Selama beberapa dekade, aturannya sederhana: laser untuk lembaran tipis, plasma untuk pelat tebal. Laser serat daya ultra tinggi telah mematahkan aturan itu. Sumber daya 20, 30, dan 40 kW kini umum digunakan di pusat layanan baja dan fabrikasi berat, dan laporan pasar menggambarkan segmen di atas 12 kW sebagai bagian yang paling cepat berkembang di pasar pemotongan laser. Panduan ini membahas di mana garis batas antara laser dan plasma berada saat ini, berdasarkan ketebalan, kualitas tepi, dan biaya.
Jika Anda perlu memahami dasar-dasar perbedaan antara kedua proses tersebut terlebih dahulu, berikut ringkasannya: mesin pemotong laser vs mesin pemotong plasma Artikel ini membahas hal-hal mendasar. Artikel ini berfokus pada keputusan mengenai pelat tebal.
Di mana 12 kW berperan dalam perdebatan ini?
Laser fiber 12 kW adalah titik awal bagi sebagian besar bengkel untuk mempertimbangkan penggunaan plasma. Pada level ini, laser mampu menangani pelat medium dengan nyaman dan memotong lapisan tebal dengan kecepatan lebih lambat, sehingga 12 kW menjadi langkah maju yang umum bagi para pembuat yang sebagian besar pekerjaannya berukuran di bawah 20 mm dengan sesekali mengerjakan bagian yang lebih tebal.
Di atas 12 kW, karakter mesin berubah. Sumber daya 20 kW ke atas membutuhkan rangka yang lebih berat, pendingin yang lebih besar, ekstraksi yang lebih kuat, dan pasokan listrik yang lebih besar, sehingga keputusan pembelian juga menjadi keputusan terkait fasilitas. Itulah mengapa banyak bengkel menganggap 12 kW sebagai batas atas fabrikasi umum dan 20 kW ke atas sebagai investasi pelat tebal khusus.
Perbandingan Ketebalan dan Kecepatan
Para fabrikator biasanya mengelompokkan pelat baja menjadi 4 kategori: tipis di bawah 4 mm, sedang dari 4 hingga 20 mm, tebal dari 20 hingga 60 mm, dan ekstra tebal di atas itu. Jawaban mengenai laser versus plasma berbeda di setiap kategori.
| Ketebalan Pelat (baja karbon) | Laser Serat 20 hingga 40 kW | Plasma Definisi Tinggi | Pemenang Biasa | Measurement |
|---|---|---|---|---|
| Tipis, di bawah 4 mm | Sangat cepat, detail halus, panas minimal. | Cepat tetapi celah potong lebih lebar dan distorsi panas lebih besar. | Laser | Jumlah bagian per jam dan kerataan setelah pemotongan |
| Sedang, 4 hingga 20 mm | Laser 20 kW melampaui plasma 300 A hingga sekitar 20 mm. | Kecepatan kompetitif, tepi yang lebih kasar, kemiringan pada permukaan potongan. | Laser | Kurangi meter per jam dengan kualitas produksi. |
| Tebal, 20 hingga 50 mm | Daya 30 kW ke atas menutup celah dengan udara atau oksigen. | Pemimpin kecepatan yang sudah lama berkiprah di kelompok ini. | Diperebutkan; laser semakin menguat | Total waktu siklus termasuk pembersihan sekunder |
| Sangat tebal, lebih dari 60 mm | Dimungkinkan pada daya 30 hingga 40 kW, lebih lambat dan khusus. | Praktis hingga batas daya tembus yang ditentukan. | Plasma atau oxyfuel | Keandalan Pierce dan kesikuan tepi |
Pergeseran pentingnya adalah seberapa kuat kecepatan laser berbanding lurus dengan daya. Uji coba pemotongan yang dipublikasikan pada sumber daya ultra-tinggi menunjukkan kecepatan meningkat secara stabil hingga 40 kW:
⦿ Peningkatan daya dari 15 kW menjadi 40 kW meningkatkan kecepatan pemotongan pada baja karbon 12 mm sekitar 280 persen, dan pada baja karbon 20 mm sekitar 420 persen.
⦿ Laser 30 kW memotong bagian stainless steel setebal 16 mm dalam waktu siklus setengah dari laser 15 kW, yang juga mengurangi penggunaan gas hingga setengahnya.
⦿ Pada baja karbon 50 mm, salah satu produsen melaporkan bahwa mesin 30 kW beroperasi sekitar 88 persen lebih cepat daripada mesin 20 kW.
⦿ Dalam mode pulsa, uji coba telah berhasil memotong baja tahan karat 70 mm dengan nitrogen pada daya 30 kW dan baja karbon 230 mm dengan udara pada daya 40 kW, meskipun itu hanyalah demonstrasi kemampuan dan bukan kecepatan produksi sehari-hari.
