Как происходит резка металла

Благодаря развитию технологий, появляется все большее количество методов, используемых для резки металла. Современное оборудование обеспечивает очень высокую точность, которая необходима при сборке определенных конструкций. Помимо этого, удается добиться минимального количества отходов, что особенно актуально при работе с дорогими типами металлов.

Чтобы понять, как именно лучше выполнить резку листового железа или других подобных материалов, следует ознакомиться со всеми доступными вариантами. Они отличаются как используемым оборудованием, так и параметрами. Результатом становится наличие положительных и отрицательных сторон, способных влиять на принятие окончательного решения.

Поэтому при выборе метода следует учитывать все нюансы, поскольку они могут оказаться важными для принятия окончательного решения. Рассмотрим последовательно самые распространенные методы, чтобы выделить из них лучшие по всем параметрам.

Резка при помощи лазера

Лазерные технологии еще совсем недавно считались фантастикой. Однако мощность оборудования, используемого в промышленности, постоянно растет. Сегодня приобрести лазерный гравер может практически каждый, при этом он будет обладать очень высокой точностью. На производствах используется та же технология, но мощность излучения куда выше, что позволяет не только оставлять следы на поверхности любого листового металла, но и прожигать его насквозь с минимальным разогревом прилегающей части и толщиной реза.

Резка металла лазером оказывает точечное воздействие на определенный промежуток, в результате чего становится возможным разогрев до нескольких тысяч градусов, чего достаточно для плавления любого материала. Благодаря такому подходу получается вырезать любые сложные фигуры, поскольку оборудование не имеет никаких ограничений, связанных с перемещением рабочей поверхности.

Для управления процессом используется специальная электроника, поддерживающая перемещение лазера с соблюдением точности в несколько микрон. Чтобы запустить проект в работу, используется следующий алгоритм действий:

1. Разрабатывается чертеж в электронном формате на основании данных, предоставленных заказчиком.
2. Данный чертеж преобразовывается в программу. Она представляет собой последовательность действий, которые должно выполнить оборудование для достижения ожидаемого результата.
3. В оборудование загружается лист металла, предварительно очищенный от загрязнений и подготовленный к обработке.
4. После запуска программы происходит процесс обрезки, согласно заданным параметрам. В их число входит мощность излучения лазера, от которой напрямую зависит интенсивность нагрева и скорость выполнения всех операций, предусмотренных алгоритмом.

Существует несколько видов лазерных установок, отличающихся принципом создания луча, способного нагревать металл до высоких температур. Однако, независимо от того, какой метод генерации энергии используется, результат является примерно одинаковым.

Разница заключается лишь в том, насколько сильно будет нагрет металл. При нагреве до температуры плавления он просто стекает по поверхности заготовки, что в результате заставляет выполнять постобработку детали. Однако, если будет выбран метод, позволяющий добиться температуры испарения, то результатом станет идеальный срез, на котором не осталось и следа от выполнения работ по нарезке листа на отдельные фрагменты.

Преимущества лазерной резки

Среди главных плюсов метода лазерной резки можно выделить следующие:

1. Универсальность. Его можно применять для работы с большим количеством металлов, при этом достаточно крупной толщины.
2. Технологическая безопасность. В процессе не задействуются движущиеся элементы, поэтому оператор может без проблем находиться вблизи оборудования. Главное — закрывать рабочую область, поскольку луч лазера имеет очень высокую мощность.
3. Высокие показатели производительности. Благодаря мощности лазерного луча нарезка может выполняться практически мгновенно. Чего невозможно добиться при использовании абразивных методов.
4. Чистота процесса. В режиме испарения металла на месте среза не остается никаких посторонних деталей, и заготовку можно сразу же устанавливать на место, в котором она должна использоваться.
5. Сверхвысокая точность. Очень маленькая толщина лазерного луча обеспечивает возможность точной нарезки любых видов металла. Это особенно актуально, если требуется создать изделие с повышенным уровнем герметичности.

Таким образом, лазерная резка металла является одним из оптимальных вариантов, поскольку практически не имеет недостатков, и при этом подходит для выполнения большинства проектов.

Плазменная резка

Данный тип обработки листового металла применяется в большинстве случаев для того, чтобы нарезать очень толстые заготовки, которые оказались «не по зубам» другим современным технологиям. Однако, именно в этом и заключается ряд минусов, присущих методике.

Основным действующим веществом является направленная раскаленная плазма, способная в течение короткого промежутка времени разогреть даже металл, имеющий очень высокую теплоемкость, до температуры плавления и даже кипения.

