En el mundo del corte de metales, en rápida evolución, se libra una batalla entre el láser y el plasma. A medida que avanza la tecnología, el panorama cambia, poniendo en tela de juicio supuestos arraigados. Acompáñenos a explorar los últimos avances que están remodelando el sector y descubra cómo el auge de los láseres de ultra alta potencia está revolucionando la forma en que cortamos el metal. Prepárese para sumergirse en una fascinante comparación de estos dos titanes de la metalurgia.
Antes de la popularización de los láseres de varios kilovatios, el corte por láser era principalmente superior al corte por plasma para chapas finas de menos de 10 mm. Sin embargo, en el rango de espesores de 30-50 mm, el corte por plasma tenía una clara ventaja en velocidad y el corte por láser no podía competir.
Con el auge de los láseres de varios kilovatios, y ahora con la adopción generalizada de láseres de 60 kW, el corte por láser se está extendiendo al ámbito del corte de chapas medianas y gruesas. Durante este tiempo, el mercado del corte por plasma ha experimentado un drástico descenso y está siendo sustituido gradualmente en determinados escenarios de aplicación.
El rápido aumento de la cuota de mercado del corte por láser puede atribuirse a dos factores principales: la maduración de la tecnología de corte por láser de alta potencia. tecnología láser de fibra y el rápido desarrollo de industrias manufactureras como la siderurgia, la construcción naval, la industria aeroespacial y la energía nuclear, que tienen una demanda urgente de corte de chapa gruesa eficiente y de alta calidad.
En los últimos años, el entusiasmo por los láseres de varios kilovatios no ha cesado, extendiéndose rápidamente por la industria del láser, aunque no sin sus escépticos, sobre todo en lo que respecta a las recién introducidas máquinas de corte por láser de 60 kW, que han sido objeto de un gran debate.
Sorprendentemente, en menos de seis meses, la demanda de máquinas de corte por láser de 60 kW ha superado a la oferta. La industria de la construcción metálica ha recomprado repetidamente cortadoras láser de ultra alta potencia para sustituir al corte por plasma, lo que parece contradecir el escepticismo. La importancia de los láseres de ultra alta potencia para los procesos de corte de metales dista mucho de ser ordinaria si se consideran los escenarios tradicionales de sustitución de procesos y aplicaciones.
La sustitución del corte por plasma por la tecnología láser se está acelerando.
Incluso antes de la adopción generalizada del corte por láser, el corte por plasma era el proceso más maduro en la metalurgia. Utilizaba el calor de un arco de plasma de alta temperatura para fundir localmente el metal en el corte, y el impulso del plasma de alta velocidad se utilizaba para expulsar el metal fundido, formando un corte. El corte por plasma era conocido por su calidad y coste razonables. En aquella época, el corte por plasma se seguía utilizando ampliamente en los segmentos de chapa fina y media por su rápida velocidad de corte y su suavidad. corte.
Sin embargo, con la aparición del corte por láser, empezó a tener cierto impacto en el corte por plasma. En el ámbito del corte de chapas finas, los láseres de fibra de nivel kilovatio tienen una ventaja absoluta sobre el corte por plasma en términos de calidad y eficiencia. Su alta precisión, corte estrecho, mínima zona afectada por el calor, bordes sin rebabas y rápida velocidad de corte los han convertido en la opción preferida en este campo. Por el contrario, las desventajas del corte por plasma son cada vez más evidentes.
Para contrarrestar el impacto del corte por láser, los fabricantes de equipos han desarrollado maquinaria de corte por plasma más refinada para resolver problemas como las superficies de corte rugosas y la escasa perpendicularidad. Al reducir el tamaño de la abertura de la boquilla, se crea un arco muy comprimido que aumenta significativamente la densidad de corriente para lograr una mayor precisión de corte y acabado superficial. Sin embargo, el corte por plasma en el ámbito de la chapa fina todavía no puede competir con el corte por láser en términos de eficacia de procesamiento, precisión y respeto al medio ambiente.
