Dans le monde en pleine évolution de la découpe des métaux, la bataille fait rage entre le laser et le plasma. Au fur et à mesure que la technologie progresse, le paysage se modifie et remet en question les idées reçues. Rejoignez-nous pour explorer les développements de pointe qui remodèlent l'industrie et découvrez comment l'essor des lasers à ultra-haute puissance révolutionne la façon dont nous découpons le métal. Préparez-vous à plonger dans une comparaison fascinante de ces deux titans du travail des métaux.
Avant la popularisation des lasers de plusieurs kilowatts, la découpe au laser était essentiellement supérieure à la découpe au plasma pour les tôles minces de moins de 10 mm. Toutefois, pour les épaisseurs de 30 à 50 mm, la découpe au plasma avait un net avantage en termes de vitesse et la découpe au laser ne pouvait pas rivaliser.
Avec l'essor des lasers de plusieurs kilowatts, et maintenant avec l'adoption généralisée des lasers de 60 kW, la découpe au laser se développe dans le domaine de la découpe de tôles moyennes et épaisses. Pendant ce temps, le marché de la découpe au plasma a connu un déclin spectaculaire et est progressivement remplacé dans certains scénarios d'application.
L'augmentation rapide de la part de marché de la découpe au laser peut être attribuée à deux facteurs principaux : la maturation de la découpe au laser à haute puissance et l'amélioration de la qualité de l'air. technologie des lasers à fibre et le développement rapide des industries manufacturières telles que la construction métallique, la construction navale, l'aérospatiale et l'énergie nucléaire, qui ont une demande urgente pour une découpe efficace et de haute qualité des tôles épaisses.
Ces dernières années, l'enthousiasme pour les lasers de plusieurs kilowatts s'est poursuivi sans relâche, balayant rapidement l'industrie du laser, mais non sans scepticisme, en particulier en ce qui concerne les machines de découpe laser de 60 kW récemment introduites, qui ont fait l'objet de nombreux débats.
Il est surprenant de constater qu'en moins de six mois, la demande de machines de découpe laser de 60 kW a dépassé l'offre. L'industrie de la construction métallique a racheté à plusieurs reprises des découpeurs laser à ultra-haute puissance pour remplacer la découpe au plasma, ce qui semble contredire le scepticisme. L'importance des lasers à ultra-haute puissance pour les processus de découpe des métaux est loin d'être banale si l'on considère les scénarios de remplacement et d'application des processus traditionnels.
Le remplacement de la découpe au plasma par la technologie laser s'accélère.
Même avant l'adoption généralisée de la découpe au laser, la découpe au plasma était le procédé le plus abouti dans le domaine du travail des métaux. Il utilisait la chaleur d'un arc plasma à haute température pour faire fondre localement le métal au niveau de la découpe, et l'élan du plasma à grande vitesse était utilisé pour éjecter le métal fondu, formant ainsi une découpe. Le découpage au plasma était connu pour sa qualité et son coût raisonnables. À l'époque, le découpage au plasma était encore largement utilisé dans les segments des tôles minces et moyennes en raison de sa vitesse de coupe rapide et de sa douceur. kerf.
Cependant, l'émergence de la découpe au laser a commencé à avoir un impact sur la découpe au plasma dans une certaine mesure. Dans le domaine de la découpe de plaques minces, les lasers à fibre de niveau kilowatt ont un avantage absolu sur la découpe au plasma en termes de qualité et d'efficacité. Leur haute précision, leur trait de scie étroit, leur zone affectée par la chaleur minimale, leurs bords sans bavure et leur vitesse de coupe rapide en ont fait le choix privilégié dans ce domaine. En revanche, les inconvénients de la découpe au plasma sont de plus en plus évidents.
Pour contrer l'impact de la découpe au laser, les fabricants d'équipements ont mis au point des machines de découpe au plasma plus raffinées afin de résoudre des problèmes tels que les surfaces de découpe rugueuses et la mauvaise perpendicularité. En réduisant la taille de l'ouverture de la buse, un arc très comprimé est créé, ce qui augmente considérablement la densité du courant et permet d'obtenir une plus grande précision de coupe et une meilleure finition de la surface. Néanmoins, dans le domaine des tôles minces, le découpage au plasma ne peut toujours pas rivaliser avec le découpage au laser en termes d'efficacité de traitement, de précision et de respect de l'environnement.