Существует два вида воздействия при помощи плазмы, которые отличаются по своим параметрам:

1. Косвенно воздействующий механизм. Электрическая искра располагается таким образом, чтобы находиться во внутреннем пространстве режущего элемента. В таком случае на сам металл оказывает влияние только плазма, подаваемая под собственным давлением из горелки.
2. Плазменно-дуговой рез. Заключается в образовании электрической дуги непосредственно между нарезаемым материалом и инструментом, используемым для нарезки. Таким образом удается добиться тандемного воздействия как мощного электрического импульса, так и раскаленного газа, подаваемого в область горелки. Таким образом, электрическая дуга способна раскалять металл до температуры плавления, а газ продолжает данный процесс, полностью устраняя его из места реза.

Среди основных преимуществ данной методики выделяется возможность ее использования практически с любым видом металлов. Кроме того, она позволяет работать довольно быстро, поскольку нагрев происходит практически мгновенно. В месте реза получается гладкий шов, образованный оплавившимся металлом, не успевшим стечь за пределы обрабатываемой области. При использовании автоматизированного оборудования данная технология абсолютно безопасна, поскольку оператор находится за пределами рабочей области. При желании есть возможность вырезать детали, согласно со сложными контурами.

Для того, чтобы запустить автоматический процесс, подготавливается программа, как и в случае с лазерной резкой. Однако, у плазменной технологии есть существенный недостаток — она не позволяет добиться настолько высокой точности. Кроме того, практически наверняка деталь придется обрабатывать после нарезки, поскольку оплавленный металл остается в месте шва, что может создавать дополнительные неровности и влиять на конечные размеры. Поэтому единственная причина, которая может заставить использовать именно плазменную резку — это слишком большая толщина, с которой лазер уже неспособен справиться с такой же скоростью.

Использование газового резака

Данная технология является одной из самых старых, но при этом продолжает пользоваться популярностью из-за своей простоты. Она может использоваться как в автоматическом оборудовании, так и в виде ручного инструмента. Чтобы добиться высокой производительности, приходится использовать следующий алгоритм работы:

1. При помощи горящего газа разогревать металл до предельной температуры, при которой он начинает плавиться.
2. Подавать в зону обработки кислород, вызывающий окисление отдельных капель.
3. Удалять образовавшийся шлак при помощи продувки обрабатываемой области.

Чтобы добиться необходимого качества реза, работнику необходимо вести резак максимально плавно. В противном случае рез будет постоянно «гулять», что приведет к необходимости последующей коррекции.

При движении нельзя держать резак прямо, поскольку это значительно снизит скорость обработки металла. Следует придерживаться угла примерно в 6 градусов. Это позволит разогревать слой металла заранее, чтобы при подаче максимальной мощности он мог сразу же плавиться и удаляться из области реза.

Среди основных преимуществ данной технологии выделяется ее сравнительная дешевизна и возможность обработки металла, имеющего очень большую толщину. Не требуется специфическое оборудование, поскольку все процессы могут выполняться в ручном режиме обученными специалистами. Оборудование может легко транспортироваться на объекты, где нужно выполнять работы.

Однако, данные достоинства омрачаются рядом недостатков, среди которых больше всего выделяется низкая точность реза. Проблема заключается в ручной обработке, при которой работник физически не может разместить резак таким образом, чтобы строго придерживаться намеченных контуров. Поэтому использовать газовую резку для выполнения точных работ однозначно не выйдет.

Помимо этого, стоит упомянуть довольно высокий расход материалов. Из-за особенностей строения горелки ширина обрабатываемой зоны может достигать примерно 1 сантиметра. Таким образом, в месте реза уничтожается большое количество металла, что неприемлемо при попытках доиться максимальной экономии. Поэтому, если есть возможность, от данной технологии рекомендуется отказаться.

Использование кислородных резаков

Данный метод чем-то похож на газовый, однако его основой служит сжигание металла в области с повышенным количеством кислорода. Благодаря его подаче под высоким давлением все продукты горения быстро удаляются из обрабатываемой области. Это приводит к тому, что края металла в месте реза остаются ровными и имеют более приглядный внешний вид, чем при стандартной газовой обработке.

Все методики кислородной резки сводятся к двум существующим стандартам, обладающим высокой эффективностью:

1. Кислородно-копьевая резка. Через специальную трубку, выполняющую функции горелки, в область реза направляется большое количество кислородной смеси под высоким давлением. Таким образом получается своего рода кислородное «копье», оказывающее эффективное воздействие на слой металла.
2. Кислородно-флюсовая резка. Вместе с кислородом в обрабатываемую область отправляется и порошок, представляющий собой специальный флюс. Он облегчает процесс, являясь катализатором с абразивными свойствами.

Однако, как и в случае с использованием обычных газовых резаков, данная методика имеет тот же недостаток, выражающийся в большом расходе металла. Поэтому ее рекомендуется использовать только в том случае, если обрабатываемая заготовка обладает очень большими размерами и не может быть перемещена в условия, где можно было бы выполнить раскрой с минимальными потерями.

Гидроабразивная резка

Эта технология принципиально отличается от всех других, которые были перечислены ранее. В них используются методы, так или иначе построенные на принципе разогрева металла до температуры, при которой он может быть удален из обрабатываемой зоны без особого физического воздействия.

