Резка металла – один из самых востребованных в разных сферах способов металлообработки. Она может осуществляться разными способами: современными, классическими. В этой статье расскажем, в чём заключается суть процесса, какие способы используются, какие особенности они имеют.
Суть резки металла – это воздействие, в результате которого нарушается целостность материала. В большинстве случаев происходит его разделение на части, иногда осуществляется вырезание с воздействием на определённые зоны. Также возможно снятие верхних слоёв, частичное удаление материала.
Проводятся операции раскроя, нарезания на отдельные элементы, создания отверстий, выемок. Это применимо к прокатной продукции – листовой, трубной, профильной, а также к швеллерам, балкам, профилям, арматуре, уголкам, прутьям. Но также можно резать отливки, штампованные заготовки. Иногда требуется обрабатывать готовые изделия, например, при их ремонте, модернизации, реставрации, перепрофилировании.
После резки формируются заготовки, которые на следующих этапах производства подвергаются дальнейшей обработке. Хотя иногда резание является последним, завершающим процессом. Детали изготавливают в соответствии с техническими заданиями или чертежами, чтобы добиваться заданных конфигураций, габаритов.
Есть различные техники, которые подбираются с учётом вида, характеристик материала (металла или сплава), его исходной толщины и формы, конечных параметров формируемой заготовки.
Процесс невозможен без специализированного оборудования. Это режущие станки, ручные инструменты, специализированные аппараты с функцией интенсивного нагрева. Так как технологии постоянно развиваются, оборудование также модернизируется. Сегодня применяются современные, максимально автоматизированные устройства с устанавливаемыми многочисленными настройками для достижения точности.
К резке прибегают часто, её используют в различных сферах. Это промышленность: судостроение, металлообработка, машиностроение, авиационный и аэрокосмический комплексы, автомобилестроение, станкостроение. Также резание активно применяют в строительстве, в разных производствах. Это изготовление мебели, бытовой техники, объектов общего пользования.
Существуют разные виды резки. Если взять за основу классификации принцип воздействия, то можно выделить три разновидности:
По глубине, направленности резка условно может подразделяться на разделительную, поверхностную, перфорационную. Первая – это разделение исходного металлического полуфабриката на отдельные заготовки. Поверхностное резание несквозное: материал прорезается не полностью, а частично, на определенную глубину. Так создают канавки, желоба, выемки. Для этого обычно применяется термическая технология.
Также типы резки можно разделить на традиционные и современные. Первые используются давно, хорошо изучены, но применимы не во всех случаях из-за ограниченности воздействия или других причин. Современные технологии предполагают использование альтернативных источников воздействия, высокотехнологичного оборудования. Некоторые методики появились недавно, но считаются перспективными.
Современные методы обладают высокой эффективностью, требуют использования специального оборудования. А многие из них универсальны – подходят для разных материалов, технологических операций. Рассмотрим варианты.
В основе газового метода – способность металлов нагреваться и при критически повышенных температурах выгорать, расплавляться. Технология включает два этапа. На первом в зону направляется огневая струя, которая образуется с помощью ацетилена (этот газ используется в качестве горючего вещества). После достижения нужной температуры в участок реза подаётся кислород. Он делит размягчённый нагревом материал на части, а также одновременно выдувает образованные окислы.
Газом с кислородом можно разрезать даже толстые заготовки, твёрдые металлы, включая титан. Скорость работ высокая. Но есть некоторые особенности:
Чтобы добиваться лучших результатов газокислородной резки, важно поддерживать строго постоянное расстояние между обрабатываемым материалом и нижней точкой рабочего инструмента. Это требует точных настроек оборудования или мастерства его оператора.
Источником воздействия тут является плазменная струя, которая создаётся и направляется в зону обработки специальным аппаратом – плазмотроном. Плазма является газом в ионизированном состоянии, имеющим очень высокую температуру. Она эффективно разрезает, раскраивает даже довольно толстые, твёрдые листы металла. Их толщина может достигать 15 сантиметров.