Avec l'augmentation de l'épaisseur des matériaux traités, la découpe laser au niveau du kilowatt a également été confrontée à des défis. Dans le segment des tôles moyennes et épaisses de 30 à 50 mm, la vitesse de coupe du laser était nettement inférieure à celle des machines de découpe au plasma de précision, qui ont conservé leur position dans ce domaine.
En 2020, l'avènement de la technologie de découpe laser à dix kilowatts a donné un nouveau souffle au traitement des métaux, contribuant à la transformation et à la modernisation des industries traditionnelles. À cette date, la découpe laser est entrée dans l'ère des dix kilowatts et a lancé une deuxième série de défis contre le plasma, disputant férocement le vaste marché de la découpe au plasma.
Pour l'acier au carbone/l'acier inoxydable d'une épaisseur maximale de 20 mm, un système de découpe laser de 20 kW surpasse l'efficacité d'un découpeur plasma de 300 A. Toutefois, le coût d'achat initial de la découpe laser est nettement plus élevé que celui de la découpe plasma, ce qui fait hésiter les utilisateurs entre les deux options. Il était encore trop tôt pour discuter d'un remplacement complet.
D'ici 2022, l'adoption généralisée de la technologie laser de 30 kW a véritablement commencé à ébranler la position dominante de la découpe au plasma, en particulier sur le marché des tôles d'épaisseur moyenne à forte.
En 2023, les progrès rapides de la technologie nationale des lasers à fibre ultra-haute puissance ont conduit à l'émergence de lasers de 60 kW, qui ont véritablement dépassé les limites de l'épaisseur de coupe et ont une fois de plus défié la découpe au plasma.
En termes d'efficacité et de qualité de la découpe, la découpe au laser de 60 kW est désormais en mesure de remplacer complètement la découpe au plasma. Actuellement, la découpe laser et la découpe plasma sont à égalité en termes d'avantages économiques globaux, chacune dominant la moitié du marché. La découpe au laser à ultra-haute puissance offre des perspectives d'application extrêmement vastes.
Ces dernières années, la demande de applications de découpe au laser a montré des signes de croissance rapide en raison de l'amélioration de la demande des industries en aval et de la baisse du coût des lasers de haute puissance.
Cependant, le découpage au plasma peut être susceptible de produire des déformations importantes lors du découpage. tôle qui est inférieure à 6 mm et qui a des exigences élevées en matière de précision de coupe.
D'autre part, la découpe au laser présente des avantages évidents, notamment pour les matériaux à point de fusion élevé, les alliages résistants à la chaleur, les alliages superdurs, les matériaux semi-conducteurs, les matériaux non métalliques et les matériaux de construction.matériaux métalliqueset les matériaux composites.
| Découpe au laser à fibre | Découpe au plasma | |
| Principe | Un hautlaser à densité de puissance est utilisé pour balayer la surface du matériau, en le chauffant rapidement à des températures allant de milliers à des dizaines de milliers de degrés Celsius. Le matériau fond ou se vaporise alors, et le matériau fondu ou vaporisé est ensuite retiré de la fente à l'aide d'un gaz à haute pression. | Avec de l'oxygène ou de l'azote comme gaz de travail, un arc plasma à haute température et à grande vitesse sert de source de chaleur, faisant fondre localement le métal à découper. Le métal fondu est ensuite éliminé par un flux d'air à grande vitesse, formant une fente étroite. |
| Matériau | Matériaux métalliques, matériaux métalliques spéciaux et matériaux non métalliques | Acier au carbone, acier inoxydable, aluminium, cuivre, fonte et autres matériaux métalliques |
| Epaisseur de coupe | Plaque d'épaisseur moyenne | Plaque moyennement fine |
| Précision de coupe | Usinage de finition (à 0,2 mm près) | Usinage grossier (à 1 mm près) |
| Largeur de la fente | Très petit (0,2 ~ 0,3 mm) | Petit |
| Zone affectée thermiquement | Très petit (largeur 0,1 mm) | Petit |
| Déformation des plaques | Très petit | Petit |
Lorsque certaines fonctions de poinçonnage sont remplacées par la découpe au laser, il peut être nécessaire de acheter une presse plieuse pour achever le processus de pliage qui s'ensuit.
