Обработка металла после резки

Обновлено: 07.07.2024

Возможны ли дефекты при лазерной резке металла? Как ни печально, но такое случается, несмотря на то, что данная технология признана на сегодняшний день одной из самых продвинутых в мире. С другой стороны, совершенства не бывает в принципе, к нему можно лишь вплотную приблизиться.

И процесс обработки металлов лазером это без проблем позволяет. А любые возможные дефекты можно предотвратить при наличии определенных знаний у мастера. Опытным специалистам вполне под силу сделать так, чтобы работа была выполнена в высшей степени профессионально и в точно назначенный срок.

Суть процесса лазерной резки металла

Для раскроя металла по данной технологии используются специальные установки, обеспечивающие создание мощного лазерного луча. Последний фокусируется на обрабатываемой поверхности, вызывая ее активное разрушение: металл плавится, испаряется, сгорает. Подобный результат достижим благодаря ряду особенностей лазерного луча, таким как:

Данная технология представляет собой воздействие светового луча на поверхность, во время которого не всегда удается избежать дефектов лазерной резки металла. В целом, обработка предполагает три этапа промежуточных изменений материала заготовки. Первое соприкосновение луча лазера с металлом приводит к нагреванию материала до температуры плавления, данный процесс сопровождается образованием усадочной раковины. Далее металл начинает закипать и испаряться под действием выделяемой энергии. После чего заготовка проплавляется на всю толщину, позволяя инструменту осуществлять поступательные движения в выбранном направлении.

Нужно понимать, что металл испаряется только при раскрое заготовок небольшой толщины. Обработка других изделий требует дополнительного удаления остатков вещества из рабочей зоны. Для этого используются различные вспомогательные средства, в роли которых могут выступать инертные газы, кислород, азот, различные воздушные смеси. А вся работа ведется оборудованием газолазерного типа.

Подача активного кислорода в зону раскроя позволяет решить несколько задач. Дело в том, что данный газ удаляет продукты плавления металла, охлаждает поверхность среза, поддерживая оптимальную температуру. В результате сокращаются временные затраты на раскрой.

Говоря о дефектах лазерной резки металла, стоит отметить, что при данной обработке исключена деформация заготовок. Это экономически выгодно, поскольку позволяет отказаться от дополнительных припусков на линейных размерах. Иными словами, сокращается расход материала, что особенно заметно во время объемных работ, а также отсутствует необходимость в осуществлении дополнительных чистовых операций.

Достоинства и недостатки лазерной резки

Лазерная обработка является достаточно дорогой услугой, однако цена является, пожалуй, единственным минусом на фоне большого количества плюсов подобной технологии.

Основные преимущества данной методики:

Луч лазера не может износиться, а значит, не требует замены.
Световое пятно имеет минимальный размер, за счет чего обеспечиваются тонкие линии реза.
Обрабатываемая заготовка может иметь любую температуру или структуру материала.
Не нужно искать лучшие режимы для раскроя.
Конструкция используемой аппаратуры не предполагает особых требований к жесткости станины, прочности направляющих.
Обработка не сопровождается шумом и вибрацией.
Испарения выжигаемых участков позволяют избежать образования отходов.
Доступность работы с хрупкими, уязвимыми материалами, так как отсутствует механическое воздействие на изделие.
Высокая точность.

Раскраиваемый материал не нагревается по всей площади.
Удается создавать сложные, объемные конструкции.
Не происходит деформации заготовки.
Исключается механическое воздействие на изделие.
Нет эффекта запыленности в процессе работы.
Отлично подходит для обработки материалов с высоким риском деформации, за счет чего удается избежать дефектов при лазерной резке металла.
Обработка осуществляется максимально быстро, так как рабочий механизм очень легко перемещается по поверхности заготовки.

Среди минусов данной технологии в первую очередь стоит назвать относительно высокую стоимость, о чем говорилось выше. Также специалисты выделяют непостоянство скорости производства и ограничения по габаритам. Дело в том, что данный метод подходит для раскроя листов размером не более 150х300 см. Лазер не справляется с резкой толстостенных металлов.

Еще одна тонкость состоит в том, что эффективность и другие немаловажные параметры могут меняться в зависимости от типа лазера. Гарантированно качественный результат можно получить, лишь доверив работу специалистам в этой сфере. Недостаточный уровень подготовки мастера может привести к появлению некоторых дефектов лазерной резки металла.

3 основных дефекта при лазерной резке металла

Обычно есть две причины для брака: выбрано сырье низкого качества или нарушены нормы, например, может быть изменена скорость раскроя. Также получение результата высокого качества невозможно без своевременного обслуживания оборудования и предельно точной проверки тестового образца перед его запуском в серию.

Чаще всего лазерная резка металла сопровождается следующими дефектами:

1. Грат.

Речь идет об облое, или затвердевших каплях металла на кромках изделия, которые появляются как результат нарушения правил обработки. Именно грат образуется, если неправильно выбрана скорость. Последнюю выставляют более низкой при раскрое некоторых видов металлов, в том числе алюминия и сплавов, чтобы избежать деформации заготовки.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Для удаления грата используют такие подходы:

ручная зачистка при помощи шлифовального инструмента;
обработка на специализированном дорогостоящем оборудовании.

В любом случае, избавление от данного дефекта лазерной резки металла требует немалых трудозатрат. Отдельные сложности возникают при производстве сверхточных изделий или изделий по ГОСТу, ведь дополнительная обработка часто сопряжена с нарушением геометрии, а это недопустимо.