Есть два типа резания плазмой. Первый – плазменно-дуговой. При нём металл локально расплавляется под воздействием электрической дуги, которая образуется между обрабатываемой заготовкой и рабочим элементом аппарата (в него подаётся ток). Второй тип предполагает разделение только направленной плазмой.
Плазменное резание безопасно, оно осуществляется за короткое время, позволяет без проблем формировать даже сложные фигурные контуры с гладкими, ровными кромками без дефектов. Металл нагревается незначительно. К недостаткам относят высокую стоимость работ, обусловленную дорогостоящим оборудованием. Среди минусов также громкий шум, издаваемый плазмотронами, ограниченная толщина заготовок (некоторые методы позволяют разрезать более толстые металлоизделия).
Лазерная технология – современная, перспективная, эффективная. В ней в качестве источника тепловой энергии используется луч лазера. Он направленно, точно фокусируется в определённой зоне, что вызывает локальный нагрев металла до температуры, превышающей температурные значения плавления. В итоге материал начинает частично испаряться. А чтобы получать резы заданных форм и длины, рабочую головку перемещают по заранее спланированной схеме или траектории (она предварительно настраивается, если станок автоматизированный).
Лазером обычно раскраивают имеющие небольшую толщину трубы, листы из нержавеющей стали или цветных металлов. Также технология подходит для разных сплавов, для неметаллов. Такая универсальность – большое преимущество лазера. Также к плюсам относят впечатляющую производительность, возможность вырезания геометрических сложных контуров, формирование кромки без дефектов.
Недостатки – ограниченная толщина разрезаемых изделий. Ещё метод энергозатратный: расходы электроэнергии на создание лазерного луча очень высокие. Также технология сложная, что требует подготовки сотрудников, их высокой квалификации. Без соответствующего обучения работник не получит допуск.
Разрезание осуществляется смесью воды с песком. Струя направленно подаётся через суженное сопло с маленьким отверстием. Для поддержания нужного напора в системе создаётся высокое давление. В итоге на металл действуют сильная водная струя и абразивные частицы песка, летящие на большой скорости.
Гидроабразивным способом можно раскраивать толстые заготовки – до 3 сантиметров. Получаемые края ровные, дополнительно их обрабатывать не нужно. Методика инновационная, не относится к категории термических, так как тепло не выделяется, а нагревание исключается за счёт одновременного охлаждения водой. Такая особенность минимизирует риски деформаций.
Недостатками являются недопустимость работы с локально коррозированными металлами, а также высокая стоимость. Очаги ржавчины могут расшириться под воздействием воды. А из-за дороговизны гидроабразивным резанием не пользуются частные лица.
Механические способы популярны. Иногда именно такая технология становится единственно возможной, например, если недопустимы или проблематичны воздействия нагревом, лазером или иными источниками энергии.
Рассмотрим виды используемых методов механообработки:
Сегодня используются инновационные методы. Они пока не получили повсеместного распространения, но перспективны и эффективны.
Луч лазера твердотельного типа фокусируется в водной струе, имеющей диаметр не больше 0,1 мм и подаваемой под давлением. Мощность реза определяется одновременно энергией напора струи воды и луча лазера. В зоне воздействия активно выделяется тепло, но за счёт водного охлаждения сильного нагрева нет. Таким способом можно создавать самые маленькие сквозные или глухие отверстия. Достигается высокое качество кромки.
Ультразвук относится к механическим колебаниям, имеющим частоту от 16418 килогерц до 2 тысяч мегагерц. Источник ультразвуковых волн – излучатель: либо пьезоэлектрический, либо магнитострикционный. Его задача – преобразовывать электрический высокочастотный ток в механические колебания.