Plasma tidak memiliki skala yang sama. Sistem plasma dibatasi oleh arus listriknya, dan kecepatannya pada ketebalan tertentu sebagian besar tetap setelah catu daya dipilih. Itulah mengapa pita pelat medium, yang dulunya digunakan bersama, sekarang sebagian besar dimiliki oleh laser, dan mengapa pita tebal sedang diperebutkan. Rentang kecepatan penuh berdasarkan tingkat daya dipetakan dalam Panduan ketebalan, kecepatan, dan daya pemotongan logam dengan laser serat optik..
Pemotongan udara mengubah ekonomi pelat tebal.
Faktor yang kurang jelas adalah gas bantu. Pemotongan baja karbon tebal menggunakan oksigen bekerja dengan baik pada daya rendah, tetapi kecepatannya hampir tidak meningkat seiring peningkatan daya. Pemotongan udara bertekanan tinggi meningkat seiring dengan daya, dan pada 20 kW ke atas, pemotongan baja karbon tebal berlangsung cepat dan sebagian besar bebas dari kerak. Itu berarti laser daya ultra tinggi dapat memotong pelat tebal lebih cepat dan dengan biaya gas yang lebih rendah daripada proses oksigen lama, yang mempersempit keunggulan biaya plasma serta keunggulan kecepatannya.
Menembus pelat tebal
Penembusan seringkali menjadi hambatan tersembunyi pada pelat tebal. Kapasitas penembusan plasma ditentukan oleh catu daya, dan bagian yang melebihi kapasitas tersebut memerlukan pemotongan dari tepi, yang membatasi penataan. Laser daya tinggi menembus pelat tebal lebih cepat daripada sebelumnya, tetapi penembusan masih membutuhkan waktu yang jauh lebih lama daripada pada lembaran tipis dan menghasilkan percikan yang menyebabkan keausan nosel. Pada bagian dengan banyak lubang, waktu penembusan dapat lebih berpengaruh daripada perbedaan kecepatan pemotongan, jadi hitung jumlah penembusan serta panjang pemotongan saat membandingkan penawaran atau hasil uji coba.
Kualitas Kemiringan dan Tepi
Kecepatan saja tidak cukup untuk menyelesaikan perdebatan, karena bagian pelat tebal biasanya langsung dilas atau dirakit dengan baut. Kualitas tepi menentukan seberapa banyak pekerjaan yang tersisa setelah pemotongan.
⦿ Lebar celah dan panas: celah laser sempit dan zona yang terkena panas kecil; plasma meninggalkan celah yang lebih lebar dan masukan panas yang lebih besar, yang dapat mendistorsi bagian yang lebih tipis.
⦿ Sudut tepi: potongan plasma menghasilkan sedikit kemiringan pada permukaan potongan, sedangkan tepi laser pada pelat medium jauh lebih mendekati bentuk persegi.
⦿ Lubang: laser memotong lubang baut kecil dan bulat pada pelat sedang yang seringkali dapat langsung digunakan; lubang plasma pada pelat tebal biasanya membutuhkan pengeboran atau pelebaran lubang.
⦿ Persiapan pengelasan: kepala pemotong plasma sudah mapan dan banyak digunakan untuk persiapan V dan K pada pelat tebal, dan kepala pemotong laser kini tersedia tetapi menambah biaya.
Para pembuat komponen menjelaskan perbedaan praktisnya dengan istilah mereka sendiri: jika setiap pelat dasar yang dipotong plasma harus dibor dan digerinda sebelum dilas, pemotongan tersebut sebenarnya belum selesai. Pelat dasar struktural dengan ketebalan 12 hingga 40 mm adalah salah satu contoh paling jelas dari peralihan pekerjaan dari plasma ke laser karena alasan ini. Bengkel yang menjalankan jenis pekerjaan ini pekerjaan baja struktural dan pelat Seringkali, penghematan tenaga kerja sekunder ternyata lebih penting daripada kecepatan pemotongan.
Jenis material juga mengubah gambaran. Pelat tebal stainless steel dan aluminium lebih menguntungkan laser daripada baja karbon, karena pemotongan laser nitrogen menghasilkan tepi yang bersih dan bebas oksida yang tidak dapat ditandingi oleh plasma tanpa penyelesaian tambahan. Pada baja karbon tebal, di mana tepi plasma dapat diterima untuk banyak penggunaan struktural, persaingan tetap paling ketat.
Biaya Modal vs Kapasitas Produksi
Di sinilah plasma masih memegang kendali terkuatnya. Laser daya ultra tinggi merupakan investasi besar, sementara sistem plasma yang mumpuni hanya membutuhkan sebagian kecil dari harga tersebut.
