Лазерная, плазменная или гидроабразивная резка — что выбрать

Как работает каждый способ

Лазерная резка. Сфокусированный луч нагревает металл, а струя газа выносит его из реза. ГОСТ Р ИСО 9013 различает лазерную резку в кислороде (металл горит, реакция добавляет теплоту) и резку плавлением, где газ только выдувает расплав. Первую применяют в основном для углеродистой стали, вторую — для нержавейки и алюминия, где кромка должна остаться без окислов.

Плазменная резка. Сжатая электрическая дуга расплавляет и выдувает металл. Лист — часть электрической цепи, поэтому режется только электропроводящий материал: сталь, нержавейка, алюминий, медь, титан. Теплоты вводится больше, чем у лазера, рез шире.

Гидроабразивная резка. Струя воды под давлением разгоняет частицы абразива, и они снимают материал ударами. OMAX указывает рабочее давление до 60 000 psi (около 4100 бар). Процесс холодный: зоны термического влияния нет, режется практически всё — металлы, камень, стекло, композиты.

Диапазоны толщин

Предельная толщина зависит от мощности источника и оснастки. Ниже — паспортные данные конкретных установок, а не свойство способа в целом.

OMAX указывает, что абразивная струя режет большинство материалов толщиной до 12 дюймов (около 300 мм). ГОСТ Р ИСО 9013 распространяется на лазерные резы толщиной от 0,5 до 32 мм и плазменные — от 0,5 до 150 мм. Гидроабразивная резка в него не входит.

Качество кромки по ГОСТ Р ИСО 9013

Стандарт оценивает рез двумя величинами:

• допуск перпендикулярности или наклона u — насколько поверхность реза отклоняется от заданного угла (для вертикального реза — от 90°), вместе с неплоскостностью;
• средняя высота профиля Rz5 — шероховатость поверхности реза.

Оба допуска растут с толщиной листа a:

Для ориентира: Hypertherm заявляет для плазмы XPR300 стабильный диапазон 2 по ISO 9013 на тонкой конструкционной стали, а на нержавейке и алюминии — диапазон 3 на более широком интервале толщин, чем у прежних поколений плазмы. Стандарт оговаривает, что u и Rz5 не оценивают в начале и конце реза, на малых радиусах и в острых углах.

Скос, конусность, ЗТВ и грат

• Скос кромки у плазмы — следствие формы дуги: верх реза шире низа. На толстом листе он заметнее.
• Конусность у гидроабразива возникает потому, что струя теряет энергию по глубине. OMAX описывает V-образный конус (рез шире сверху), обратный и нулевой; уменьшить его можно подбором скорости (ценой производительности), а компенсировать — наклоном режущей головы с автоматическим расчётом угла.
• Зона термического влияния (ЗТВ) есть у лазера и плазмы: металл у кромки нагревался и мог изменить свойства. У гидроабразива её нет.
• Грат — застывший расплав на нижней кромке. Появляется у плазмы и у лазера при неподходящем режиме. ГОСТ Р ИСО 9013 при оценке качества шлак не учитывает, поэтому зачистку кромки оговаривайте в заявке отдельно.

Точность размеров

ГОСТ Р ИСО 9013 задаёт предельные отклонения размеров без допусков в двух классах. По справочному приложению стандарта лазерная резка (до 32 мм) обычно выдерживает класс 1, плазменная и газокислородная — класс 2.

Пример из таблиц стандарта: деталь размером от 35 до 125 мм из листа толщиной свыше 3,15 до 6,3 мм — это ±0,25 мм в классе 1 и ±0,9 мм в классе 2. Разница почти в четыре раза, и для деталей под сборку без доработки она часто решает выбор способа.

Гидроабразивные станки производители характеризуют точностью стола, а не детали: у OMAX это ±0,001 дюйма для линии OMAX. Точность самой детали будет хуже — её снижают конусность, износ смесительной трубки и толщина.

Когда что выбирать

Сравнивать способы по цене за метр реза без учёта доработки неверно. Грат, скос и окисленная кромка потом превращаются в часы зачистки. Считайте стоимость готовой кромки, а не реза.

Как задать требования в заявке

1. Укажите материал, марку и толщину: от них зависит, какие способы вообще подходят.
2. Если кромка работает (посадка, сварка без разделки, видимая поверхность) — задайте класс по ГОСТ Р ИСО 9013. Обозначение строится из трёх цифр: диапазон u, диапазон Rz5, класс размеров. Например, «Термический рез ИСО 9013-342» — диапазон 3 по перпендикулярности, 4 по шероховатости, класс 2 по размерам.
3. Оговорите зачистку грата и, для нержавейки и алюминия, резку без окисления.
4. Для гидроабразива укажите, допустима ли конусность или нужна компенсация.

Как подготовить сам файл — в статье «Как подготовить DXF для лазерной резки». Про минимальные отверстия и перемычки — в статье «Отверстия и перемычки при лазерной резке». Массу заготовок для оценки стоимости металла посчитает калькулятор массы металла.