Ультразвуком можно успешно разрезать как хрупкие материалы, так и с повышенной твёрдостью. Можно создавать сложные изделия с разными профилями, рельефами. Коэффициент трения невысокий, точность достойная, отвод стружки лёгкий.
Такую технологию можно без значительных затрат применять даже под водой, на больших глубинах – до 100 метров. Дуга нагревает железо до высоких температур – +1000 градусов. Металл окисляется, фактически горит в струе кислорода. При этом активно выделяется тепло, которое поддерживает плавление. Процесс протекает непрерывно, так как кислородная среда постоянно подаётся через электрод трубчатой формы. Газом одновременно окисляется металл, и убираются продукты окислительной реакции.
Такие импульсы подаются устройством, в котором предусмотрены катушки и конденсаторы. Они функционируют от электроэнергии. Конденсаторы создают нужный ресурс, а после подачи сигнала с модуля управления посылают заряды на катушки. Последние выдают магнитное поле, локально направляют его на металл.
За счёт высокого давления, достигающего 10 тонн на 1 квадратный сантиметр, проведение раскроя ускоряется. Кромка получается ровной, без шероховатостей, заусенцев, зазубрин. Риски деформаций заготовки сведены к нулю. Скорость работ очень высока.
Сфера применения традиционных способов ограничена из-за невысокой эффективности, из-за невозможности работать с особо твёрдыми материалами большой толщины, а также добиваться необходимой точности. Рассмотрим доступные варианты ниже.
По принципу пиления можно резать металлы и сплавы несколькими способами:
Вручную металлы разрезаются с помощью механического (не электрического) лобзика, ножниц, зубила, ножовки. Все они требуют определённых навыков, а результаты зависят от опыта мастера, от состояния, степени заточки инструментов.
В промышленности ручное резание не используется, но для бытовых нужд подходит. Эффективность невысока, толщина ограничена 1-3 мм (в зависимости от свойств металла). Способ трудоёмкий, отнимает много времени, требует приложения значительных физических усилий.
Используют пробивку для формирования в тонких пластинах и листах отверстий. Они создаются на станках, главными рабочими частями которых являются пуансон и матрица. Результаты достигаются за один проход, за короткое время.
Другое название – рубка. Для неё используется резак-гильотина. Разрезаемый металл закрепляется горизонтально, делится на части резким и сильным рубящим ударом. Это удобно при работе с листовыми заготовками. Резка распространяется на всю их длину или ширину. Ударная рубка подходит для оцинкованных, нержавеющих, электротехнических сталей.
Преимущества – получение ровного реза по всей протяжённости, минимальные затраты времени. Недостатки – громкий шум при ударах, ограниченная толщина разрубаемых металлов.
Резку выполняют с помощью разного оборудования и инструментов. Они подбираются по особенностям технологий, характеристикам металлов, формам, толщине заготовок. Используют:
Современные станки имеют высокую степень автоматизации, часто оснащаются ЧПУ – числовым программным управлением. Это позволяет точно настраивать аппараты – задавать определённые рабочие параметры в соответствии с чертежами, чтобы добиваться высокой точности, максимального соответствия габаритов и конфигурации заготовок техническому заданию, требованиям, конечным необходимым показателям.
Эффективная, безопасная резка требует соблюдения некоторых правил:
Пренебрежение мерами предосторожности может привести к нежелательным последствиям, вплоть до несчастных случаев, летальных исходов. Резка – процесс сложный, опасный.
Резка металла, независимо от технологии, требует квалификации, большого опыта. Чтобы получить желаемые результаты, такой процесс нужно доверить специалистам. Компания Profbau профессионально выполняет металлообработку, включая резание.
Мы используем современные способы, высокотехнологичное оборудование. Это позволяет добиваться высокой точности, экономного расходования материалов и максимального соответствия форм и габаритов заготовок заданным конечным размерам и конфигурациям. Работаем официально, оперативно и по отличной цене.
Please sign in first.
Войти