A medida que aumentaba el grosor de los materiales procesados, el corte por láser de kilovatios también se enfrentaba a retos. En el segmento de chapas medianas y gruesas de 30-50 mm, la velocidad de corte del corte por láser era significativamente inferior a la de las máquinas de corte por plasma de precisión, que mantenían su posición en este dominio.
En 2020, la llegada de la tecnología de corte por láser de diez kilovatios había inyectado nueva vida al procesamiento de metales, contribuyendo a la transformación y modernización de las industrias tradicionales. En ese momento, el corte por láser entró en la era de los diez kilovatios e inició una segunda ronda de desafíos contra el plasma, disputando ferozmente el vasto mercado del corte por plasma.
Para acero al carbono/acero inoxidable de hasta 20 mm de espesor, un sistema de corte por láser de 20 kW supera la eficacia de una cortadora por plasma de 300 A. Sin embargo, el coste inicial de compra del corte por láser es significativamente superior al del corte por plasma, lo que hace que los usuarios duden entre las dos opciones. Todavía era demasiado pronto para hablar de una sustitución completa.
Para 2022, la adopción generalizada de la tecnología láser de 30 kW realmente comenzó a sacudir la posición dominante del corte por plasma, impactando especialmente en el mercado de chapa de espesor medio a grueso.
En 2023, el rápido avance de la tecnología nacional de láser de fibra de ultra alta potencia condujo a la aparición de láseres de 60 kW, que realmente rompieron las limitaciones del grosor de corte y desafiaron una vez más al corte por plasma.
En términos de eficacia y calidad de corte, el corte por láser de 60 kW tiene ahora la capacidad de sustituir completamente al corte por plasma. Actualmente, el corte por láser y el corte por plasma están igualados en términos de beneficios económicos globales, dominando cada uno la mitad del mercado. El corte por láser de ultra alta potencia revela unas perspectivas de aplicación extremadamente amplias.
En los últimos años, la demanda de aplicaciones de corte por láser ha mostrado signos de rápido crecimiento debido a la mejora de la demanda de las industrias derivadas y a la disminución del coste de los láseres de alta potencia.
Sin embargo, el corte por plasma puede ser propenso a producir deformaciones significativas al cortar chapa metálica que es inferior a 6 mm y tiene elevados requisitos de precisión de corte.
Por otra parte, el corte por láser presenta claras ventajas de proceso, en particular para materiales con puntos de fusión elevados, aleaciones resistentes al calor, aleaciones superduras, materiales semiconductores, materiales nomateriales metálicosy materiales compuestos.
| Corte por láser de fibra | Corte por plasma | |
| Principio | Un altoláser de densidad de potencia para escanear la superficie del material, calentándolo rápidamente a temperaturas que oscilan entre miles y decenas de miles de grados centígrados. Esto hace que el material se funda o vaporice, y el material fundido o vaporizado se retira de la hendidura con un gas a alta presión. | Con oxígeno o nitrógeno como gas de trabajo, un arco de plasma de alta temperatura y alta velocidad sirve como fuente de calor, fundiendo localmente el metal que se está cortando. A continuación, el metal fundido se retira mediante un flujo de aire a alta velocidad, formando una estrecha hendidura. |
| Material | Materiales metálicos, materiales metálicos especiales y materiales no metálicos | Acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, hierro fundido y otros materiales metálicos |
| Espesor de corte | Placa de espesor medio | Placa media fina |
| Precisión de corte | Mecanizado de acabado (con una precisión de 0,2 mm) | Mecanizado en bruto (menos de 1 mm) |
| Anchura de la rendija | Muy pequeño (0,2 ~ 0,3 mm) | Pequeño |
| Zona afectada por el calor | Muy pequeño (0,1 mm de ancho) | Pequeño |
| Deformación de las placas | Muy pequeño | Pequeño |
Al sustituir algunas funciones de punzonado por el corte por láser, puede ser necesario comprar una máquina plegadora para completar el proceso de plegado posterior.