Il s'agit d'une considération courante pour les clients lorsque l'achat d'une machine de découpe au laser.
| Objet | Découpe au laser à fibre | Découpe au plasma | Avantages du laser à fibre |
| Précision du positionnement | 0,14 mm | 0,4 mm | Haute précision |
| perpendicularité de la section | 0.2mm（40mm） | 5mm（40mm） | Aucune finition n'est nécessaire |
| Largeur de la fente | 0,2-1,5 mm | 2-5mm | Économiser les matériaux |
| Bord réservé et bord commun | 3-4mm | 10 mm | Économiser les matériaux |
| Zone affectée thermiquement | 0,1-0,4 mm | 0,5-2,0 mm | Faible déformation |
| Qualité de la section | Excellent, moins de scories suspendues | Normal | Pas de meulage nécessaire |
| Vitesse de coupe (à 20 mm près) | Très rapide | Normal | Efficacité élevée de la production |
| Découper un petit trou | Rapport diamètre-profondeur : 10-20% | Impossible de découper le trou | Économiser forage machine et transfert |
| Biseautage | Biseautage | Généralement pas | Machine à biseauter d'épargne |
| Environnement de travail | Nettoyer | La fumée a envahi la maison | Santé et protection de l'environnement |
La popularité croissante des lasers à haute puissance a permis aux équipements de découpe laser de dépasser la limite d'épaisseur.
Auparavant, le volume des ventes de lasers de haute puissance était très faible et l'application de la découpe au laser a longtemps été limitée par l'épaisseur.
Traditionnellement, l'oxycoupage était considéré comme ayant la plus large gamme d'épaisseurs de plaques, convenant au traitement de plaques épaisses et extra-épaisses avec de faibles exigences de précision et présentant des avantages évidents en termes de vitesse pour les plaques d'une épaisseur supérieure à 50 mm.
Le découpage au plasma, quant à lui, présente un avantage évident en termes de vitesse dans la plage de 30 à 50 mm, mais n'est pas adapté aux plaques extrêmement fines (<2 mm).
D'autre part, la découpe au laser, qui utilise principalement des lasers de niveau kilowatt, présente des avantages évidents en termes de vitesse et de précision pour les plaques de moins de 10 mm.
Ces dernières années, avec la popularité croissante des lasers de haute puissance, les équipements de découpe au laser ont lentement infiltré le marché des produits d'épaisseur moyenne. découpe de plaques marché.
L'épaisseur limite de coupe et l'épaisseur optimale de coupe pour une machine de découpe laser de 20kW watt (mm) sont incluses.
L'augmentation de la puissance se traduit par une augmentation de l'épaisseur de coupe et de l'efficacité de l'équipement.
Selon les statistiques, la machine de découpe laser de 20 kW a atteint une épaisseur de coupe optimale de 50 mm pour l'acier doux et de 40 mm pour l'acier inoxydable.
En fonction de leur épaisseur, les tôles d'acier sont généralement classées en tôles minces ( 60 mm).
Avec une puissance de coupe de 10000 watts, l'équipement de découpe laser peut désormais découper des plaques moyennes et la plupart des plaques épaisses, élargissant ainsi ses applications au domaine des plaques moyennes.
En outre, les lasers à haute puissance permettent également d'améliorer l'efficacité de la découpe.
Par exemple, l'efficacité de coupe d'une machine de découpe laser de 30000 watts sur une pièce de 50 mm de diamètre. tôle d'acier peut être augmentée de 88% par rapport à une machine de 20000 watts.
Voir aussi
Avantages de la découpe laser à fibre de haute puissance par rapport à la découpe plasma
| Épaisseur | 15kW (m/min) | 20kW (m/min) | 30kW (m/min) | Amélioration de l'efficacité (30kW au-delà de 20kW) |
| 8 | 11 | 15 | 22 | 47% |
| 10 | 8 | 11 | 17 | 55% |
| 14 | 5 | 6 | 7.5 | 25% |
| 20 | 1.5 | 2.5 | 4.5 | 80% |
| 30 | 0.9 | 1.2 | 1.6 | 33% |
| 40 | 0.35 | 0.6 | 1 | 67% |
| 50 | 0.2 | 0.4 | 0.75 | 88% |
Dans le domaine de l'épaisseur moyenne découpe de plaquesLe coût de la découpe au laser est nettement inférieur à celui de la découpe au plasma.
