هل البلازما بديل فعال لليزر؟

يشتهر الليزر بقدرته على تنفيذ عمليات القطع دقيقة التفاصيل وعمليات الثقب التي تتطلب دقة فائقة بفضل عرض الشق الضيق الذي يتراوح بين 0.2 مم و0.4 مم (0.008 بوصة – 0.015 بوصة) تقريبًا عند قطع الفولاذ المطاوع باستخدام الأكسجين، ويصبح هذا العرض أضيق عند استخدام النيتروجين لقطع الفولاذ المطاوع الذي يصل سمكه إلى 25 مم (1 بوصة). كما يوفر ليزر الألياف زوايا قطع ممتازة ويمكنه القطع بتفاوتات ضيقة للغاية، تصل إلى 0.007 بوصة (0.2 مم).

تقنية X-Definition توفر مستوى جديدًا من الدقة على عملية القطع بالبلازما

ومع ذلك، فابتكار شركة Hypertherm لتقنية القطع عالية الدقة، إلى جانب التطورات المستمرة في تكنولوجيا المشاعل والمواد الاستهلاكية، وإدخال تقنية XD في عام 2008، هي العوامل التي ساهمت في تحسين قدرات القطع بالبلازما بشكل ملحوظ على مدار العقدين الماضيين. والآن، تعمل فئة جديدة من تقنيات القطع بالبلازما، تُعرف باسم X-Definition^®، على تعزيز قدرة البلازما على التعامل مع التطبيقات عالية الدقة. عند التركيب على آلة قطع عالية الجودة، مزودة بمسارات خطية ورفوف بيضاوية الشكل، على سبيل المثال، فإن نظام البلازما XPR300^® من Hypertherm، الذي يتميز بتقنية القطع X-Definition، قادر على الحفاظ على التفاوتات المسموح بها وفقًا للمعيار ISO 9013 من الفئتين 1 و2، وجودة القطع وفقًا للمعيار ISO 9013 من النطاقين 2 و3.

مزايا نظام البلازما XPR التي تجعله يتفوق على ليزر الألياف

يمكن لنظام البلازما XPR300 أن يوفر تشطيبًا لسطح الحواف يكون أكثر نعومة عمومًا مقارنةً بليزر الألياف في نطاقات السُمك الأكبر، فضلاً عن جودة حواف متسقة للغاية طوال العمر الافتراضي لمجموعة المواد الاستهلاكية.

تظل عملية قطع الفولاذ المطاوع باستخدام XPR300 بقدرة 80 أمبير ضمن النطاق 2 لحوالي 1300 عملية قطع مدة كل منها 20 ثانية لسمك 6 مم (1/4 بوصة) قبل الانتقال إلى النطاق 3، الذي لا يزال يوفر جودة ممتازة.

تظل عملية قطع الفولاذ المطاوع باستخدام XPR300 بقدرة 300 أمبير ضمن النطاق 3 طوال معظم مدة العملية البالغة 1368 عملية قطع مدة كل منها 20 ثانية على صفيحة بسمك 20 مم (3/4 بوصة).

نظرًا إلى أن سُمك الشقوق الناتجة عن القطع بالبلازما يمكن أن تتراوح بين 1.5 مم (0.05 بوصة) في حالة المعادن الرقيقة جدًّا وحتى حوالي 5 مم (0.225 بوصة) في المواد التي يبلغ سمكها 25 مم (1 بوصة) عند استخدام تيار كهربائي بقوة 300 أمبير، فإن نظام الليزر قد يكون في الواقع الخيار الأفضل إذا كانت هناك حاجة إلى قطع تفاصيل دقيقة للغاية أو ثقوب صغيرة (بنسبة سمك إلى قطر أقل من 1:1). ولكن، إذا كانت هناك حاجة إلى عمليات قطع ذات حواف عالية الجودة، وكانت التفاوتات المسموح بها في حدود 0.020 بوصة، فإن سرعات القطع الأعلى التي تتميز بها تقنية البلازما، لا سيما عند قطع مواد يزيد سمكها عن 10 مم (3/8 بوصة)، قد تجعل من البلازما الخيار الأفضل. بهذا السُمك، على سبيل المثال، ستوفر عملية تقنية البلازما X-Definition بقدرة 170 أمبير نتائج قطع عالية الجودة بسرعات تبلغ ضعف سرعة ليزر الألياف بقدرة 4 كيلوواط الذي يستخدم الأكسجين.

تجعل تقنية True Hole من الثقوب الجاهزة للتثبيت بالبراغي حقيقة واقعة في مجال القطع بالبلازما

بالإضافة إلى ذلك، فإن ابتكار شركة Hypertherm لعملية True Hole^® الخاصة بالفولاذ المطاوع في عام 2008، والتي تحسّنت بشكل أكبر مع طرح جهاز XPR300، يتيح إمكانية تصنيع ثقوب جاهزة للتثبيت بالبراغي بسهولة حتى نسبة قطر إلى سُمك يصل إلى 1:1

من التطبيقات الأخرى التي قد تفضل استخدام البلازما هو الشطف. مع ظهور تقنية True Bevel™ على وجه الخصوص، أصبح من الممكن بشكل أكبر إجراء شطف بتكلفة معقولة مباشرة على آلة القطع والتخلص من العمليات الثانوية. ونظرًا إلى أن قطع الزوايا المشطوفة يزيد من السُمك الفعلي للصفائح المقطوعة، فإن تقنية البلازما يمكن أن تتمتع بميزة كبيرة.

غالبًا ما تكون تقنية البلازما X-Definition هي الخيار الأفضل، بما في ذلك الاستثمارات الرأسمالية وتكاليف التشغيل الجارية

بالإضافة إلى ذلك، فمن المهم النظر في تكلفة الاستثمار الأولية لنظام البلازما X-Definition مقارنةً بالليزر. من المرجح أن تتراوح تكلفة نظام البلازما XPR300 الكامل، المثبت على آلة قطع عالية الجودة وقادر على قطع سُمك 25 مم (1 بوصة) بسرعات تزيد عن 1900 مم/دقيقة (75 بوصة في الدقيقة)، بين 175000 و225000 دولار. قد تبلغ تكلفة نظام ليزر مماثل على أدنى تقدير ثلاثة إلى أربعة أضعاف، بحسب مستوى الطاقة.

علاوة على ذلك، تُعد عملية القطع بالبلازما أكثر مرونةً بكثير عندما يتعلق الأمر بقطع ما يُعرف بالفولاذ "المتسخ"، مثل الألواح التي بها صدأ وغيرها من العيوب. هذا لا يمثل أي فارق بالنسبة لقوس البلازما. لكن هذا لا ينطبق على ليزر الألياف. وأخيرًا، في حين أن أنظمة ليزر البلازما تتطلب استخدام أجهزة أمان شخصية للحماية من الضوضاء والوهج، فإن أنظمة ليزر الألياف تتطلب إنشاء غلاف أمان حول النظام بأكمله للحماية من الأضرار المحتملة التي قد تسببها أشعة ليزر الألياف.