Резка металла
Резка металла — процесс деления металлического листа, трубы или отливки на отдельные части с помощью ручной, механической и термической операции.
Одним из вариантов резки металла является операция раскроя заготовки. В этом случае готовое изделие имеет размеры и конфигурацию, указанные в чертеже.
Гидроабразивная резка металла
Этот метод один из первых начал использоваться для раскроя металла. Заготовки заданной формы вырезали из металлического листа струей воды, смешанной с абразивом и подаваемой под давлением до 5000 атмосфер.
Метод имеет ряд ограничений по марке металлического сплава, толщине раскраиваемого листового материала, хотя позволяет выполнить раскрой деталей со сложной траекторией.
Для повышения производительности процесса существует возможность одновременного раскроя тонких листовых материалов в стопке из нескольких слоев.
Раскрой листового металла значительно ускорился, когда появилось оборудование для термической резки. Теперь для раскроя используют установки плазменной резки. Другой вариант оборудования для раскроя — лазерный станок. Функция раскроя, как правило, является одной из опций заложенной в программном продукте таких машин.
Высокоскоростной раскрой, выполняемый по программе, позволяет максимально выгодно расположить детали на листе, минимизирует отходы. При этом лазерный или плазменный автоматизированный раскрой безопасен, экономичен, не вредит экологии.
Резка металла: виды
В промышленном производстве применяют такие способы резки металла — листов, пластин, труб и прочего на части, заготовки:
- ручная;
- термическая резка;
- механическая и ударная.
Каждому из этих способов соответствует своя технология, свои вид оборудования. Каждый процесс по-своему уникален, наделен своими преимуществами и недостатками. Рассмотрим основные способы резки металла подробнее.
Ручная резка металла
Этот способ разрезания материала выполняется мастером с помощью шлицевых ножниц по металлу, угловой шлифовальной машины — «болгарки» или трубореза.
Для раскроя «болгаркой» применяют специальные абразивные круги «по металлу».
Труборезы, у которых рез выполняется дисковыми резцами-роликами из стали, используют для разрезания труб.
Скорость и точность работ, выполняемых вручную, полностью зависят от человека. Толщина разделяемого металла (особенно шлицевыми ножницами) ограничена.
Ручной метод малоэффективен, практически не эксплуатируется в промышленных масштабах. Главная сфера использования ручной резки — в быту.
Термическая резка металла
Применяют такие виды терморезки:
- газокислородная;
- лазерная;
- плазменная.
Все эти методы являются бесконтактными, т.е. при работе между заготовкой и режущим инструментом нет непосредственного контакта. Заготовка разделяется с помощью струи газа, плазмы или луча лазера.
Газокислородная резка
В основу технологического процесса заложены свойство металла нагреваться, плавиться и выгорать в чистом кислороде при высокой температуре (более 1000 °C).
Перед началом технологической операции необходимо разогреть место реза до такой температуры, при которой происходит воспламенение материала. Эта операция разогрева выполняется за счет пламени резака. В качестве разогревающего газа чаще всего эксплуатируют ацетилен. Время прогрева зависит от толщины, марки и состояния обрабатываемой металлической поверхности. Кислород на этом этапе не используется.
После прогрева к операции добавляется кислород. Струя пламени, равномерно перемещаясь вдоль линии реза, прорезает полуфабрикат на всю толщину. Кислород, используемый в процессе, не только режет, но и удаляет окислы, которые образуются на поверхности разрезаемого листового полуфабриката.
Важный критерий для получения качественного реза — выдерживание одинакового расстояния между резаком и разрезаемой поверхностью на протяжении всей операции. Этого сложно добиться, если резка металла выполняется ручным газокислородным резаком. При автоматизированном процессе (скоростная, газокислородная с повышенным качеством, резка кислородом высокого давления) скорость резания увеличивается, а качество реза возрастает.
- возможность разрезать заготовки большой толщины;
- возможность резать титановые листы.
