Технологии резки металла

Так именуется разделение металлической заготовки любой толщины и геометрии на две или более частей. Для успешного решения подобной задачи используют несколько технологий выполнения работ.

Механическая резка

В этом случае обрабатываемая металлическая заготовка разделяется в процессе прямого контакта с режущим инструментом. Последний производится из металлов большей твёрдости.

Процесс может происходить с применением ручного инструмента или специальных станков.

В первом случае мастер использует:

• Ножницы с режущими кромками нескольких видов: для прямого или криволинейного реза, зеркальные и прямые пальцевого типа

Существуют стационарные модели, у которых одно из лезвий закреплено в верстаке, а второе является подвижным.

• Пилы разных конструкций

• труборезы

Точность работы и скорость её выполнения полностью определяется профессионализмом исполнителя. А толщина разрезаемых заготовок существенно ограничена, особенно при работе шлицевыми ножницами.

• УШМ (болгарки)

Ручной метод отличается весьма низкой производительностью. Поэтому используется только в быту.

Во втором применяется следующее станочное оборудование:

• ленточнопильные станки (ЛПС);
• агрегаты, выполняющие продольную резку металла;
• токарные;
• гильотина: электромеханическая, пневматическая, гидравлическая;
• дисковые.

Применяют для разделки листового и сортового металла. Сменные ленточные пилы являются их режущим элементом. Изготавливаются из биметаллических сплавов, углеродистых сталей.

Принцип работы аналогичен совершению реза ножницами. Пильное полотно замкнуто в кольцевую ленту, которая непрерывно вращается электромотором, что обеспечивает среднюю скорость реза порядка 100 мм/мин. Оптимальная ширина полотна 1.5 мм.

В числе преимуществ подобной технологии отмечают:

• высокую точность разделки;
• возможность совершения прямого, углового резов;
• незначительные объёмы отходов;
• минимальную толщину реза;
• доступная стоимость.

Гильотина

Применение этого оборудования рассматривается как частный вариант, резка ударная (иное наименование, рубка). Востребована на этапе заготовительных работ с листовым металлом (чёрный, сталь электротехническая, оцинкованная, нержавеющая) для последующего выполнения штамповки.

Существенным отличием от иных технологий реза является рубка заготовки одномоментно по всей будущей длине реза. Получается ровная кромка, не требующая доработки. Контакт с заготовкой, благодаря конструкции гильотины, осуществляется в одной точке, которая перемещается вдоль заготовки, что напоминает резку металлов ножницами.

Минусами является высокая шумность работы, ограничения на толщину обрабатываемой заготовки.

Дисковый станок

Диск с режущими зубьями фиксируется на поверхности стола, закрыт защитным кожухом, приводится в движение имеющимся электродвигателем. Обеспечивает выполнение качественного реза. Возможен прямой и угловой рез.

Принцип работы аналогичен резке труборезом.

Прост, компактен. Универсален в работе.

Агрегаты продольной резки

Узкоспециальное оборудование, используемое для продольного резания заготовок. Операция происходит в автоматическом режиме. Листовой металл режется на длинные узкие элементы (штрипсы, полосы, ленты).

К минусам технологии относятся:

• возможность резки металла только по прямой или под заранее заданным углом;
• почти невозможно изготовить деталь сложной геометрии.

  Гидроабразивная резка

Эта технология по-своему уникальна и неповторима, отличается возможностью решения широкого круга задач и значительной универсальностью.

Резка металла выполняется за счёт подачи на поверхность заготовки струи воды, смешанной с абразивными материалами, под высоким (до 5000 атм) давлением.

Повышение производительности достигается одновременным раскроем тонких листов заготовок, уложенных стопкой.

Современная технология обеспечивает существенную точность резки металлов по линии любой геометрии.

Плюсами варианта являются:

• защита материала заготовки от плавления, деформации, благодаря низким температурам в зоне реза;
• минимальное количество отходов;
• эффективная резка элементов, имеющих нестандартную конфигурацию.

Главные минусы:

• ограничения по типу материала заготовки и её толщине;
• высокая цена оборудования.

 Термическая резка

Методы и технологии, объединённые в данную группу, являются бесконтактными. Между поверхностью заготовки и режущим инструментом отсутствует прямой контакт. Разделение на несколько частей осуществляется благодаря струе газа, плазмы, лазерного луча. Эту технологию можно использовать для раскроя заготовок, получения отверстий с требуемым поперечным сечением, коррекции определённых частей обрабатываемой детали.

Принцип, заложенный в основу термической резки, заключается в испарении металла, находящегося в зоне резания, благодаря воздействию на него высоких температур.

По способу передачи подобной температуры в зону реза выделяют следующие виды технологий.

Газокислородная резка

Эта операция выполняется в два этапа. На первом, место реза разогревается до температуры воспламенения материала заготовки. Для этого используется газовый резак. Газом, применяемым на данном этапе, является ацетилен (в подавляющем большинстве случаев). Время, необходимое на прогрев, обусловлено толщиной заготовки, маркой материала, состоянием поверхности.

После достижения требуемой температуры подаётся кислород. Струя пламени под определённым давлением перемещается вдоль линии реза и прорезает заготовку на всю толщину. При этом кислород выдувает из реза окислы, возникающие на его боковых гранях.

