Vorige Volgende

ESAB Kenniscentrum.

Wat is de beste methode voor het snijden van staalplaat?

30/September/2014

Oxyfuel, plasma, laser of waterstraal?

Zachte staalplaten snijden kan op een heleboel verschillende manieren; sommige daarvan zijn geschikt voor automatisering en andere weer niet. Sommige zijn geschikt voor dunnere platen, andere weer voor dikkere. Sommige zijn snel, andere weer langzaam. Sommige zijn goedkoop, andere weer duur. En sommige zijn nauwkeurig en andere weer niet. In dit artikel gaan we kort in op de vier belangrijkste methoden voor CNC-vormsnijmachines, vergelijken we de sterke en zwakke punten van de verschillende processen en bespreken we vervolgens een aantal criteria die u kunt gebruiken om te bepalen welk proces het meest geschikt is voor uw toepassing.

Oxyfuel-snijden

Het snijden met een oxyfuel-toorts, ook wel autogeen snijden, is veruit het oudste snijproces dat kan worden gebruikt voor zacht staal. Het wordt algemeen gezien als een eenvoudig proces en de apparatuur en verbruiksartikelen zijn relatief goedkoop. Een oxyfuel-toorts kan door zeer dikke platen snijden en de belangrijkste beperkende factor is de hoeveelheid zuurstof die kan worden aangevoerd. Het is niet abnormaal om met een oxyfuel-toorts door 90 (36 inch) of zelfs 120 cm (48 inch) staal heen te snijden. Als het gaat om het vormsnijden met staalplaat wordt er echter vooral gewerkt met platen met een dikte van 30 cm (12 inch) of minder.

Een goed afgestelde oxyfuel-toorts zorgt voor een glad, haaks gesneden oppervlak. Er zitten maar weinig slakken aan de onderste rand en de bovenrand is slechts iets afgerond door de voorverwarmingsvlammen. Dit oppervlak is ideaal voor een heleboel toepassingen zonder verdere behandeling.

Oxyfuel-snijden is ideaal voor platen met een dikte van meer dan 2,5 cm (1 inch), maar kan met enige moeite worden gebruikt voor stalen platen met minimale diktes tot zo'n 0,65 cm (1/4 inch). Met een topsnelheid van zo'n 50 cm (20 inch) per minuut door materiaal met een dikte van 2,5 cm (1 inch) is het een relatief traag proces. Een ander groot voordeel van oxyfuel-snijden is dat u heel eenvoudig met meerdere toortsen tegelijk kunt snijden en zo uw productiviteit flink kunt opvoeren.

Plasmasnijden

Plasmaboogsnijden is een fantastisch proces voor het snijden van zachte staalplaat; de snelheden liggen veel hoger dan bij oxyfyuel-snijden, wat echter wel enigszins ten koste gaat van de kwaliteit van de randen. Daarin zit hem ook de moeilijkheid bij plasmasnijden. Voor een kwalitatief goede rand moet er, afhankelijk van de snijstroom, worden gewerkt binnen een bereik van zo'n 0,65 cm (1/4 inch) tot 3,8 cm (1,5 inch). De haaksheid van de rand begint over het algemeen af te nemen als de plaat erg dun of juist erg dik wordt (buiten het zojuist genoemde bereik), ook al blijven de prestaties qua gladheid van de rand en slakvorming nog steeds behoorlijk goed.

Plasma-apparatuur kan vrij duur zijn in vergelijking met een oxyfuel-toorts, omdat er voor een compleet systeem naast de toorts nog een stroomvoorziening, een waterkoeler (bij systemen van meer dan 100 A), een gasregelaar, toortsgeleiders, aansluitslangen en -kabels nodig zijn. Met de hogere productiviteit van plasma ten opzichte van oxyfuel hebt u de kosten van het systeem echter binnen de kortste keren terugverdiend.