Esta es una consideración común para los clientes cuando compra de una máquina de corte por láser.
| Artículo | Corte por láser de fibra | Corte por plasma | Ventajas del láser de fibra |
| Precisión de posicionamiento | 0,14 mm | 0,4 mm | Alta precisión |
| Perpendicularidad de la sección | 0,2mm（40mm） | 5mm（40mm） | No requiere acabado |
| Anchura de la rendija | 0,2-1,5 mm | 2-5 mm | Ahorrar materiales |
| Borde reservado y borde común | 3-4 mm | 10 mm | Ahorrar materiales |
| Zona afectada por el calor | 0,1-0,4 mm | 0,5-2,0 mm | Pequeña deformación |
| Calidad de la sección | Excelente, menos escoria colgando | Normal | No es necesario rectificar |
| Velocidad de corte (dentro de 20 mm) | Muy rápido | Normal | Alta eficacia de producción |
| Haz un pequeño agujero | Relación diámetro-profundidad: 10-20% | No se puede cortar el agujero | Guardar perforación máquina y traslado |
| Biselado | Biselado | Generalmente no | Biseladora de ahorro |
| Entorno de trabajo | Limpiar | El humo llenaba la casa | Protección de la salud y el medio ambiente |
La creciente popularidad de los láseres de alta potencia ha permitido que los equipos de corte por láser superen el límite de grosor.
Anteriormente, el volumen de ventas de láseres de alta potencia era muy bajo, y la aplicación del corte por láser estuvo restringida por el grosor durante mucho tiempo.
Tradicionalmente, corte con llama se creía que tenía la gama más amplia de espesores de chapa, siendo adecuada para procesar chapas gruesas y extragruesas con bajos requisitos de precisión y teniendo ventajas obvias de velocidad para chapas de más de 50 mm de espesor.
El corte por plasma, por su parte, tiene una evidente ventaja de velocidad en el rango de 30-50 mm, pero no es adecuado para chapas extremadamente finas (<2 mm).
Por otro lado, el corte por láser, que utiliza sobre todo láseres de nivel kilovatio, tiene ventajas evidentes en cuanto a velocidad y precisión para placas de menos de 10 mm.
En los últimos años, con la creciente popularidad de los láseres de alta potencia, los equipos de corte por láser se han ido infiltrando poco a poco en el sector del medio espesor. corte de chapa mercado.
Se incluyen el grosor de corte límite y el grosor de corte óptimo para una máquina de corte por láser de 20 kW vatios (mm).
El aumento de potencia se traduce en un aumento del grosor de corte y de la eficacia del equipo.
Según las estadísticas, la máquina de corte por láser de 20 kW ha logrado un grosor de corte óptimo de 50 mm para acero dulce y 40 mm para acero inoxidable.
Las chapas de acero suelen clasificarse en chapas finas ( 60 mm) en función de su grosor.
Con una potencia de corte de 10000 vatios, el equipo de corte por láser ahora puede cortar placas medianas y la mayoría de las placas gruesas, ampliando sus aplicaciones al campo de las placas medianas.
Además, los láseres de alta potencia también mejoran la eficacia del corte.
Por ejemplo, la eficacia de corte de una máquina de corte por láser de 30000 vatios en una pieza de acero dulce de 50 mm. chapa de acero puede aumentar en 88% en comparación con una máquina de 20000 vatios.
Véase también:
Ventajas del corte por láser de fibra de alta potencia frente al corte por plasma
| Espesor | 15 kW (m/min) | 20 kW (m/min) | 30 kW (m/min) | Mejora de la eficacia (30kW sobre 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% |
En el ámbito de los corte de chapaEl coste del corte por láser es significativamente inferior al del corte por plasma.