Чтобы получить рез максимального качества, требуется строго выдерживать фиксированное расстоянием между поверхностью и резаком. При ручном выполнении работ добиться этого крайне сложно.

Поэтому на производстве используют автоматы с газокислородными резаками. Это обеспечивает скоростной рез высокого качества.

Преимущества метода:

• возможность резать листовой титан;
• заготовки, имеющие большую толщину (2-2000 мм);
• простота технологии;
• возможность резки многослойных материалов;
• мобильность оборудования;
• приемлемая цена агрегата и стоимости работ.

Недостатки:

• технология не позволяет резать цветные металлы, хромоникелевую и высокоуглеродистую сталь;
• рез получается достаточно широким, имеет некачественные кромки с наплывами, окислами, что требует обязательной дополнительной чистовой обработки;
• нельзя проводить резание криволинейных поверхностей;
• материал в области реза меняет свои физические свойства.

Кислородно-флюсовая

В основу положено взаимодействие формируемой высокой температуры во флюсе, предварительно нанесённом на поверхность будущего реза. Это упрощает резку тел вращения и балочного проката с сохранением высокого качества реза.

Использование флюсов обеспечивает резку заготовок из чугуна, высоколегированных, нержавеющих сталей, сплавов алюминия, меди, зашлакованных металлов.

Возможно выполнение резки металлов с использованием:

• сварочных инверторов (ограниченный перечень марок металлов и толщины заготовки, низкое качество реза);
• аргонодуговая резка (позволяет работать с углеродистыми сталями, цветными металлами).

Плазменная

Подобная резка металлов производится с использованием плазмотрона (плазмогенератора). Это специальное оборудование. Режущим инструментом выступает формируемая струя плазмы.

Плазмотроны подразделяются на устройства прямого и косвенного действия.

В первом случае, подобное изделие является элементом электросети, где заготовка выступает в роли анода, а головка плазмотрона является катодом. Именно между ними формируется электрическая дуга, разогревающая металл, и плазменный разряд.

Во втором, электрическая дуга формируется внутри плазмотрона. На заготовку действует струя плазмы.

В качестве рабочего тела может использоваться воздух (разные газы). Существуют модели пароводяных плазмотронов (водяное охлаждение).

Принцип работы устройства

• газ под избыточным давлением через вихреобразователь поступает в дуговую камеру;
• между соплом и электродом формируется первичная дуга, обеспечивающая последующее создание рабочего электрического разряда;
• за счёт высоких температур и выделенного тепла формируется плазма, представляющая собой ионизированный газ;
• требуемую скорость потоку придаёт геометрия сопла.

Металл разогревается и плавится. Расплав удаляется из реза потоком газа. На рынке представлены плазмотроны следующих типов:

• газоплазменный;
• воздушно-плазменный;
• высокочастотный (индукционный);
• пароводяной;
• комбинированный.

Существуют ручные и стационарные версии. Последние могут оснащаться ЧПУ. Их производительность и качество работы существенно выше.

Температура плазмы может достигать 20000°С. средняя ширина формируемого пучка составляет 3 мм.

Применение подобной технологии обеспечивает резку металлов толщиной до 150 мм, оптимальной считается толщина (1.5-40.0) мм.

Плазмотроны рекомендуется использовать для выполнения следующих видов работ:

• если из листовой заготовки требуется вырезать элемент сложной геометрии;
• при производстве деталей, не нуждающихся в дополнительной обработке, которые имеют контуры прямолинейных форм;
• резание профилей, прутков, труб, полос с последующим приданием торцам заданной формы;
• вырезание отверстий, проёмов в металлических заготовках;
• обработка и подготовка кромок для последующей сварки;
• изготовление заготовок для их последующей сварки и штамповки;
• обработка литьевых заготовок.

Плюсы: одно оборудование можно применять для резки заготовок из любых материалов; при толщине обрабатываемой детали до 20 мм, скорость реза достаточно высокая; применение недорогих газов; минимальные тепловые деформации заготовок; простота автоматизации технологии.

Минусы: высокая цена оборудования; повышенная сложность эксплуатации, обслуживания; требование о наличии системы охлаждения для горелки; высокая профессиональная подготовка оператора.

Лазерная

Технология лазерной резки металлов является одной из самых действенных и эффективных. Выполняется сфокусированным лазерным лучом, который создаётся в специальном устройстве, которым комплектуется лазерный станок для резки металла.

В точке контакта лазерного луча с поверхностью заготовки, материал последней разогревается, плавится и испаряется. Луч, согласно заложенной в ЧПУ программе, перемещается по заготовке по границам реза, формируя готовую деталь.

Для работы с металлическими заготовками применяются твёрдотельные лазеры.

К бесспорным достоинствам данного варианта относятся:

• высочайшая точность реза (максимальная допустимая погрешность не превышает 0.01 мм в обе стороны);
• ширина реза лежит в диапазоне 0.1 мм;
• возможность выполнения отверстий с диаметрами 0.5 мм;
• значительная производительность.

Наша компания оказывает весь комплекс услуг по лазерной резке металлов. Более подробно с упомянутой технологией можно ознакомиться, прочитав соответствующую статью на нашем сайте.