Отдельные недостатки газокислородной резки:
- резке не поддаются цветные металлы типа алюминия, меди, а также высокоуглеродистые или хромоникелевые стали;
- большая ширина реза, невысокое качество, образование окислов, наплывов,
- невозможно работать с криволинейными поверхностями;
- изменение физических свойств в области реза.
Лазерная резка
Эта технология подразумевает резку и раскрой металла посредством сфокусированного лазерного луча, получаемого при помощи специального оборудования.
Луч лазера сосредотачивается в определенной точке разрезаемой детали. Под воздействием тепловой энергии лазерного луча поверхность прогревается, закипает и испаряется. Луч плавно передвигается вдоль границы реза, разделяя металлическую заготовку на части.
Лазерная резка применяется для разделения металлов с низкой теплопроводностью. Ее используют при резке, раскрое тонких листов (от 0,2 мм), цветных металлов (алюминия, меди), нержавеющей стали, трубных изделий.
Уникальность метода: обрабатываются практически все металлы, металлические сплавы, неметаллы.
Ряд недостатков технологии резки лазером:
- ограничение по толщине разделяемых изделий;
- большие энергетические затраты в ходе процесса;
- работу может выполнить только специально обученный персонал.
Плазменная
Эта технология подразумевает использование в качестве оборудования плазмотрон, в котором роль режущего инструмента выполняет струя плазмы.
Раскаленный ионизированный газ (плазма) с высокой скоростью проходит через сопло плазматрона. Плазма нагревает, расплавляет металл, а затем сдувает расплав, тем самым образуя линию раздела заготовки.
- безопасность процесса;
- высокая скорость;
- незначительный ограниченный нагрев разрезаемой поверхности.
Недостатки данной технологии — высокая цена оборудования, необходимость в обучении персонала, шум при работе плазменных установок, ограниченность значений толщин обрабатываемого металла.
Механическая резка металла
Механическое разделение основано на прямом контакте обрабатываемого металла с режущим инструментом. Материал инструмента, как правило, тоже металл, но более высокой твердости.
Выделяют механическую резку с применением ножниц, пилы, резцов. Частным случаем механической резки выступает ударная (рубка). Ударная резка или рубка с помощью гильотины используется на стадии заготовительных работ.
Виды оборудования, используемые для механического разделения материалов:
- ленточно-пильные станки (ЛПС);
- гильотины;
- дисковые станки;
- токарные станки с установленными на них резцами;
- агрегаты продольной резки.
Резка ленточной пилой
Разрезание материала ленточной пилой часто используется для разделения сортового, листового металла. Пила ленточная — основной узел на так называемом ленточно-пильном станке (ЛПС). Суть работы пилы ленточной такая же, как у обычной ножовки. Полотно пилы замкнуто в ленту большого диаметра, одна сторона которого имеет специальные зубья. Лента пилы движется непрерывно за счет вращения шкивов, подключенных к электромотору. Средняя скорость резки станка — 100 мм/мин. Материал для изготовления полотна пилы — углеродистая сталь или биметаллический сплав.
Достоинство метода: точность, доступность, невысокая цена оборудования, возможность выполнять не только прямой, но и угловой рез; малый процент отходов, так как ширина реза составляет всего 1,5 мм.
Современные модели ЛПС оснащаются электроникой и дополнительным оборудованием, с помощью которого можно включить станок в состав технологической линии.
Ударная резка металла на гильотине
Такой вид обычно именуют рубкой. Основная сфера применения рубки – разделение листового металла. Это может быть черный металл, различные виды стали – нержавеющая, оцинкованная или электротехническая сталь.
Метод основан на использовании механических приспособлений: ножниц, ножей для рубки металлического листа. Металлический лист размещают на рабочей поверхности гильотины. Закрепляют с помощью прижимной балки и выполняют операцию.