El corte por plasma es uno de los principales métodos utilizados en el campo de la chapa gruesa, sin embargo, el coste del corte por láser es inferior por dos razones:
Por ejemplo, al cortar una placa de acero al carbono de 30 mm de grosor, el coste operativo por metro para el corte por láser de 12 kW, el corte por láser de 20 kW y el corte por plasma de 300 A es de 3,05 yuanes/metro, 1,32 yuanes/metro y 3,13 yuanes/metro respectivamente.
El método de corte por láser de 20kW ahorra 57,8% en costes de explotación en comparación con el método de corte por plasma de 300A, lo que supone una importante ventaja de costes.
Comparación de costes entre el corte por láser y el corte por plasma
| Partida de gastos | Corte por láser (12KW) | Corte por láser (20 kW) | Corte por plasma (300 A) |
| Partes vulnerables del equipo (yuanes / hora) | 5 | 5 | 70 (electrodo, boquilla, anillo de vórtice, etc.) |
| Consumo de oxígeno (yuanes/hora) | 60 | 80 | 80 |
| Partes vulnerables del equipo (yuanes/hora) | 10 (grosor de la chapa > 20 mm) | 10 (grosor de la chapa > 20 mm) | 12 |
| Manipulación (1 persona) + pulido (2 personas) | 0 | 0 | 60 |
| Coste fijo (yuanes/hora) | 0 | 0 | 60 |
| Perforación/posicionamiento/transferencia (3 personas + equipo) | 65（75） | 85（95） | 282 |
| Velocidad de corte (14mm acero al carbono) | 4 m/min | 6 m/min | 3,4 m/min |
| Coste de explotación por metro | 65 / 60 / 4m = 0,27 yuanes/m | 85 / 60 / 6m = 0,24 yuanes/m | 282 / 60 / 3,4 m = 1,38 yuanes/m |
| Velocidad de corte (30 mm de acero al carbono) | 0,41 m/min | 1,2 m/min | 1,5 m/min |
| Coste de explotación por metro | 75 / 60 / 0,41 m = 3,05 yuanes/m | 95 / 60 / 1,2 m = 1,32 yuanes/m | 282 / 60 / 1,5 m = 3,13 yuanes/m |
Según nuestra experiencia previa, la comparación entre las máquinas de corte por láser y las máquinas de corte por plasma es la siguiente:
Las máquinas de corte por láser no causan ningún daño a la pieza, mientras que las máquinas de corte por plasma pueden provocar algún daño a la placa, especialmente si la antorcha o la boquilla de la máquina de corte por plasma encuentran problemas durante el proceso de corte.
El rayo láser se concentra en puntos diminutos, lo que da como resultado una ranura de corte estrecha para la máquina de corte por láser. En cambio, la ranura de corte de la máquina de corte por plasma es ligeramente más ancha.
Las máquinas de corte por láser tienen una velocidad de corte más rápida, con algunas máquinas capaces de alcanzar velocidades de hasta 10 metros por minuto, en comparación con las máquinas de corte por plasma.
La superficie de corte producida por las máquinas de corte por láser es lisa y sin rebabas, lo que da como resultado cortes de alta calidad.
También es un proceso de corte sin contacto.
La zona afectada por el calor es mínima y la deformación térmica de la pieza es casi nula, lo que elimina la necesidad de un procesamiento secundario y evita los bordes torneados.
Sin embargo, las máquinas de corte por láser tienen un grosor de placa limitado y un coste de procesamiento más elevado.
Por otro lado, las máquinas de corte por plasma pueden cortar una amplia gama de chapas de acero, desde 6 mm hasta 40 mm, con distintos modelos y potencias.
Tienen un menor coste de procesamiento y requieren menos destreza del operario en comparación con las máquinas de corte por láser.
La máquina de corte por láser tiene una gran precisión con una exactitud de posicionamiento de 0,05 mm y una exactitud de reposicionamiento de 0,02 mm, pero requiere un entorno de trabajo estricto.
