Cięcie stali laserem to tak naprawdę kształtowanie materiału przez wysoką temperaturę, ale zamiast żywego ognia, traktujemy ją niezwykle cienką wiązką lasera z towarzystwem gazu technicznego. Strumień lasera wytwarza bardzo wysoką temperaturę i rozgrzewając stal, wyzwala w niej łańcuch reakcji chemicznych. Wszystko to dzieje się na ograniczonym co do setnych milimetra obszarze.
Ciekawe podczas cięcia laserowego jest to, że w zależności od prędkości, z jaką prowadzone jest ostrze, w stali dochodzi do procesów chemicznych o różnym skomplikowaniu. Dzięki temu możemy uzmysłowić sobie, jak dokładna jest to technika. Laser podczas kontaktu z materiałem wywołuje łańcuch reakcji, do których postępu dopuszcza przez określony czas. Dzięki temu cięcie laserowe stali jest też bardzo bezpieczne, a efekty możliwe do przewidzenia z ogromną dokładnością.
Cięcie stali: wypalanie tlenowe
Tlenowe cięcie stali jest mniej finezyjne. Na linii cięcia materiał także jest doprowadzany do temperatury zapłonu. Proces ten jest kontrolowany przez dodatkowy strumień gazowy pod wysokim ciśnieniem. Przypomina to wywołanie mikro pożaru i jednoczesne jego gaszenie. Podczas laserowego cięcia stali, pożar jest powstrzymywany, zanim osiągnie tak duży rozmiar. Pomimo tego, tlenowe cięcie stali także jest bardzo dokładne oraz bezpieczne. Ogromną zaletą tej techniki są także jej wyjątkowe efekty.
Podczas tlenowego cięcia uzyskać można w materiale bardzo specyficzny układ krawędzi. Dolna jest idealnie prosta, a górna zaokrąglona.
Przy okazji produkty uboczne wypalania zbierają się tylko w rejonie krawędzi dolnej. Dzięki temu, elementy pozyskiwane w wyniku cięcia stali techniką tlenową, mogą nie wymagać dalszej obróbki precyzyjnej.
Jak i czym ciąć stal? Porównanie
Tlenowe cięcie stali jest prostym procesem, który regulujemy, dostarczając odpowiednie ilości tlenu. Sprzęt oraz eksploatacja należą do najmniej kosztownych na tle innych rozwiązań technologicznych cięcia CNC. Laserowe cięcie stali jest pod naszą kontrolą dzięki odpowiedniemu dostosowaniu czasu, w którym ostrze ma kontakt z materiałem. Jest to wygodniejsze i choć sprzęt jest droższy, to jego eksploatacja długoterminowa nieporównywalnie tańsza.
Laserowe cięcie stali uznawane też jest za bezpieczniejsze. Maszyna CNC wymaga tylko wprowadzenia poprawnych parametrów i zadanie operatora polega na rutynowych kontrolach. Fizycznie niemożliwe jest, aby cięcie przebiegało w nietypowy sposób, a maszyna nie wymaga bieżących konserwacji w trakcie pracy. W przypadku cięcia tlenowego uwaga człowieka jest bardziej potrzebna.
Teoretycznie zarówno wypalanie tlenowe, jak i laserowe pozwala na cięcie stali przy użyciu kilku głowic. Takie zastosowanie ogromnie zwiększa wydajność oraz automatycznie obniża koszty. W przypadku laserowego cięcia stali musimy jednak wybrać w tym celu specjalny laser włóknisty, który jest dość drogi. Standardowa wiązka laserowa może operować w jednej maszynie CNC tylko samodzielnie. W przypadku wypalania tlenowego nie ma większych ograniczeń.
Cięcie laserowe jest jednak szybsze, niż tlenowe. Może się więc zdarzyć, że lepszym pomysłem będzie uzyskiwanie pożądanego kształtu stali, jeśli poddamy ją kilkukrotnej obróbce laserowej, niż jednokrotnej tlenowej. Wszystko zależy od konkretnej realizacji oraz jakości materiału, którym dysponujemy.
Jak oszacować koszty cięcia stali?
Wyjątkowo istotna jest na przykład grubość stali. Ostrze laserowe poradzi sobie z cięciem stali o grubości maksymalnie 30 milimetrów. Wypalanie tlenowe ma pod tym względem przewagę: stosować je można w stali o grubości do 300 milimetrów. Jeśli jednak dysponujemy materiałem bardzo cienkim, o grubości poniżej 5 milimetrów, cięcie tlenowe może być na granicy akceptowalnych efektów. Spróbować można, ale czas i poziom precyzji podpowiada w takich przypadkach, że cięcie laserowe jest lepszym pomysłem.
Cena cięcia stali i dobór techniki mogą też zależeć od ilości elementów, które chcemy w ten sposób uzyskać. Pierwsze użycie maszyny CNC jest zazwyczaj najdroższe, ale jeśli chcemy uzyskać przy jej pomocy kilka milionów elementów, to początkowe koszty przestają być znaczące, a cięcie laserowe staje się tańsze.
Warto też pamiętać, że zbytnia oszczędność na etapie cięcia stali, potrafi się zemścić. Jeśli cięcie dotyczy elementów, które muszą być precyzyjnie wykonane, to niezadowalające efekty na tym etapie przyniosą nam ogromne starty materiałowe. Wycięte elementy, zamiast nadawać się do montażu lub dalszej obróbki, staną się odpadami. Dlatego koszty cięcia stali należy szacować w wielu aspektach i muszą uwzględniać: poziom precyzji, ilość elementów oraz właściwości materiału.
Może się też zdarzyć, że ocena kosztów oraz efektów, będzie wymagała cięć próbnych z zastosowaniem różnych technik. Warto się na nie zdecydować, jeśli zaczynamy pracować z nowym dostawcą stali lub wykonujemy nowy element. Choć symulacje komputerowe są bardzo dokładne i Computer Numerical Control właśnie z ich powodu jest tak przydatna, to nie wolno zapominać, że dwa kawałki stali często nie są sobie równe.