Разумевање класификације дебљине и њеног утицаја на сечење
Дебљина челичне плоче је једини најважнији фактор који одређује која метода сечења је технички изводљива и економски исплатива. Челичне плоче се генерално деле на танке плоче (мање од 4 мм), средње плоче (4–20 мм), дебеле плоче (20–60 мм) и екстра дебеле плоче (преко 60 мм). Ова класификација директно утиче на избор технологије резања, оствариве толеранције, квалитет ивица и ефикасност производње. За континуирану производњу, преферирани опсег ласерског сечења за челичне лимове обично се протеже до 20 мм, са модерним ласерским системима велике снаге са влакнима који померају ову границу на 25 мм или више за угљенични челик и до 20–25 мм за нерђајући челик. Разумевање ове класификације је од суштинског значаја за инжењере и произвођаче да одаберу одговарајућу опрему и параметре за сваки пројекат.
Ласерско сечење: прецизност у широком спектру дебљина
Технологија ласерског сечења нуди највећу прецизност међу методама термичког сечења, са могућностима дебљине које значајно варирају у зависности од снаге ласера и типа материјала. За угљенични челик, ласер са влакнима од 500 В може да сече до 6 мм, 1000 В обрађује 6–12 мм, 2000 В обрађује 14–18 мм, а 3000 В достигне 18–22 мм. За нерђајући челик, 500 В сече 1–3 мм, 1000 В обрађује 3–5 мм, 2000 В обрађује 6–8 мм, а 3000 В достиже 8–12 мм. Системи велике снаге преко 20кВ могу постићи оптимално сечење за угљенични челик до 70мм, мада се за континуирану ефикасност производње обично не препоручује обрада плоча дебљих од 50мм. Брзина сечења има инверзну корелацију са дебљином—по општем правилу, брзина сечења је отприлике пропорционална снази ласера и обрнуто пропорционална дебљини материјала. На пример, машина за ласерско сечење од 20кВ може постићи значајна побољшања ефикасности, са системом од 30кВ који сече 50мм угљенични челик 88% брже од система од 20кВ.
Плазма сечење: радни коњ за средње до дебеле плоче
Плазма сечење обезбеђује одличну равнотежу брзине и цене за средње и дебеле челичне плоче, посебно у опсегу 25–75 мм. Процес је веома ефикасан од отприлике 5 мм до 75 мм или чак 100 мм у дебљини. За угљенични челик, плазма сечење даје добар до веома добар квалитет до 25 мм дебљине, док се нерђајући челик може сећи до 20 мм са упоредивим квалитетом. Модерни плазма системи могу да поднесу дебљине материјала од 0,8 мм до 160 мм, са типичним применама у опсегу од 3 мм до 75 мм. Када дебљина примарног материјала пређе 25 мм (нарочито у опсегу 30–75 мм), плазма постаје јачи, економичнији избор у поређењу са ласерским сечењем. За плоче веће од 50 мм, извори плазме високих перформанси се препоручују за угљенични челик, док кисеоник-гориво постаје пожељна метода за примену у конструкцијским челичним конструкцијама.
Сечење кисеоником: решење за екстра дебео угљенични челик
Сечење кисеоником (пламеном) остаје најекономичнија метода за сечење веома дебелих плоча од угљеничног челика, са могућностима дебљине од 0,5 мм до 250 мм. Док ЦНЦ контролисани системи за кисеоник и гориво најбоље раде испод 25 мм, процес може да обрађује плоче до 250 мм са прорезом од приближно 3 мм у зависности од материјала. Кисеонично гориво је посебно погодно за плоче од угљеничног челика дебљине веће од 50 мм, где ласерске и плазма технологије постају мање ефикасне или скупе. Процес се ослања на егзотермну оксидацију гвожђа, што га чини ефикасним само за угљенични челик - не може да сече нерђајући челик или алуминијум. За примену у конструкцијском челика, кисеоник-гориво остаје стандардни избор за плоче дебље од 50 мм. Низак почетни трошак опреме и способност да се носи са екстремним дебљинама чине кисеоник-гориво незаменљивим за тешку производњу и прераду конструкцијског челика.
Толеранције димензија и квалитет ивица према дебљини
Постижна тачност димензија резаних челичних плоча значајно варира у зависности од дебљине. За меки челик дебљине до 3 мм, типичне толеранције од ±0,004 инча (0,1 мм) се могу постићи уз одличан квалитет ивица. За дебљину од 3–6 мм, толеранције од ±0,006 инча (0,15 мм) су типичне са добрим квалитетом ивица. За дебљину од 6–12 мм, толеранције се проширују на ±0,010 инча (0,25 мм) са добрим квалитетом ивица. За дебљину од 12–25 мм, очекују се толеранције од ±0,020 инча (0,5 мм), са квалитетом грубих ивица. За челичне плоче између 0 мм и 25 мм, дозвољена одступања се прогресивно шире од ±0,075 мм до ±3,25 мм. Ширина реза – материјал који се уклања ласерским зраком – обично се креће од 0,10–0,25 мм за танке лимове (0,5–3 мм) и 0,25–0,50 мм за средње плоче (4–12 мм угљенични челик). За танке плоче од угљеничног челика, резни шав се може сузити на око 0,1 мм. Квалитет ивица опада са повећањем дебљине: танак челик испод 3 мм даје глатке ивице скоро без ивица; средњи челик (3–10 мм) показује малу храпавост која захтева лагано уклањање ивица; дебео челик преко 10 мм показује приметно сужење и храпавост.
Практичне смернице за избор методе резања
Избор оптималне методе сечења мора да се заснива на свеобухватној процени дебљине материјала, захтеваног квалитета, обима производње и ограничења трошкова. За плоче тање од 2 мм, ласерско сечење је пожељна метода. За дебљине између 2 мм и 10 мм, и ласерско и плазма сечење су одрживе опције. За плоче дебље од 10 мм, ласерско, плазма, окси-гориво или водено сечење се може изабрати у зависности од специфичних захтева. За дебљине веће од 30 мм, плазма сечење постаје препоручени избор. За плоче дебље од 50 мм, пожељне методе су сечење кисеоником или воденим млазом. Опште индустријске смернице указују на то да се ласер најчешће користи за сечење тањих материјала, плазма се користи за средње до дебље материјале, а кисеоник-гориво се користи за веома дебео угљенични челик. Резање воденим млазом нуди алтернативу хладног сечења у целом опсегу дебљина, али уз веће оперативне трошкове.