U kunt met meerdere toortsen tegelijk snijden, maar door de extra kosten ligt de grens normaal gesproken bij twee toortsen. Sommige klanten kiezen echter wél voor maar liefst drie of vier plasmasystemen op één machine. Dit zijn dan meestal wel top-kwaliteitsfabrikanten die veel van dezelfde werkstukken snijden als ondersteuning voor een productielijn.

Lasersnijden

Het lasersnijproces is geschikt voor het snijden van zacht staal vanaf minimale dikte tot zo'n 3,2 cm (1.25 inch). Bij diktes vanaf 2,5 cm (1 inch) moet alles helemaal kloppen voor een betrouwbare werking, inclusief het materiaal (laser grade-staal), de gaszuiverheid, de staat van het mondstuk en de kwaliteit van de straal.

Het lasersnijden is geen bijzonder snel proces, omdat het bij zacht staal in feite gewoon een verbrandingsproces is dat de extreme hitte van een scherpe laserstraal gebruikt in plaats van een voorverwarmingsvlam. De snelheid wordt daarom begrensd door de snelheid van de chemische reactie tussen ijzer en zuurstof. Lasersnijden is echter wel een zeer nauwkeurig proces. Het zorgt voor een bijzonder kleine snijbreedte en kan daarom zeer nauwkeurige profielen en kleine gaten met een grote precisie snijden. De kwaliteit van de rand is normaal gesproken bijzonder goed met uitzonderlijk kleine groeven en nalooplijnen, bijzonder haakse randen en nauwelijks of geen slakken.

Daar komt nog bij dat het laserproces erg betrouwbaar is. De verbruiksartikelen gaan zeer lang mee en de machineautomatisering verloopt erg goed, zodat het lasersnijden in veel gevallen kan doorgaan zonder menselijke tussenkomst. Stelt u zich eens voor: u legt een stalen plaat van 3 bij 12 meter met een dikte van 1,3 cm op de tafel, u drukt op de startknop en gaat lekker naar huis. Als u de volgende ochtend weer op het werk komt, kunnen er honderden uitgesneden werkstukken voor u klaarliggen.

Door de gecompliceerde straallevering zijn CO2-lasers niet geschikt voor het snijden met meerdere koppen op één machine. Met fiberlasers is het snijden met meerdere koppen echter wel mogelijk.

Waterstraalsnijden

Waterstraalsnijden leent zich prima voor het snijden van zacht staal en zorgt voor een gladde en uitzonderlijk nauwkeurige snede. De nauwkeurigheid bij waterstraalsnijden kan die van lasersnijden nog overtreffen door de mogelijkheid om gladdere randen te realiseren zonder hittevervorming. Bovendien geldt er voor de waterstraal geen diktebeperking, zoals dat bij laser- en plasmasnijden wel het geval is. De praktische grens ligt bij waterstraalsnijden rond de 15 tot 20 cm (6-8 inch) vanwege de tijd die nodig is voor het snijden van die dikte en de neiging van de waterstraal om zich te spreiden.

Het nadeel van waterstraalsnijden zijn de bedrijfskosten. De oorspronkelijke kosten voor de apparatuur zijn normaal gesproken wat hoger dan voor plasma, door de hoge kosten van een drukversterker (ook wel hoge drukpomp), maar niet zo hoog als voor een laser. De kosten per uur voor het gebruik zijn bij waterstraalsnijden echter veel hoger, vooral door de kosten voor het garnet dat als schuurmiddel in de snede gaat.

Waterstraalsnijden leent zich ook voor snijden met meerdere koppen, wat zelfs mogelijk is met één enkele hoge drukpomp. Voor iedere extra snijkop is echter wel extra water nodig en daardoor ook een grotere hoge drukpomp of een kleinere opening.

Beslissingscriteria

Maar hoe beslist u nu welk proces u het best kunt gebruiken?