La découpe au plasma est l'une des principales méthodes utilisées dans le domaine des tôles épaisses, mais le coût de la découpe au laser est inférieur pour deux raisons :
Par exemple, lors de la découpe d'une plaque d'acier au carbone de 30 mm d'épaisseur, les coûts d'exploitation par mètre pour la découpe au laser de 12 kW, la découpe au laser de 20 kW et la découpe au plasma de 300 A sont respectivement de 3,05 yuans/mètre, 1,32 yuans/mètre et 3,13 yuans/mètre.
La méthode de découpe au laser de 20 kW permet d'économiser 57,81 TTP3T en coûts d'exploitation par rapport à la méthode de découpe au plasma de 300 A, ce qui représente un avantage considérable en termes de coûts.
Comparaison des coûts entre la découpe laser et la découpe plasma
| Élément de coût | Découpe laser (12KW) | Découpe laser (20kW) | Découpe au plasma (300A) |
| Parties vulnérables de l'équipement (yuan / heure) | 5 | 5 | 70 (électrode, buse, anneau de vortex, etc.) |
| Consommation d'oxygène (yuan/heure) | 60 | 80 | 80 |
| Parties vulnérables de l'équipement (yuan/heure) | 10 (épaisseur de la plaque > 20mm) | 10 (épaisseur de la plaque > 20mm) | 12 |
| Manipulation (1 personne) + polissage (2 personnes) | 0 | 0 | 60 |
| Coût fixe (yuan/heure) | 0 | 0 | 60 |
| Forage/positionnement/transfert (3 personnes + équipement) | 65（75） | 85（95） | 282 |
| Vitesse de coupe (14mm acier au carbone) | 4m/min | 6m/min | 3,4 m/min |
| Coût d'exploitation par mètre | 65 / 60 / 4m = 0,27 yuan/m | 85 / 60 / 6m = 0,24 yuan/m | 282 / 60 / 3,4m = 1,38 yuan/m |
| Vitesse de coupe (30 mm d'acier au carbone) | 0,41 m/min | 1,2 m/min | 1,5 m/min |
| Coût d'exploitation par mètre | 75 / 60 / 0,41m = 3,05 yuans/m | 95 / 60 / 1,2m = 1,32 yuan/m | 282 / 60 / 1,5 m = 3,13 yuans/m |
D'après notre expérience antérieure, la comparaison entre les machines de découpe au laser et les machines de découpe au plasma est la suivante :
Les machines de découpe au laser n'endommagent pas la pièce, alors que les machines de découpe au plasma peuvent endommager la plaque, notamment si la torche ou la buse de la machine de découpe au plasma rencontre des problèmes au cours du processus de découpe.
Le faisceau laser est focalisé sur de minuscules points, ce qui donne une fente de découpe étroite pour la machine de découpe au laser. En revanche, la fente de découpe de la machine de découpe au plasma est légèrement plus large.
Les machines de découpe laser ont une vitesse de coupe plus rapide, certaines pouvant atteindre 10 mètres par minute, par rapport aux machines de découpe au plasma.
La surface de coupe produite par les machines de découpe laser est lisse et sans bavure, ce qui permet d'obtenir des coupes de haute qualité.
Il s'agit également d'un processus de coupe sans contact.
La zone affectée par la chaleur est minimale et il n'y a pratiquement pas de déformation thermique de la pièce, ce qui élimine la nécessité d'un traitement secondaire et évite les bords rabattus.
Cependant, les machines de découpe au laser ont une épaisseur de plaque limitée et un coût de traitement plus élevé.
En revanche, les machines de découpe au plasma peuvent découper une large gamme de plaques d'acier, de 6 mm à 40 mm, avec des modèles et des puissances variables.
Elles ont un coût de traitement plus faible et nécessitent moins de compétences de la part de l'opérateur que les machines de découpe au laser.