Por otro lado, si bien las máquinas de corte por plasma pueden no tener el mismo nivel de precisión que las máquinas de corte por láser, tienen un bajo requisito de entorno de trabajo y movilidad, y una amplia gama de capacidades de corte.
Estas ventajas hacen que la máquina de corte por láser sea adecuada para cortar piezas con formas complicadas y requisitos de alta precisión.
Sin embargo, el grosor de corte es limitado, y normalmente sólo se utiliza para cortar placas de menos de 8 mm de grosor.
La desventaja del corte por plasma es que resulta difícil cortar chapas gruesas, especialmente chapas de más de 20 mm.
Para cortar estas planchas más gruesas, se requiere una mayor potencia de plasma, lo que aumenta el coste del equipo.
1. Tabla comparativa de corte por láser y corte por plasma
| Corte por láser (láser CO2 4kW) | Corte por plasma (plasma O2 230A) | ||
|---|---|---|---|
| Materiales recortables | Metal: acero al carbono, bajo acero aleadoAcero inoxidable, acero de alta aleación, aluminio, aleación de cobre, etc; No metálicos: cerámica, plásticos, caucho, madera, cuero, tela, papel, película, etc. | Acero de alta aleación como el acero al carbono, acero de baja aleación y acero inoxidable. No se pueden procesar otros materiales no metálicos de alta viscosidad (caucho, film, etc.), ni materiales quebradizos (cerámica, vidrio, etc.). | |
| Espesor máx. de corte | 25 mm (acero dulce) | 150mm(ss, ms) | |
| Velocidad de corte (mm/min) | Grosor < 1 | >10,000 | No se puede cortar |
| 2 | 7,000 | No se puede cortar | |
| 6 | 3,000 | 3,700 | |
| 12 | 1,800 | 2,700 | |
| 25 | 500 | 1,200 | |
| 50 | No se puede cortar | 250 | |
| > 100 | No se puede cortar | - | |
| Ancho de ranura | Estrecho | Muy amplia | |
| Alrededor de 0,6 mm para templado de 16 mm corte de acero | Alrededor de 0,5 mm para corte de acero dulce de 16 mm | ||
| Tamaño de corte precisión(deformación cortada) | Muy buena | Normal | |
| Error ±0,15 mm | Error 0,5～1mm | ||
| Ventaja | Capacidad de mecanizado de alta precisión. | ・Portable | |
| ・Hay muy poca deformación térmica. | Corte de alta velocidad con bajo coste | ||
| Desventaja | ・El tiempo necesario para taladrar agujeros aumenta significativamente con el aumento del grosor de la chapa. ・La calidad de la superficie procesada depende del estado de la superficie del material. ・Variaciones en composición del material puede afectar a la calidad de la superficie cortada. | ・El electrodo y la boquilla tienen una vida útil corta, siendo necesarios dos cambios al día. ・El corte tiene una gran anchura y una deformación significativa. ・La anchura y la forma del corte pueden verse alteradas debido al desgaste de la boquilla y el electrodo. ・El proceso de corte genera un ruido fuerte. ・ Se produce una gran cantidad de polvo. ・Los agujeros tienen un gran diámetro (entre φ12mm y φ16mm). Es difícil cortar materiales magnetizados. | |
2. Comparación de las ranuras de corte por láser y plasma
3. Vida útil de los consumibles de plasma de oxígeno.
| Método de corte | Tipo de electrodo | El tratamiento de los electrodos. | Vida útil del electrodo | Vida útil de la boquilla |
|---|---|---|---|---|
| Corte por plasma de oxígeno. | Tipo S | Desarrollo temprano | 60 min | 45 min |
| Tipo F | Inserte la versión modificada | 120 min | 60 min | |
| Tipo LL | Inserción de metales especiales. | 180 min | 60 min | |
| Corte por plasma de oxígeno con adición de agua | Similar al tipo F | Inserte la versión modificada | 120 min | 150 min |
1 ciclo de apertura/cierre del arco, 1 minuto de comparación de longevidad de las pruebas de resistencia (Valor de la corriente de corte: 250A)
4． La relación entre el grosor de la chapa y el coste.