При использовании гидроабразивного оборудования в область реза подается тонкая струя воды под сверхвысоким давлением. В ее состав входит специальная дробь или мелкодисперсный песок, способный из-за высокого напора выбивать частицы металла. В результате материал в области контакта начинает разрушаться, что позволяет добиться довольно высокой точности и избежать значительного нагрева.

На самом совершенном оборудовании можно резать листы и изделия, толщина которых достигает 200 мм. Однако, при этом они должны быть полностью монолитными. В противном случае, вода может попасть в пространство между слоями, что приведет к неизбежному разрушению заготовки из-за слишком высокого давления.

Ввиду этого данная технология считается одной из лучших, но все же уступает лазерной резке. Ее можно использовать в том случае, если нагрев металла недопустим из-за ухудшения его свойств в результате данного процесса.

Основным преимуществом, помимо исключения разогрева обрабатываемой области, является довольно высокая точность и минимальный расход металла. По данным показателям, гидроабразивная резка приближается к лазерной, но все же не может ее превзойти.

Механическая обработка металла

Наконец, самыми старыми вариантами нарезки листового металла можно считать методы, связанные с механическим воздействием. Их довольно много, поскольку человечество на протяжении длительного времени не имело никаких аналогов. Чаще всего можно встретить обычные ленточные пилы или абразивные диски, способные оказывать воздействие на любые виды металлов. Среди распространенного оборудования можно выделить следующее:

1. Ленточные станки. Предназначаются в основном для нарезки проката, листовой металл на них обрабатывать нельзя в силу конструкции. Позволяют выполнять продольные срезы с высокой точностью, но при этом не могут обеспечить вырезания каких-либо фигур. Среди преимуществ выделяется высокая скорость работы и сравнительно невысокая стоимость расходных материалов.
2. Гильотины. Могут использоваться как для проката, так и для листового металла. Обеспечивают на нарезание, а рубку металла. В качестве силового элемента может использоваться как собственная масса ножа, так и специальный пневматический или гидравлический пресс. Способны обрабатывать только металлы, мягкость которых выше, чем мягкость самого ножа. В зависимости от технологии могут выполнять либо только продольные срезы, либо вырубывать фигуры согласно изготовленному заранее клише.
3. Дисковые станки. Представляют собой своего рода циркулярные пилы, снабженные дисками из абразивных материалов. Основным преимуществом является возможность нарезки большого количества листового металла с высокой точностью в ручном режиме, но только с использованием прямых линий. Существуют стационарные установки, которые по функционалу повторяют ленточные пилы. В таком случае на них можно обрабатывать только металлопрокат.

Чем можно нарезать металл в домашних условиях

Если обработка металла понадобилась при выполнении каких-то бытовых строительных работ, следует воспользоваться подходящими инструментами. Существует несколько видов такого оборудования, позволяющего обойтись без значительных затрат, однако оно подойдет только для того, чтобы справиться с нарезкой не слишком толстого материала.

1. Ручные ножницы. Используются для обработки профилированных листов и листового металла с толщиной не более 1 миллиметра. Некоторые модели имеют усилители, позволяющие за счет мускульной силы нарезать листовой металл. Толщина которого достигает 3 миллиметров.
2. Ручные электрические пилы и «болгарки». Представляют собой инструмент, работающий за счет абразивных свойств различных расходных материалов. Могут применяться для обработки как листового металла, так и проката. При использовании такого инструмента следует применять все необходимые меры защиты, поскольку он может представлять опасность как для того, кто с ним работает, так и для окружающих.
3. Электрические лобзики. Могут снабжаться специальными полотнами, предназначенными для листового металла. Позволяют делать фигурные резы на заготовках, толщина которых не превышает 13 миллиметров. Некоторые модели могут обладать более мощными двигателями и механизмами, способными расширить это ограничение до 20 миллиметров.

Какой метод нарезки следует выбрать

Сравнительная таблица методов резки металла

В зависимости от обстоятельств каждый должен определиться сам, какой из перечисленных методов ему подходит. Если требуется выполнить разовую обработку ограниченного количества листового металла или металлопроката, оптимальным вариантом, скорее всего, будет применение бытовых вариантов.

Однако, если объемы растут, следует обратиться за помощью на производство, осуществляющее нарезку, согласно с запросами заказчиков. При выборе метода лучше всего остановиться на лазерной резке, поскольку она позволяет добиться максимальной экономии и точности при обработке, и при этом обладает довольно привлекательной стоимостью.

Помимо этого, любые заказы, связанные с лазерной нарезкой заготовок, выполняются достаточно быстро, поскольку сам процесс не предусматривает длительных задержек. Необходимо заранее согласовать чертежи, на основании которых будет запущена программа обработки в автоматическом режиме, а после забрать получившиеся результаты.