Drie processen, drie fysische principes
Een plaat snijden betekent het materiaal langs een contour scheiden. De drie meest gangbare processen werken helemaal niet op dezelfde manier, wat hun verschillen in nauwkeurigheid, materialen en kosten verklaart.
- De laser bundelt een lichtstraal die het metaal smelt of verdampt, waarna het door een hulpgas (zuurstof, stikstof of lucht) wordt weggeblazen. De vezellaser domineert bij plaatmetaal; de CO2-laser wordt vooral gebruikt voor niet-metalen materialen.
- Het plasma leidt een elektrische boog door een sterk verhit, geïoniseerd gas, dat het metaal smelt en met hoge snelheid wegblaast. Het snijdt alleen geleidende materialen.
- De waterstraal eroderen het materiaal met water onder zeer hoge druk, voor harde materialen beladen met een schuurmiddel (granaat). Het is koud snijden, zonder warmte.
Daarbij komt autogeen snijden, dat staal met vlam en zuurstof verbrandt: het is beperkt tot ongelegeerd of laaggelegeerd staal, maar blijft voordelig bij zeer grote diktes. Veel bedrijven in plaatwerk en snijden beschikken over meerdere processen, andere zijn gespecialiseerd: de juiste vraag is niet ‘welk proces is het beste?’, maar ‘welk proces past bij mijn plaat?’. De gids over de prijs van lasersnijden en kanten vult deze gids aan op het gebied van prijs en ontwerp.
Diktes en materialen: het bereik van elk proces
| Proces | Materialen | Gangbare diktes (ordes van grootte) | Goed om te weten |
|---|---|---|---|
| Vezellaser | Metalen: staal, rvs, aluminium, messing, koper | van 0,5 mm tot ongeveer 20 mm voor staal, iets minder voor rvs en aluminium in een gangbare werkplaats | Het best op dunne en middeldikke plaat |
| Plasma | Uitsluitend geleidende metalen | van enkele millimeters tot ongeveer vijftig millimeter, meer met zeer krachtige bronnen | Concurrerend bij grote diktes |
| Waterstraal | Bijna alles: metalen, steen, glas, keramiek, composieten, rubber | van 1 mm tot honderd millimeter en meer, afhankelijk van het materiaal | Geen thermisch effect, maar langzamer |
| Autogeen snijden | Ongelegeerd of laaggelegeerd staal | van ongeveer 5 mm tot meer dan 200 mm | Zeer grote diktes staal |
Deze bereiken hangen af van het vermogen van de machine, het hulpgas en de gewenste kantkwaliteit: bevestig ze met de werkplaats die uw onderdelen gaat maken. Tussen 15 en 30 mm staal zijn meerdere processen mogelijk; dan geven de vereiste kantkwaliteit en het aantal de doorslag. Omdat platen in standaardformaten worden geleverd, bepaalt de indeling van de onderdelen op de plaat (het nesten) het snijverlies, ongeacht het proces. Laser en plasma kunnen ook afschuiningen snijden (schuine kanten, met een kantelbare snijkop) om V- of X-lassen voor te bereiden: vermeld dit als uw onderdeel stomp moet worden gelast.
Nauwkeurigheid, conus en kantkwaliteit
De nauwkeurigheid hangt af van het proces, maar ook van de machine, het materiaal en de dikte: hoe dikker de plaat, hoe groter de afwijking. De onderstaande waarden zijn ordes van grootte, te bevestigen met de werkplaats.
| Criterium | Vezellaser | Plasma | Waterstraal |
|---|---|---|---|
| Gangbare nauwkeurigheid | in de orde van ±0,1 tot ±0,2 mm bij dunne plaat | in de orde van ±0,5 mm of meer | in de orde van ±0,1 tot ±0,2 mm bij geringe dikte |
| Snijkant | Vrijwel haaks, fijne strepen | Licht schuin, afgeronde bovenkant, mogelijk slak | Mat, fijn gestreept, lichte conus |
| Eventuele nabewerking | Zelden | Slijpen of verspanen bij nauwe tolerantie | Zelden |
De waterstraal is aan de ingang iets breder dan aan de uitgang: deze conus neemt toe met de snelheid, en de straal ‘sleept’ in bochten. Moderne machines compenseren dit gedeeltelijk met een kantelbare kop. Voor de kwaliteit van thermisch snijden (laser, plasma, autogeen) classificeert de norm ISO 9013 de maattoleranties, de haaksheid en de ruwheid; voor waterstraalsnijden spreken werkplaatsen eerder van kwaliteitsniveaus, van het langzaamste en fijnste tot het snelste en ruwste (vaak aangeduid als Q1 tot Q5).