Уникальность метода состоит в том, что рубка (резка металла) происходит одномоментном ударом ножа по всей длине разрезаемой заготовки. В результате получается абсолютно ровный край без лишних кромок и заусенцев.
В промышленном производстве применяют три вида гильотин:
- электромеханические;
- гидравлические;
- пневматические.
На некоторых производствах сохранились ручные гильотинные ножницы, где режущий механизм включается нажимом на педаль.
К недостаткам можно отнести шум при работе механизма, ограничение по толщине заготовки, разность ширины у отрезанных частей.
Резка на дисковом станке
Основное достоинство данного оборудования простота эксплуатации, компактность, универсальность.
Роль режущего инструмента играет диск с зубьями, защищенный кожухом. Диск крепится на поверхности рабочего стола, приводится в действие электродвигателем.
Резка дисковой пилой характеризуется высоким качеством среза, возможностью раскроя под углом, высокой точностью обработки.
Агрегат продольной резки — узкоспециализированное оборудование, которое эксплуатируется исключительно для продольного разделения металлической заготовки.
Процесс резания полностью автоматизирован. Оператор следит за процессом и управляет работой, находясь за специальным пультом.
Уникальность метода: возможность разделить листы на узкие элементы большой длины (ленты, полосы, штрипсы).
Общие недостатки, свойственные всем видам контактной резки можно сформулировать так:
- режется только по прямой линии или под углом;
- проблематично получить детали сложной конфигурации.
В современных технологиях находят применение новейшие способы разделения металла, в частности, криогенная (операция с использованием сверхзвукового потока жидкого азота).
Раскрой, резка металла — первичные заготовительные стадии обработки металлов и сплавов. Применение прямосторонних заготовок правильной формы, как конечного продукта металлообработки, ограничено. После раскроя механическими способами и газокислородной резкой детали передаются на механическую обработку. А вот используя термические операции лазерной и плазменной резки, можно получить детали, которые являются конечным продуктом. Это будут детали сложной конфигурации с прорезанными отверстиями, высечками и прочими элементами.
Стоимость раскроя
Цена на работы по раскрою, резке металла зависит от ряда факторов:
- выбора технологии;
- мощности используемого оборудования;
- марки, толщины исходного сырья;
- категории качества заготовок готовой продукции;
- объема сырьевой партии.
Если предстоит работа с большим объемом сырья, то общая стоимость заказа может быть снижена за счет снижение значения стоимости расчетной единицы (килограмма, погонного метра).
Стоимость резки или раскроя небольших партий, как правило, обговаривается с заказчиком заранее. Она не всегда рассчитывается по формуле «цена расчетной единицы, умноженная на количество», так как любой заказ — большой или малый — требует переналадки оборудования.
Современный промышленный рынок предоставляет массу вариантов резки и раскроя сортового, профильного металла. Но основными критериями для определения исполнителя заказа всегда остаются качество работы, срок изготовления, стоимость выполняемых работ, дополнительные услуге по погрузке, транспортировке.
Методы резки листового металла
Резка листового металла — это предварительный этап обработки металлопроката при производстве изделий и конструкций, подразумевающий раскрой цельного полотна на части различного размера и формы (заготовки).
Различают следующие способы обработки:
- Механический.
- Термический.
В статье рассмотрены особенности популярных методов резки, таких как плазменная резка металла в Минске, газовая резка, резка лазером, ножницами, болгаркой и другими устройствами, применяемыми для раскройки металла.
Методы механической резки
Основаны на воздействии на металл режущим инструментом, который прочнее и тверже обрабатываемого материала. Не предполагает нагрев листа, поэтому такую обработку называют холодной.
Резка гильотинными ножницами
Вид ударной обработки, который подразумевает разрезание листового металла специальными ножами или ножницами по металлу на станке с фиксацией. Используется для производства заготовок.
- ровный край реза;
- отсутствие выщербин и заусениц;
- быстрота обработки материала.
