur la capacité, les coûts d'exploitation, la difficulté du processus et bien sûr, l'estimation d'investissement que vous achetiez du neuf ou de l'occasion.

DÉCOUPE PLASMA

Les bases de la découpe plasma utilisent un courant électrique déplacé à travers un matériau conducteur tel que l'acier, l'aluminium, l'acier inoxydable, etc. afin de générer un champ électrique intense que nous appelons le champ « plasma ». À l'intérieur du champ plasma, les températures dépassent 20 000 °F. À cette plage de température, les métaux (comme mentionné précédemment) dépassent le point de fusion et sont rapidement vaporisés. Ces systèmes plasma peuvent être portatifs, montés sur rail/mécanisés ou contrôlés par ordinateur pour fournir une découpe de forme précise. Notre comparaison se concentrera sur les systèmes CNC ou montés mécanisés pour cette comparaison, cependant, nous sommes entrés en profondeur dans l'introduction du plasma dans un document lié ici et intitulé : Introduction aux tables de brûlage et plasma.

Pour la découpe des métaux, les systèmes plasma sont difficiles à battre pour l'efficacité, le prix et la vitesse. Ils fournissent des bords de coupe relativement lisses, une précision assez bonne et une répétabilité constante. Il est cependant important de noter qu'un système de découpe plasma est composé de 3 composants distincts qui doivent être accordés pour travailler ensemble afin d'obtenir les résultats optimaux : La source d'alimentation plasma, la torche de coupe plasma et le système de contrôle de mouvement (c'est-à-dire la machine).

Sources d'alimentation plasma : Les sources d'alimentation plasma peuvent venir dans une variété de tailles et types et sont définies en capacité par leur « Ampérage ». Généralement noté dans le nom du modèle tel que XPR-300 (300 AMPS). L'ampérage indique la capacité de coupe de la source d'alimentation et comme détaillé dans un article précédent : Les effets de brûlage du plasma et oxy/combustible : « Typiquement, les sources d'alimentation plasma sont évaluées à 1/2 de leur ampérage pour la capacité de coupe globale dans les aciers. Par exemple, une source d'alimentation de 100 AMP est généralement évaluée pour percer et couper 1/2" d'épaisseur d'acier et peut couper à partir d'un trou existant ou bord de pièce jusqu'à 5/8" - 3/4". Alors qu'une source d'alimentation plasma de 200 AMP est évaluée pour percer et couper jusqu'à 1" d'épaisseur d'acier en continu et peut être utilisée à partir d'un trou de départ à des épaisseurs jusqu'à 1-7/8"

Les sources d'alimentation plasma peuvent aussi être définies comme standard ou sources AIR PLASMA ou comme sources HI-DEF (Haute Définition) qui sont la majeure partie des systèmes que nous voyons sur les machines mécanisées au-dessus de 80 K $ aujourd'hui. Les systèmes air plasma sont généralement les plus courants dans les applications de découpe plasma portative.

Torches de coupe plasma : Combinée avec la source d'alimentation plasma, la tête de torche plasma est un composant clé pour faire des coupes précises et exactes. La tête de coupe plasma est composée de plusieurs composants mais les plus importants sont les composants consommables : le capuchon de protection, le capuchon de retenue, l'électrode, l'anneau tourbillonnaire et une buse. Ces consommables, et leur qualité, sont directement responsables de la précision et de la propreté de votre coupe et de la finition des pièces. Ils ont une durée de vie attendue basée sur le nombre d'heures de coupe utilisées et le nombre de perçages (démarrages) effectués.

Machines de découpe plasma (La partie mécanisée) La source d'alimentation de coupe plasma et la tête de torche de coupe plasma ne peuvent fournir qu'un plus grand degré de précision sur le bord de coupe d'un matériau. Bien que ces composants soient critiques pour avoir une coupe propre et droite, ils ne permettent, en aucune façon, la précision globale de la pièce car c'est purement une fonction de la table, ou de la conception du système de mouvement.

Avantages du plasma :

• Coûts d'investissement système relativement bas (à partir de moins de 20 K $ neuf)
• Coûts d'exploitation système bas (5-7 $/heure sur air d'atelier)
• Précision bonne (0,015"-0,020" au mieux)
• Coupe biseau facilement réalisée
• Myriade de sources d'alimentation disponibles et facilement adaptables/remplaçables/mise à niveau
• Processus plus « indulgent »

Inconvénients du plasma :

• Processus thermique (La chaleur peut déformer les matériaux minces)
• Conductivité du matériau requise
• Nettoyage de pièce requis
• Écartement de pièce précis requis
• L'aluminium et les aciers inoxydables sont difficiles à obtenir avec des finitions de qualité.
• L'automatisation n'est généralement pas disponible.