La machine de découpe laser est très précise, avec une précision de positionnement de 0,05 mm et une précision de repositionnement de 0,02 mm, mais elle nécessite un environnement de travail strict.
D'autre part, si les machines de découpe au plasma n'ont pas le même niveau de précision que les machines de découpe au laser, elles ont peu d'exigences en matière d'environnement de travail et de mobilité, et disposent d'un large éventail de capacités de découpe.
Grâce à ces avantages, la machine de découpe laser convient à la découpe de pièces aux formes complexes et aux exigences de précision élevées.
Cependant, l'épaisseur de coupe est limitée, et il n'est généralement utilisé que pour couper des plaques d'une épaisseur inférieure à 8 mm.
L'inconvénient du découpage au plasma est qu'il est difficile de découper des tôles épaisses, en particulier des tôles de plus de 20 mm.
Pour découper ces plaques plus épaisses, une puissance de plasma plus élevée est nécessaire, ce qui augmente le coût de l'équipement.
1. Tableau comparatif de la découpe laser et de la découpe plasma
| Découpe laser (laser CO2 4kW) | Découpage au plasma (O2 plasma 230A) | ||
|---|---|---|---|
| Matières à découper | Métal : acier au carbone, faible acier alliéacier inoxydable, acier fortement allié, aluminium, alliage de cuivre, etc ; Non-métal : céramique, plastique, caoutchouc, bois, cuir, tissu, papier, film, etc. | Acier fortement allié tel que l'acier au carbone, l'acier faiblement allié et l'acier inoxydable. Les autres matériaux non métalliques à haute viscosité (caoutchouc, film, etc.), les matériaux fragiles (céramique, verre, etc.) ne peuvent pas être traités. | |
| Épaisseur de coupe maximale | 25mm (acier doux) | 150mm(ss, ms) | |
| Vitesse de coupe (mm/min) | Épaisseur < 1 | >10,000 | Ne peut pas couper |
| 2 | 7,000 | Ne peut pas couper | |
| 6 | 3,000 | 3,700 | |
| 12 | 1,800 | 2,700 | |
| 25 | 500 | 1,200 | |
| 50 | Ne peut pas couper | 250 | |
| > 100 | Ne peut pas couper | - | |
| Largeur de la fente | Étroite | Très large | |
| Environ 0,6 mm pour un acier doux de 16 mm découpe de l'acier | Environ 0,5 mm pour une coupe d'acier doux de 16 mm | ||
| Taille de coupe précision (déformation de la coupe) | Très bon | Normal | |
| Erreur ±0,15 mm | Erreur 0,5～1mm | ||
| Avantage | ・Capable d'usinage de haute précision. | ・Portable | |
| ・Il y a très peu de déformation thermique. | ・Découpage à grande vitesse et à faible coût | ||
| Inconvénient | ・Le temps nécessaire au perçage des trous augmente de manière significative avec l'augmentation de l'épaisseur de la tôle. ・La qualité de la surface traitée dépend de l'état de la surface du matériau. ・Variations en composition du matériau peut affecter la qualité de la surface coupée. | ・L'électrode et la buse ont une courte durée de vie, deux changements étant nécessaires par jour. ・La coupe présente une grande largeur et une déformation importante. ・ La largeur et la forme de la coupe peuvent être modifiées en raison de l'usure de la buse et de l'électrode. ・Le processus de coupe génère un bruit fort. ・Une grande quantité de poussière est produite. ・ Les trous ont un grand diamètre (de φ12mm à φ16mm). ・Il est difficile de couper des matériaux qui sont magnétisés. | |
2. Comparaison des fentes de découpe pour la découpe laser et la découpe plasma
3. Durée de vie des consommables du plasma d'oxygène.
| Méthode de coupe | Type d'électrode | Le traitement des électrodes. | Durée de vie des électrodes | Durée de vie des buses |
|---|---|---|---|---|
| Découpage plasma à l'oxygène. | Type S | Développé précocement | 60 minutes | 45 minutes |
| Type F | Insérer la version modifiée | 120 min | 60 minutes | |
| Type LL | Insertion de métaux spéciaux. | 180 min | 60 minutes | |
| Découpage plasma à l'oxygène avec adjonction d'eau | Similaire au type F | Insérer la version modifiée | 120 min | 150 min |
1 cycle d'ouverture/fermeture d'arc, 1 min de comparaison de la longévité des essais d'endurance (valeur du courant de coupure : 250A)
4． La relation entre l'épaisseur de la tôle et le coût.