- ограничение по толщине рубки (до 20 мм);
- невозможность изменения направления резки (только прямолинейная).
Резка дисковыми ножницами
Применяется для продольной резки металла («роспуска») по заранее размеченным линиям, по кривой, а также для снятия фасок, обрезания заусенцев и при подготовке к сварке.
Дисковые ножницы представляют собой станок с парой режущих дисков с углом заострения 90 градусов из высоколегированной стали. Листы металла могут подаваться вручную или при помощи автоматического устройства подачи.
- точность резки;
- высокое качество линии реза;
- простота и удобство использования.
- не подходит для фигурной резки.
Резка болгаркой
Обработка ручным электроинструментом — углошлифовальной машиной (УШМ) с режущей абразивной насадкой. Эффективная резка осуществляется ближней частью абразивного диска.
- возможность фигурной резки (осуществляется насадками самых малых диаметров либо почти отработанными дисками).
- не подходит для обработки листового металлопроката с полимерным напылением (абразивные насадки портят покрытие и снижают его защитные свойства по линии реза);
- особые требования относительно техники безопасности;
- обильный вылет осколков;
- невозможность длительной непрерывной резки (чтобы рабочий ресурс насадки не выработался слишком быстро, через каждые 5-7 минут работу необходимо прерывать на 20-30 минут).
Ленточнопильная резка
Выполняется на специальном ленточно-пильном станке. Требует правильного подбора шага зубьев режущего полотна, а также верного выбора скорости подачи листа. Подходит для быстрого изготовления небольших изделий.
- высокая скорость получения детали;
- точность обработки;
- возможность изменения угла резки.
- невозможность изменения направления резки (производство фигурных деталей);
- максимальный размер детали ограничен возможностями станка.
Гидроабразивная резка
Осуществляется смесью воды и абразивного материала (песка), которая подается под высоким давлением через узкое сопло в место реза. Подходит для раскройки материала толщиной до 30 0 мм.
- высокая точность;
- края реза не нуждаются в дополнительной обработке;
- отсутствует термическая деформация металла.
- высокая стоимость оборудования и работ;
- не подходит для обработки металлов и сплавов, подверженных коррозии.
Методы термической резки
Газовая резка
Способ термической обработки, при котором материал нагревается до температуры воспламенения, после чего под высоким давлением подается струя кислорода. Она разрезает металл по всей толщине, плавно перемещаясь вдоль направления реза.
Используется для исправления дефектов, вырезки заготовок и прорезания отверстий.
- высокая скорость резки;
- отсутствие ограничений по форме и размерам;
- возможность использования для резки ржавого и окрашенного металла;
- толщина обрабатываемого листа – до 200 мм.
- низкое качество обработки (увеличенная ширина реза, окислы и наплывы);
- не подходит для производства заготовок небольшого размера.
Плазменная резка
Осуществляется высокотемпературной струей плазмы, получаемой при помощи электродугового разряда. Воздействие плазмы вызывает оплавление, выгорание и выдувание материала из листа. Обработка металла происходит при температуре от 15 000 до 30 000 градусов °C, что делает этот метод обработки применимыми к любым типам металлов и сплавов.
Используется для резки гибких листов толщиной до 200 мм. При этом крайне высокие температуры в зоне резки не оказывают теплового воздействия на материал рядом с ней, благодаря чему лист не деформируется, а характеристики материала не ухудшаются.
- подходит для обработки любых типов сталей, включая сплавы с высоким коэффициентом расширения;
- высокая скорость и точность резки;
- простота работы с плазморезом;
- возможность фигурной резки;
- безопасность процесса (благодаря отсутствию газовых баллонов).
- относительно небольшая максимальная толщина реза (до 50 мм в зависимости от мощности плазмореза);
- необходимость строго придерживаться перпендикулярного угла реза.
Лазерная резка
В основе способа лежит принцип воздействия на материал тепловой энергией узкосфокусированного лазерного луча.