De nauwkeurigheid van de machine is niet de tolerantie die uw onderdeel vereist: schrijf nauwe toleranties alleen voor op functionele maten en geef de klasse van de algemene toleranties van de tekening aan (de ISO 2768-tool helpt bij het kiezen).
De warmtebeïnvloede zone en de gevolgen ervan
Een thermisch proces verhit het metaal aan weerszijden van de snede: dat is de warmtebeïnvloede zone (WBZ). De breedte en de effecten hangen af van het proces, het materiaal en de dikte.
- Laser. De WBZ is smal, omdat de straal zeer geconcentreerd is en de snelheid hoog. Bij snijden met zuurstof (dik staal) is de kant geoxideerd, wat lassen of verven kan hinderen; bij snijden met stikstof is hij schoon, maar het gas is duurder.
- Plasma. De WBZ is breder. Afhankelijk van het gas en het staal kan de kant verhard of met stikstof verrijkt zijn, een mogelijke bron van porositeit bij het lassen of van problemen bij het tappen: slijpen of een bewerkingstoeslag lost het probleem op.
- Waterstraal. Geen WBZ, geen verharding: de materiaaleigenschappen veranderen niet. Het is de keuze voor warmtegevoelige materialen, zoals composieten of bepaalde legeringen, en voor titaan, waarvan de kant bij hitte verontreinigt. Daar staat tegenover dat het schuurmiddel kan inbedden in zachte materialen en dat het aanboren een composiet kan delamineren of een broos materiaal kan laten scheuren: de werkplaats past haar starts aan.
Het hulpgas van de laser maakt dus deel uit van de aanvraag: zuurstof versnelt het snijden van zacht staal maar oxideert de kant, stikstof geeft een schone kant op rvs en aluminium tegen een duurder gasverbruik, en perslucht is een voordelig compromis bij dunne platen wanneer het uiterlijk van de kant ondergeschikt is.
Warmte vervormt ook: een dun, sterk geperforeerd of lang en smal onderdeel kan bij thermisch snijden kromtrekken. Als de vlakheid telt, vermeld dit dan in uw aanvraag.
Relatieve kosten: wat echt telt
Wij geven geen prijzen: de kosten per meter variëren te sterk met dikte, materiaal, gas, machine en bezetting van de werkplaats. Wel kunnen we de tendensen beschrijven.
| Plaat | Vezellaser | Plasma | Waterstraal |
|---|---|---|---|
| Dun (tot ongeveer 6 mm) | Het voordeligst: hoge snelheid, strakke kant | Mogelijk, maar minder nauwkeurig dan laser | Duurder: langzaam proces |
| Middeldik (ongeveer 6 tot 20 mm) | Voordelig, snelheid daalt met de dikte | Concurrerend als nauwkeurigheid niet kritiek is | Duurder, maar zonder nabewerking |
| Dik (boven 20 mm) | Langzaam of buiten bereik, afhankelijk van de machine | Vaak het voordeligst (autogeen snijden voor staal) | Langzaam, maar zonder WBZ of vervorming |
De waterstraal verbruikt schuurmiddel en energie voor de hogedrukpomp, wat de doorgaans hogere kosten per meter verklaart. Maar de prijs van een onderdeel beperkt zich niet tot het snijden: hij telt het materiaal (dus het snijverlies), de nabewerkingen (slijpen, ontbramen, afwerkend verspanen) en de handelingen op. Een proces dat per meter duurder is, kan een goedkoper onderdeel opleveren als het een nabewerking overbodig maakt; een voordelig proces kan duurder uitpakken als het verspanen vereist om de maat te halen.