5． La largeur d'incision et la précision de coupe des différentes méthodes de coupe.
6． Conditions de coupe des différentes méthodes de coupe.
Une méthode de traitement qui utilise la chaleur à haute température. arc plasma la chaleur, en utilisant l'oxygène ou l'azote comme gaz de travail, pour faire fondre et vaporiser l'incision d'une pièce métallique.
L'élan du flux de plasma à grande vitesse est ensuite utilisé pour retirer le métal en fusion, ce qui entraîne la formation d'un joint de rainurage.
Voir aussi
Le laser généré par le dispositif laser est transmis à travers une série de miroirs et focalisé sur la surface de la pièce par une lentille de focalisation, ce qui provoque la fusion ou la vaporisation du point chaud de la pièce et la formation d'une fente.
Simultanément, un gaz auxiliaire est utilisé dans le processus de coupe pour éliminer le laitier de la fente, ce qui permet d'atteindre l'objectif du traitement.
Voir aussi
La découpe au plasma convient à la découpe de tous les types de métaux Il est principalement utilisé pour découper des plaques d'épaisseur moyenne. Les avantages du découpage au plasma sont les suivants : vitesse de coupe rapide, fentes de coupe étroites, petites zones affectées par la chaleur, déformation minimale et faibles coûts d'exploitation.
Elle présente toutefois l'inconvénient de provoquer un angle de 0,5 à 1,5 degré au niveau de la section verticale et un durcissement de l'incision.
La découpe laser, quant à elle, est principalement utilisée pour la découpe de tôles d'épaisseur moyenne et dispose d'un très large éventail de possibilités. matériaux de coupe y compris le métal, le non-métal, la céramique, le verre, etc.
Grâce à la direction, à la luminosité et à l'intensité élevées du laser, il offre une vitesse de coupe rapide, une grande précision d'usinage et des joints de coupe étroits qui ne nécessitent aucun traitement ultérieur.
En conclusion, en ce qui concerne la découpe des matériaux, découpe au laser dispose d'un éventail de choix plus large que la découpe au plasma. Pour la découpe de tôles fines, la découpe au laser présente un avantage certain.
Cependant, en termes de coût, la découpe plasma est beaucoup plus économique que la découpe laser.
Par rapport aux méthodes de découpe traditionnelles, une machine de découpe au laser présente plusieurs avantages notables :
Cependant, la découpe au laser présente également des inconvénients :
Le découpage au plasma présente lui aussi des avantages et des inconvénients :
Avantages：
Dans le processus de découpe de plaques d'épaisseur moyenne, la découpe au plasma peut atteindre une vitesse de découpe élevée, bien supérieure à celle du laser et de l'oxycoupage.
En outre, l'investissement initial dans l'équipement est inférieur à celui de la découpe au laser et les coûts de maintenance sont également nettement inférieurs.
Inconvénients：
Les inconvénients du découpage au plasma sont les suivants :
① Pauvres perpendicularité de la surface de coupe, ce qui entraîne une arête de coupe oblique importante sur le côté.
② Génère plus de scories de coupe qui doivent être éliminées par meulage, ce qui augmente les coûts de main-d'œuvre.
③ émet des poussières nocives et des arcs électriques pendant le processus de découpe. Toutefois, le découpage au plasma sous l'eau peut atténuer ce problème.
④ Consommation élevée de buses de coupe à long terme, entraînant des coûts élevés.
Dans les informations ci-dessus, nous avons donné un aperçu de la découpe au laser et de la découpe au plasma sous différents angles.
En lisant cet article, nous espérons que vous avez maintenant une meilleure compréhension de ces deux méthodes. découpe de tôles.
La décision d'utiliser une machine de découpe au plasma ou une machine de découpe au laser dépend en fin de compte des objectifs de production, des facteurs de coût et des exigences de précision.
Si vous avez encore des doutes, vous pouvez nous contacter et permettre à nos experts de vous guider dans votre décision.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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