Благодаря возможности точной и сложной фигурной резки, способ используется в ювелирном деле, для производства деталей машиностроительного производства, элементов декоративных кованых изделий и других областях, где необходима точная обработка.
Виды резки металла. Новые и самые эффектные способы
Любое производство нуждается в специальном инструментарии для резки металла. При этом есть несколько популярных способов резки, каждый из которых имеет свои технологические особенности.
Какой конкретно выбор сделает производитель, зависит от экономической выгоды, желаемого результата, а также от эффективности работ.
Промышленные разновидности резки металла
Это разновидности резки, которые характеризуются большим количеством разрезанных деталей за максимально короткий промежуток времени. Таких способов порезать металлические заготовки известно несколько:
- лазерным инструментом;
- плазменная;
- газовым резаком;
- гидроабразивная;
- на резаках с числовым управлением.
Любой из перечисленных методов имеет свои технологические особенности.
Плазменная резка — способ, при котором заготовки или металлы разрезаются струей газа под температурой от 5 до 30 тысяч градусов. При этом электрическим полем разгоняется струя до скорости 15 км/с.
Таким способом легко резать металл листом с толщиной рабочей поверхности 20 см. Получается, что в результате на листе металла образуется разрез без лишних швов. Особым преимуществом является то, что вокруг разреза структура не нагревается и структура металла не разрушается.
Лазерная — также точный вариант резки. Рабочий инструмент в данном случае — луч лазера с точной фокусировкой. Технологически луч плавит металл, он сгорает и испаряется. Если лист металла в толщину больше 1.5 см то зона вокруг разреза требует дополнительного охлаждения. Обычно лазерный метод резки используется для сверхтонких и хрупких материалов.
Важно. Газовая резка — также воздействие на металл температурой. При этом не нужно сложное оборудование, но и точность резки в разы меньше.
Гидроабразивная резка — это механический вид воздействия, который не предполагает термического воздействия. В роли инструмента выступает простая вода, которую смешивают с абразивным порошком. Основным преимуществом является то, что нет структурных изменений , поскольку температура воды не выше 90°С.
Разрезка металла на станке с ЧПУ — предполагает технологический процесс, при котором разрезается сразу несколько листов металла. Но в таком случае возможно влияние ржавчины на металл.
Механические варианты резки металла
При влиянии чистой механики используется самый широкий круг инструментов: диски, пилы, прессы, механические резаки. Такие способы воздействия на металл работают не только на промышленном уровне, но и в небольших гаражах на самом бытовом производстве.
Отрезные станки с заменяемыми дисковыми частями (болгарки) используется как стационарное оборудование, так и в качестве мобильного. Резать таким инструментом можно трубы,, разные конструкции, профиля и листы разных сплавов. При этом инструмент отличается высокой точностью выполнения работ, а также скоростью.
Рубка металла — в таком случае есть горизонтальный ножик. Он прижимается к листу металла и разрушает его в зоне контакта. Усиливает работу пресса гидравлика, пневматика или эксцентриковый механизм.
Также резка и рубка профлиста прекрасно выполняется на гильотинах сабельного типа. Рубка на гильотине предполагает ограничения по некоторым конструкциям со сложной структурой.
Ленточнопильный станок считается наиболее универсальным вариантом для резки любых изделий из металла. При таком варианте резки снижаются потери тепла, а сам процесс происходит под любым удобным углом. Минус станка в том, что резка доступна только для определенных размеров металла и деталей.
Газокислородная резка металла
Такой вариант доступен при соблюдении целого ряда условий. В первую очередь можно резать только изделия и конструкции, которые содержат строго определенное количество примесей. Конструкция не должна отличаться высокой теплопроводностью.
Важно. Чтобы температура плавления обрабатываемого материала, была выше, чем температура горения. При этом важно, чтобы разница не была меньше 50°С.