5． La anchura de incisión y la precisión de corte de varios métodos de corte.
6． Condiciones de corte de varios métodos de corte.
Un método de procesado que utiliza altas temperaturas arco de plasma calor, utilizando oxígeno o nitrógeno como gas de trabajo, para fundir y vaporizar la incisión de una pieza metálica.
A continuación, el impulso del flujo de plasma de alta velocidad se utiliza para eliminar el metal fundido, lo que da lugar a la formación de una costura de ranurado.
Véase también:
El láser generado por el dispositivo láser se transmite a través de una serie de espejos y se enfoca sobre la superficie de la pieza mediante una lente de enfoque, provocando la fusión o vaporización del punto caliente de la pieza y formando una hendidura.
Simultáneamente, se utiliza gas auxiliar en el proceso de corte para eliminar la escoria de la hendidura y, en última instancia, cumplir el objetivo del procesado.
Véase también:
El corte por plasma es adecuado para cortar tipos de metal y se utiliza principalmente para cortar chapas de grosor medio. Las ventajas del corte por plasma incluyen una velocidad de corte rápida, ranuras de corte estrechas, áreas afectadas por el calor pequeñas, deformación mínima y bajos costes operativos.
Sin embargo, una desventaja es que provoca un ángulo de 0,5-1,5 grados en la sección transversal vertical y el endurecimiento de la incisión.
El corte por láser, en cambio, se utiliza principalmente para cortar planchas medianamente finas y tiene una gama muy amplia de materiales de corte incluyendo metal, no metal, cerámica, vidrio, etc.
Debido a la alta dirección, brillo e intensidad del láser, tiene una velocidad de corte rápida, alta precisión de mecanizado y costuras de corte estrechas que no requieren ningún procesamiento posterior.
En conclusión, en términos de corte de material, corte por láser tiene una gama de opciones más amplia que el corte por plasma. Para cortar chapas finas, el corte por láser tiene una ventaja más clara.
Sin embargo, en términos de coste, el corte por plasma es mucho más económico que el corte por láser.
En comparación con los métodos de corte tradicionales, una máquina de corte por láser presenta varias ventajas notables:
Sin embargo, el corte por láser también presenta algunas desventajas:
El corte por plasma también tiene sus ventajas e inconvenientes:
Ventajas：
En el proceso de corte de placas de espesor medio, el corte por plasma puede alcanzar una alta velocidad de corte, que es mucho mayor que la velocidad de corte por láser y llama.
Además, la inversión inicial en equipos es menor en comparación con el corte por láser y el coste de mantenimiento también es significativamente inferior.
Desventajas：
Las desventajas del corte por plasma incluyen:
① Pobre perpendicularidad de la superficie de corte, lo que da lugar a un borde de corte oblicuo importante en el lateral.
② Genera más escoria de corte que es necesario eliminar mediante rectificado, lo que aumenta los costes de mano de obra.
③ Emite polvo nocivo y luz de arco durante el proceso de corte. Sin embargo, el corte por plasma bajo el agua puede mitigar este problema.
④ Alto consumo de boquillas de corte a largo plazo, lo que conlleva costes elevados.
En la información anterior, hemos proporcionado una visión general tanto del corte por láser como del corte por plasma desde varias perspectivas.
Al leer este artículo, esperamos que ahora comprenda mejor estos dos métodos de corte de chapa.
La decisión de utilizar una máquina de corte por plasma o una máquina de corte por láser depende en última instancia de los objetivos de producción, los factores de coste y los requisitos de precisión.
Si aún no está seguro, puede ponerse en contacto con nosotros y dejar que nuestros expertos le orienten a la hora de tomar una decisión.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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