Paksuse klassifikatsiooni mõistmine ja selle mõju lõikamisele
Terasplaadi paksus on kõige olulisem tegur, mis määrab, milline lõikamisviis on tehniliselt teostatav ja majanduslikult tasuv. Terasplaadid jaotatakse üldiselt õhukesteks (alla 4 mm), keskmisteks (4–20 mm), paksudeks (20–60 mm) ja eriti paksudeks (üle 60 mm) plaatideks. See klassifikatsioon mõjutab otseselt lõikamistehnoloogia valikut, saavutatavaid tolerantse, servade kvaliteeti ja tootmise efektiivsust. Pideva tootmise puhul ulatub teraslehtede eelistatud laserlõikevahemik tavaliselt kuni 20 mm, kaasaegsed suure võimsusega kiudlasersüsteemid suurendavad seda piiri süsinikterase puhul 25 mm või rohkem ja roostevaba terase puhul kuni 20–25 mm. Selle klassifikatsiooni mõistmine on oluline, et insenerid ja tootjad saaksid valida iga projekti jaoks sobivad seadmed ja parameetrid.
Laserlõikamine: täpsus laias paksusspektris
Laserlõikamistehnoloogia pakub termolõikamismeetodite seas kõrgeimat täpsust, mille paksus varieerub oluliselt sõltuvalt laseri võimsusest ja materjali tüübist. Süsinikterase puhul saab 500 W kiudlaseriga lõigata kuni 6 mm, 1000 W käepidemed 6–12 mm, 2000 W töötleb 14–18 mm ja 3000 W ulatub 18–22 mm. Roostevaba terase puhul lõikab 500 W 1–3 mm, 1000 W käepidemed 3–5 mm, 2000 W töötleb 6–8 mm ja 3000 W ulatub 8–12 mm. Suure võimsusega süsteemid, mille võimsus ületab 20 kW, suudavad saavutada kuni 70 mm süsinikterase optimaalse lõikamise, kuigi pideva tootmise tõhususe tagamiseks ei ole üldiselt soovitatav töödelda plaate, mille paksus on üle 50 mm. Lõikekiirusel on pöördvõrdeline korrelatsioon paksusega – reeglina on lõikekiirus ligikaudu võrdeline laseri võimsusega ja pöördvõrdeline materjali paksusega. Näiteks võib 20 kW võimsusega laserlõikusmasin saavutada olulisi tõhususe parandusi, kuna 30 kW süsteem lõikab 50 mm süsinikterast 88% kiiremini kui 20 kW süsteem.
Plasma lõikamine: tööhobune keskmiste ja paksude plaatide jaoks
Plasmalõikamine tagab suurepärase kiiruse ja kulude tasakaalu keskmise kuni paksude terasplaatide puhul, eriti vahemikus 25–75 mm. Protsess on väga tõhus umbes 5 mm kuni 75 mm või isegi 100 mm paksuselt. Süsinikterase puhul tagab plasmalõikamine hea kuni väga hea kvaliteediga kuni 25 mm paksuse, samas kui roostevaba terast saab lõigata võrreldava kvaliteediga kuni 20 mm. Kaasaegsed plasmasüsteemid saavad hakkama materjali paksusega 0,8–160 mm, tüüpiliste rakendustega vahemikus 3–75 mm. Kui esmase materjali paksus ületab 25 mm (eriti vahemikus 30–75 mm), muutub plasma tugevamaks ja säästlikumaks valikuks võrreldes laserlõikamisega. Üle 50 mm paksuste plaatide puhul on süsinikterase jaoks soovitatav kasutada suure jõudlusega plasmaallikaid, samas kui konstruktsiooniterase rakenduste eelistatud meetodiks on hapnikukütus.