Те оксиды, которые получаются в результате резания металла должны обладать высокими показателями жидкотекучести. В противном случае они будут серьезным препятствием длясгораня основного металла. Процесс станет более дорогим и экономически не выгодным.
Технология резки газом
Данная разновидность резки не является наиболее часто используемой. Она применяется, когда необходимо раскроить сплавы до 6 см толщиной. Вся процедура происходит за счет того тепла, что выделяется при реакции окисления. При этом все продукты сгорания удаляются из области разреза непосредственно потоком газа.
Важно правильно провести подготовку к разрезанию металла, а также технологически правильно соблюдать все нюансы процесса:
- Непосредственно линию разреза, а также область на 20 см вокруг следует очистить ото всех посторонних материалов. В противном случае может случить возгорание или даже взрыв. Специалисты советуют зачистить даже ржавчину, поскольку ее наличие сильно замедлит процесс резки.
- Непосредственно под линией разреза важно сделать свободное пространство в 10-15 см. Если поток газа будет отражаться на деталь и не сможет свободно выходить, то в результате резки возникнет отрицательная турбулентность и в итоге скорость процесса очень сильно снизится.
- Режущий инструмент должен быть расположен строго по вертикали. Отклонение больше чем в 5° значительно снизить точность резки и качество выполняемой работы.
- Рабочий, выполняющий резку при помощи газа должен иметь высокий уровень квалификации.
При выполнении всех перечисленных условий, место разреза будет ровным, а скорость и качество выполняемых работ превысит многие другие варианты резки металла.
Виды газовой резки
Есть несколько разновидностей резки металла газом. Каждый из них применяется в своих условиях и имеет несколько технологических особенностей:
- Пропаном — один из наиболее популярных методов газовой резки. Абсолютно не подойдет для разрезания высокоуглеродистых соединений. Прекрасно используется для резки титановых соединений и низколегированных сплавов.
- Воздушно-дуговая. В данном варианте помимо кислорода используется электродуга, которая вмонтирована в резак. Удобен при необходимости сделать широкую линию разреза.
- Кислородно-флюсовая. Название дано за счет флюсового порошка, который подается на обрабатываемую поверхность при резке. Благодаря своим свойствам данный порошок придает материалу большую пластичность и делает его более податливым при обработке резаком. Особенно это помогает при наличии на металле термостойкой оксидной пленки. Поэтому данный вид резки применяется для изделий из меди, чугуна, бронзы, латуни.
- Копьевая. При такой разновидности резки используется дополнительный расходный материала. Это специальная стальная труба — газовое копье. За счет ее применения повышается эффективность, скорость основного процесса. Используется такой вид резки применяется при обработке больших заготовок и массивных конструкций.
Вне зависимости от конкретного вида газовой резки, технология процесса предполагает, что специалист весь процесс контролирует и проводит сам, вручную, без участия автоматов.
Собственно на рукоятке резака есть три патрубка. По ним подается собственно кислород из баллона, пропан, а также жидкость для охлаждения. Давление кислорода может достигать 12 атмосфер. Выставляется данный показатель на редукторе баллона.
Кислород подается только после того как выполняется зажигание в факеле резака.
Важно. Важным параметром на производстве считается расход газа при газовой резке металла. Этот параметр зависит и от опыта специалиста, который осуществляет данный процесс, и от толщины металла, и от ширины разреза.
Заключение
Резка металла применяется и на производстве, и в бытовых условиях. Каждый из современных способов раскроя металла имеет свои минусы и плюсы. При выборе конкретного метода важно оценить свойства металла, который необходимо разрезать. Немаловажное значение имеет и размер листа, его толщина, а также наличие тугоплавких оксидных пленок на конкретной заготовке.
Все эти нюансы помогают выбрать в конкретном случае тот вид резки металла, который наиболее выгоден производителю и с которым легко получить необходимый результат в кратчайшие сроки.