Welk proces voor welke plaat? Acht concrete gevallen
| Situatie | Vaak gekozen proces | Waarom |
|---|---|---|
| Zacht staal van 1 tot 6 mm, nauwkeurige onderdelen, series | Vezellaser | Snelheid, nauwkeurigheid, strakke kant. |
| Rvs van 2 mm, schone kant voor lassen of uiterlijk | Vezellaser met stikstof | Kant zonder oxidatie. |
| Aluminium van 8 mm | Vezellaser of waterstraal | Afhankelijk van de gewenste kant en het aantal. |
| Staal van 30 mm bestemd om te worden gelast (constructiewerk, constructie) | Plasma of autogeen snijden | Kosten; de kanten worden bij het lassen nabewerkt. |
| Staal van 80 mm | Autogeen snijden, krachtig plasma of waterstraal | Dikte buiten het bereik van de gangbare laser. |
| Titaan, warmtegevoelige legering | Waterstraal | Geen thermische verontreiniging van de kant. |
| Composiet, steen, glas, rubber | Waterstraal | Geen verhitting. |
| Ruw stuk dat nauwkeurig moet worden nabewerkt door verspanen | Plasma of autogeen snijden met toeslag | De eindbewerking bepaalt de maat. |
Deze tabel geeft tendensen, geen regels: de werkplaats kiest het proces dat zij beheerst en waarover zij beschikt. Na het snijden volgt vaak kanten: de gids over de prijs van plaatwerk kanten legt uit hoe dat wordt geoffreerd.
Wat u in uw offerteaanvraag moet vermelden
- het materiaal, de kwaliteit en de dikte, zo nodig met het materiaalcertificaat;
- de bestanden: schone DXF (schaal 1:1, gesloten contouren) en gematerde PDF-tekening; de gids over CAD-bestandsformaten beschrijft wat u moet sturen;
- de toleranties: kritieke maten en klasse van de algemene toleranties;
- de vereiste kantkwaliteit en het latere gebruik: lassen, verven, tappen, verspanen;
- de thermische beperkingen: warmtegevoelig materiaal, te respecteren vlakheid;
- het aantal in meerdere staffels, en de levertijd;
- de bijbehorende bewerkingen: ontbramen, kanten, tappen, oppervlaktebehandeling;
- de verwachte controle en documenten.
Twijfelt u tussen twee processen, laat de werkplaats dan haar eigen voorstel doen en geef de vereiste kantkwaliteit en tolerantie aan: u vergelijkt dan gelijkwaardige offertes. Op Meaflow is het plaatsen van een aanvraag gratis en zonder commissie: u ontvangt de offertes van meerdere werkplaatsen en overlegt via de berichtenfunctie voordat u kiest.
Veelgestelde vragen
Laser of plasma: wat kiest u voor een stalen plaat van 15 mm?
Bij deze dikte zijn beide mogelijk. De laser geeft een strakkere kant en nauwere toleranties; plasma is per meter vaak voordeliger als de nauwkeurigheid niet kritiek is en de kant wordt nabewerkt of gelast. Geef de tolerantie, het gebruik van de kant en het aantal aan: de werkplaats stelt het passende proces voor.
Verwarmt waterstraalsnijden het onderdeel?
Nee: het is koud snijden, zonder warmtebeïnvloede zone of thermische vervorming. Het is geschikt voor warmtegevoelige materialen en grote diktes, maar het is langzamer en per meter duurder. De snede is licht conisch, wat sommige machines compenseren.
Hoe nauwkeurig is lasersnijden?
Bij dunne plaat haalt men gangbaar in de orde van ±0,1 tot ±0,2 mm, afhankelijk van machine, materiaal en dikte. De nauwkeurigheid neemt af naarmate de dikte toeneemt. Bevestig dit met de werkplaats en schrijf een nauwe tolerantie alleen voor op functionele maten.
Kan een met laser of plasma gesneden onderdeel direct worden gelast?
Vaak wel, maar de kant kan geoxideerd zijn (laser met zuurstof) of met stikstof verrijkt (plasma), wat lasfouten kan veroorzaken. Licht slijpen of lasersnijden met stikstof volstaat doorgaans. Vermeld het geplande lassen in uw aanvraag: de werkplaats past het snijgas en de nabewerking aan.