Hapnikkütuse lõikamine: lahendus eriti paksu süsinikterase jaoks
Hapnikkütusel (leegiga) lõikamine on endiselt kõige ökonoomsem meetod väga paksude süsinikterasest plaatide lõikamiseks, mille võimalused ulatuvad 0,5 mm kuni 250 mm paksuseni. Kuigi CNC-juhitavad hapnikukütusesüsteemid töötavad kõige paremini alla 25 mm, saab protsess töödelda kuni 250 mm plaate, mille lõhe on sõltuvalt materjalist umbes 3 mm. Oxy-fuel sobib eriti hästi üle 50 mm paksuste süsinikterasest plaatide jaoks, kus laser- ja plasmatehnoloogiad muutuvad vähem tõhusaks või kulukamaks. Protsess põhineb raua eksotermilisel oksüdatsioonil, muutes selle efektiivseks ainult süsinikterase puhul – see ei saa lõigata roostevaba terast ega alumiiniumi. Konstruktsiooniterase rakenduste puhul jääb hapnikkütus standardvalikuks üle 50 mm paksuste plaatide puhul. Madalad seadmete esialgsed kulud ja võime taluda äärmuslikke paksusi muudavad hapnikukütuse raskes tootmises ja konstruktsiooniterase töötlemisel asendamatuks.
Mõõtmete tolerantsid ja servade kvaliteet paksuse järgi
Lõigatud terasplaatide saavutatav mõõtmete täpsus varieerub oluliselt sõltuvalt paksusest. Kuni 3 mm paksuse pehme terase puhul on tüüpilised tolerantsid ±0,004 tolli (0,1 mm) saavutatavad suurepärase servakvaliteediga. 3–6 mm paksuse korral on hea servakvaliteedi korral tüüpilised tolerantsid ±0,006 tolli (0,15 mm). 6–12 mm paksuse korral suurenevad tolerantsid ±0,010 tollini (0,25 mm), mis on õiglase servakvaliteediga. 12–25 mm paksuse puhul eeldatakse tolerantse ±0,020 tolli (0,5 mm) kareda serva kvaliteediga. Terasplaatide puhul vahemikus 0 mm kuni 25 mm suurenevad lubatud hälbed järk-järgult vahemikus ±0,075 mm kuni ±3,25 mm. Lõike laius – laserkiirega eemaldatud materjal – on tavaliselt õhukeste lehtede (0,5–3 mm) puhul vahemikus 0,10–0,25 mm ja keskmiste plaatide (4–12 mm süsinikteras) puhul 0,25–0,50 mm. Õhukeste süsinikterasest plaatide puhul saab lõikeõmblust kitsendada umbes 0,1 mm-ni. Serva kvaliteet halveneb paksuse suurenemisega: õhuke teras, mille paksus on alla 3 mm, tekitab siledad, peaaegu jämevabad servad; keskmisel terasel (3–10 mm) on kerge karedus, mis nõuab kerget krõbedat eemaldamist; üle 10 mm paksune teras näitab märgatavat kitsenemist ja karedust.
Lõikemeetodi valiku praktilised juhised
Optimaalse lõikemeetodi valik peab põhinema materjali paksuse, nõutava kvaliteedi, tootmismahu ja kulupiirangute põhjalikul hindamisel. Kui plaadid on õhemad kui 2 mm, on eelistatud meetod laserlõikamiseks. 2–10 mm paksuse puhul on nii laser- kui ka plasmalõikamine elujõuline valik. Paksemate kui 10 mm plaatide puhul võib sõltuvalt konkreetsetest nõuetest valida laser-, plasma-, hapniku- või veejoaga lõikamise. Üle 30 mm paksuste puhul on soovitatav valik plasmalõikust. Paksemate kui 50 mm plaatide puhul on eelistatud meetodid hapniku või veejoaga lõikamine. Tööstuse üldised juhised näitavad, et laserit kasutatakse kõige sagedamini õhemate materjalide lõikamiseks, plasmat keskmise ja paksemate materjalide lõikamiseks ja hapnikukütust kasutatakse väga paksu süsinikterase jaoks. Vesilõikamine pakub külmlõikamise alternatiivi kogu paksusevahemikus, kuigi suuremate kasutuskuludega.