DÉCOUPE LASER

Pour comprendre les bases de la découpe laser, il est important de noter, comme expliqué précédemment, que comme le plasma, les lasers utilisent une source de chaleur intense pour vaporiser le matériau. Cependant, contrairement au plasma qui utilise un courant électrique pour atteindre cette source de chaleur, les systèmes laser utilisent de la lumière amplifiée pour atteindre l'objectif. Afin de comprendre le processus et ses avantages ou inconvénients, il est important de connaître les bases. Laser signifie LIGHT AMPLIFICATION STIMULATED BY EMITTED RADIATION ou en d'autres termes un système qui utilise le rayonnement pour scinder et ainsi multiplier les ions de lumière créant de plus en plus d'intensité et donc, de chaleur.

Comme les systèmes de découpe plasma, les lasers sont composés de 3 systèmes très importants et pourtant distincts ; La source d'alimentation ou résonateur, la tête de coupe et le système de mouvement ou table.

Résonateurs :
Dans les anciens designs laser, cela était réalisé par le résonateur CO2 où une myriade de miroirs, de gaz sous pression à haute vélocité et de générateurs de fréquence RF étaient tous utilisés en conjonction pour grandement scinder et amplifier les ions de lumière envoyant cette lumière à travers un complexe « système de livraison de faisceau ». Aujourd'hui, ces sources d'alimentation sont mostly numériques, ont peu de pièces mobiles ou consommables en elles et utilisent une variété de câbles à fibre optique pour transmettre le faisceau amplifié à la tête de coupe. Bien que les machines de style CO2 originales soient encore fabriquées actuellement, leur conception est en phase d'élimination car les designs à fibre optique et à état solide deviennent plus raffinés et sont beaucoup moins chers à construire, maintenir et exploiter.

Têtes de coupe :
La tête de coupe est le point final où le faisceau laser est focalisé dans le point de chaleur le plus intense ainsi que là où il est fourni avec les gaz de coupe additionnels requis qui protègent cette chaleur intense et assistent dans le processus de vaporisation ainsi que l'élimination de ce matériau vaporisé. Ces têtes de coupe peuvent être des têtes à focalisation manuelle simple offrant la simplicité en coupe et configuration dans une courte gamme de matériaux à des têtes à focalisation automatique contrôlées via le contrôleur CNC permettant une gamme plus large de changements de matériaux automatisés. Il est primordial sur un laser de garder ces têtes propres & froides car la chaleur intense créée par le laser peut facilement être déviée par toute particule de poussière menant à une accumulation rapide de chaleur et par là, un dommage rapide aux lentilles et composants internes de la tête.

Système de mouvement :
Tout comme le système de découpe plasma, la machine laser a besoin d'un système de mouvement précis afin de fournir la précision. Ces systèmes de contrôle de mouvement sont typiquement non seulement précis, mais aussi très rapides permettant des facteurs d'accélération de 3G et au-delà ainsi que des vitesses rapides excédant 4 000 pouces par minute.

Inconvénients du laser :

• Coûts d'investissement (240 K $ et plus)
• Gamme de matériaux limitée
• Propreté et refroidissement de la tête de coupe une priorité

Avantages du laser :

• Précision (0,005" en pièces unitaires et 0,025" sur course complète typique)
• Temps de processus très rapides dans certains matériaux et épaisseurs
• Facilement automatisé
• Qualité de bord supérieure
• Scories éliminées

DÉCIDER ENTRE PLASMA ET LASER

Ci-dessous est un excellent graphique fourni par notre fournisseur de systèmes de découpe plasma et laser, Piranha Fab. Ce graphique détaille le coût d'investissement des systèmes de base à avancés ainsi que leur débit attendu et coût d'investissement. Bien que le graphique ne soit pas une règle, c'est une excellente ressource et guide pour vous aider à prendre la bonne décision entre plasma ou découpe laser pour votre atelier et application.

Chez Southern Fabricating Machinery Sales Inc, nous connaissons les systèmes de découpe plasma et laser et pouvons vous aider à décider et obtenir le bon système pour vos besoins. Que vous cherchiez à acheter votre premier ou dixième système, nous pouvons nous assurer que vous obtenez la meilleure valeur pour votre pièce, processus, application et budget. Consultez nos systèmes LASER et PLASMA disponibles maintenant ou appelez-nous aujourd'hui au 813-444-4555 ou visitez-nous sur le web à www.southernfabsales.com