| Faktor | Laser Serat 20 hingga 40 kW | Sistem Plasma CNC | Measurement |
|---|---|---|---|
| Biaya modal | Tinggi; seringkali mencapai angka 6 digit dengan pendingin dan penutup. | Harganya jauh lebih murah daripada laser, bahkan untuk sistem definisi tinggi. | Total biaya pemasangan per mesin |
| Permintaan listrik | Besar; sekitar 50 kW terpasang pada daya 12 kW dan lebih tinggi lagi. | Catu daya diukur berdasarkan ampere. | Daya terpasang (kW) dan biaya peningkatan utilitas. |
| Kapasitas produksi pada ukuran 4 hingga 20 mm | Tertinggi dari semua proses termal | Lebih rendah, dengan pembersihan sekunder yang lebih banyak | Jumlah komponen jadi per shift |
| Pekerjaan sekunder | Kecil; tepi dan lubang seringkali siap untuk dirakit. | Penggilingan, pengeboran, atau pelebaran lubang umum dilakukan pada komponen presisi. | menit kerja per bagian setelah pemotongan |
| Konsumabel | Nozel dan jendela pelindung | Elektroda dan nosel, sering digunakan pada arus tinggi. | Biaya bahan habis pakai per jam pemotongan |
Keputusan bergantung pada pemanfaatan. Laser 20 kW atau lebih besar yang beroperasi 2 shift untuk pelat sedang dan tebal dapat mengembalikan biaya premiumnya melalui peningkatan throughput dan penghematan tenaga kerja finishing. Mesin yang sama yang beroperasi beberapa jam seminggu untuk bagian tebal sesekali tidak akan memberikan hasil yang sama. Sebelum memutuskan, bandingkan total biaya pemasangan, termasuk peningkatan daya dan kapasitas pendingin, dengan jumlah suku cadang tambahan per shift yang dihasilkannya. Harga peralatan dibahas dalam berapa harga mesin pemotong laser, dan penetapan harga plasma di berapa harga meja pemotong plasma.
Toko-toko yang memang layak untuk diinvestasikan biasanya mempertimbangkan rangka yang kokoh. mesin pemotong logam laser serat daya tinggi Dirancang untuk menahan beban pelat tebal dan panas yang lebih tinggi dari pemotongan panjang, bukan untuk rangka lembaran logam yang lebih ringan yang dilengkapi dengan sumber panas yang lebih besar.
Biaya operasional per meter
Biaya operasional per jam lebih menguntungkan plasma, karena laser daya ultra tinggi membutuhkan lebih banyak listrik dan pendingin yang lebih besar. Biaya per meter pemotongan dapat menunjukkan cerita yang berbeda. Ketika laser memotong pelat medium beberapa kali lebih cepat, menggunakan udara alih-alih nitrogen, dan menghilangkan langkah penggerindaan, biaya per bagian jadi dapat turun di bawah plasma meskipun biaya per jamnya lebih tinggi. Perbandingan ini hanya berlaku jika mesin selalu beroperasi, yang mengembalikan keputusan pada pemanfaatan.
Siapa yang Sebaiknya Tetap Membeli Plasma?
Plasma tetap menjadi pilihan yang tepat bagi sebagian besar pembeli. Hal ini masuk akal ketika:
⦿ Pekerjaan ini sebagian besar berupa pemotongan struktural kasar di mana hasil akhir tepi dan akurasi lubang tidak terlalu penting.
⦿ Ketebalan pelat biasanya melebihi 50 mm, atau bengkel juga membutuhkan oxyfuel untuk bagian yang sangat tebal.
⦿ Keterbatasan anggaran atau ketersediaan pasokan listrik menghalangi penggunaan laser daya ultra tinggi.
⦿ Pengelasan miring pada pelat tebal merupakan kebutuhan sehari-hari dan kepala pemotong miring plasma yang teruji sangat cocok untuk alur kerja tersebut.
⦿ Jam kerja mesin terlalu rendah untuk mengembalikan biaya modal laser.
Untuk toko-toko ini, sebuah mesin pemotong plasma gantry tugas berat menghadirkan kapasitas pelat tebal dengan biaya awal yang jauh lebih rendah, dan Mesin pemotong plasma CNC dengan obor pemotong api. menambahkan oxyfuel untuk bagian yang paling tebal. Banyak pabrikasi besar sekarang menggunakan keduanya: laser daya tinggi untuk presisi dan pelat sedang, dan plasma atau oxyfuel untuk pekerjaan yang paling tebal dan kasar.
Daftar Periksa Keputusan
✔ Urutkan pekerjaan selama setahun berdasarkan rentang ketebalan dan hitung jam kerja di setiap rentang.
✔ Mengukur pekerjaan sekunder pada bagian plasma yang sedang dikerjakan: penggerindaan, pengeboran, dan pengerjaan ulang dalam menit per bagian.
✔ Harga laser sudah termasuk pendingin, penutup, peningkatan daya, dan instalasi, bukan hanya mesinnya saja.
✔ Bandingkan jumlah komponen yang selesai per shift, bukan hanya kecepatan pemotongan saja.
✔ Pertimbangkan penggunaan plasma atau oxyfuel dalam rencana jika pelat ekstra tebal merupakan bagian rutin dari pekerjaan.
Bandingkan Laser dan Plasma untuk Pengerjaan Pelat Anda
Jelajahi daya tinggi mesin pemotongan laser serat di samping Pemotong plasma CNCdan dapatkan penawaran harga gratis berdasarkan ketebalan pelat, volume, dan persyaratan penyelesaian Anda.