1. Begin met de dikte:

  • Dunner dan 2 mm (0.080”) -> gebruik laser.
  • Dunner dan 3,2 mm (0.125”) -> gebruik plasma of laser.
  • Dunner dan 6,4 mm (0.250”) -> gebruik waterstraal, plasma of laser.
  • Meer dan 20 cm (8") -> gebruik oxyfuel.
  • Meer dan 5 cm (2") -> gebruik oxyfuel of waterstraal.
  • Meer dan 3,2 cm (1.25") -> gebruik plasma, oxyfuel of waterstraal.

2. Denk na over de vereiste nauwkeurigheid en randkwaliteit:

  • Is de randkwaliteit van plasma voor u aanvaardbaar? De meeste constructies van staalplaat zijn prima te lassen met een plasmasnede.
  • Is de warmtebeïnvloede zone van oxyfuel, plasma of laser voor u aanvaardbaar? Als dat niet het geval is, kiest u voor waterstraalsnijden.

3. Denk na over wat voor u het belangrijkst is: productiviteit of kosten?

  • Als de productiesnelheid het belangrijkst is, is waterstraalsnijden niet de juiste keuze voor u.
  • Als lage oorspronkelijke investeringskosten en lage operationele kosten het belangrijkst zijn, gaat u voor oxyfuel.

Extra beslissende factoren:

Toelaatbare speling voor bijkomstige bewerkingen

  • Is het erg als er af en toe wat slakken op de onderkant van de plaat zitten? Als dat niet het geval is, kiest u voor waterstraalsnijden of laser.
  • Vereist u perfect ronde gaten voor bijkomstige? Als dat het geval is, kiest u voor waterstraalsnijden of laser.

Veelvoudige hulpmiddelen

Zijn de werkstukken geschikt voor snijden met 2 toortsen, 4 toortsen of nog meer? Dan verdient oxyfuel de voorkeur boven plasma of laser. Snijden met meerdere plasmatoortsen kan wel, maar wordt duur als we de oorspronkelijke investering voor al die apparatuur ook meerekenen. Bij waterstraalsnijden kunt u op één enkele drukversterker met meerdere snijmondstukken werken, mits u een pomp koopt met voldoende debiet voor meerdere koppen. Traditioneel wordt er bij lasersnijden altijd met één snijkop gewerkt, maar door fiberlaser wordt het mogelijk om gelijktijdig te snijden met meerdere koppen.

Een kink in de kabel

Een ander aspect waardoor een kink in de kabel kan gebracht worden van oude berekeningen, is het concept van de multiproces-snijmachine, waarbij twee van deze snijprocessen worden toegepast op hetzelfde werkstuk. De meest voor de hand liggende procescombinaties zijn waterstraal- en plasmasnijden of waterstraal- en oxyfuel-snijden. Met de nieuwe fiberlaser-technologie is het nu ook mogelijk om laser- en plasmasnijden of laser- en oxyfuel-snijden te combineren. Het voordeel van multiproces-snijden is de mogelijkheid om voor bepaalde omtrekken gebruik te maken van het langzamere, maar wel nauwkeurigere proces, terwijl voor andere omtrekken het snellere en goedkopere proces wordt ingezet. Het resultaat is dat werkstukken kunnen worden geproduceerd met de vereiste nauwkeurigheid, maar tegen veel lagere kosten dan bij het gebruik van het zeer nauwkeurige proces om het héle werkstuk te snijden.

Samenvatting

Doordat de diktes en andere mogelijkheden voor deze vier processen elkaar nogal overlappen, is het lastig om een keuze te maken voor een specifiek zachtstalen werkstuk. Staalconstructiebedrijven en -servicecentra die uiteenlopende materialen moeten kunnen snijden, komen daarom vaak uit bij machines die beschikken over twee of meer snijprocessen. Om uit te zoeken welk proces nu precies optimaal is voor een bepaald werkstuk, is het vaak gewoon een kwestie van uitproberen en kijken welke methode het best werkt. 

Categorie Snijsystemen , getagd met Laser, Plasma, Proces, Waterstraal

x

Zoek een ESAB distributeur in uw buurt

x

x

Loading..