Если вам нужна качественная заготовка, которая не подвергалась дополнительной зачистке, лучше обратиться в проверенные компании, специализирующиеся на лазерной резке металла.

2. Неровные края.

Данный дефект связан с отклонением работы аппаратуры от требуемых показателей. Обычно проблема вызвана изнашиванием или разладкой комплектующих станка. Либо неровность может образоваться по причине малого веса обрабатываемого листа, который предварительно забыли зафиксировать на рабочей поверхности.

Задача механика состоит в том, чтобы следить за процессами и проверять первую деталь перед запуском партии. Не менее важно вовремя осуществлять техобслуживание оборудования.

Рекомендуем статьи по металлообработке

3. Борозды и вихри на выходе.

Во время раскроя некоторых материалов большой толщины происходит отрыв газового потока, сопровождаемый формированием вихря, из-за чего на изделии появляется подобный дефект лазерной резки металла. Чтобы избежать этого, корректируют выходное давление газа из сопла, режимы обработки.

При резке толстолистовых металлов наиболее важная роль принадлежит вспомогательному газу, ведь он отвечает за удаление расплава и чистоту реза.

Раскрой толстых листов требует использования большей мощности излучения. Но при лазерной резке могут возникнуть сложности в обеспечении нужного качества одномодового излучения. Увеличение толщины материала приводит к тому, что скорость обработки снижается до недопустимых значений, из-за чего кромка оказывается шероховатой, с гратом.

Также качество сильно страдает во время работы с толстыми материалами, характеризующимися большим отношением толщины к ширине реза. Дело в том, что здесь ослабляется силовое действие газа на расплав, из-за чего последний не может быть полностью удален. Одной из главных проблем современной лазерной резки является тот факт, что сопутствующий газ сильно влияет на результат обработки листов толщиной от 25 мм.

Также к дефектам лазерной резки металла относятся прожоги, то есть сквозные дыры на заготовке. Но причина их образования кроется только в ошибке мастера.

10 распространенных ошибок при лазерной резке

Речь идет о неверной настройке положения зеркал, передающих луч от излучателя к обрабатываемой поверхности. Без грамотной настройки лазерный станок не способен нормально работать и обеспечивать качественный раскрой. Данная ошибка приводит к искажениям в макете, снижению мощности, прорезающей способности, раздвоению луча. Также появляется такой дефект лазерной резки металла, как толстый либо черный рез. Как только замечены первые проблемы с резкой, необходимо проверить юстировку – именно с ней чаще всего связаны трудности.

Компрессор необходим для охлаждения линзы и удаления продуктов горения из рабочей зоны. Чем с большей силой подается воздух, тем чище, качественнее рез. Кроме того, хорошая работа компрессора позволяет сократить временные затраты на обработку металла. Тогда как без данного элемента продукты горения остаются на линзе и продолжают нагреваться лучом лазера. В результате линза достаточно быстро перегревается и лопается.

В данном случае очевидно, что работа, в принципе, невозможна. Перегрев трубки приводит к образованию микротрещин, снижается мощность агрегата, и вскоре он требует ремонта.

Любители творческого подхода, конечно, могут использовать кулеры от «девятки», вентиляторы и другие домашние разработки. Но если в самодельный охладитель попадет хотя бы мельчайший мусор, он осядет на трубке и станет причиной для ее преждевременного выхода из строя.

Проще приобрести чиллер с замкнутым контуром, за счет которого вода не вступает в контакт с внешней средой. Теперь нужно лишь каждые полгода менять воду, включать перед работой систему охлаждения и не забывать смотреть на табло в процессе раскроя металла.

Избыточная сила тока приводит к перегреву электродов лазерной трубки, в результате чего просаживается мощность, а уже примерно через три месяца трубка приходит в негодность. И наоборот, недостаточная сила тока не позволяет использовать ресурс мощности, имеющийся у трубки. Поэтому данный показатель должен настраиваться на основании рекомендаций завода-производителя оборудования.

Данная ошибка становится причиной для потери мощности, а также влечет за собой ряд дефектов лазерной резки металла, а именно косой торец, нечеткий рисунок. Настройку производят при помощи поднятия и опускания сопла. В комплекте со станком обычно идут фокусные пластинки, но им не всегда стоит доверять. Дело в том, что реальное фокусное расстояние может не совпадать с установленным производителем. Кроме того, его необходимо настраивать, отталкиваясь от поставленной задачи. Иными словами, для резки толстого металла, поверхностной гравировки и маркировки изделий используются абсолютно разные фокусы.

Практика показывает, что ремни лучше немного недотянуть, чем перетянуть, поскольку избыточное натяжение приводит к слишком сильному износу, дрожанию реза на поворотах, скрипу, а в наиболее сложных случаях может наблюдаться пропуск шагов. В то же время из-за сильно недотянутых ремней нарушается геометрия изделий и страдает качество гравировки.

Может случиться, что, после того как линзу достали, протерли и поставили обратно, ее плохо закрепили. В результате, когда движется рабочая голова, линзу потряхивает, и во время лазерной резки металла остается такой дефект, как неровный рез.

Оптимизация приоритетов резки устанавливает последовательность и направление раскроя. Допустим, необходимо вырезать узор внутри круга. Тогда в первую очередь вырезают сам узор, а после этого переходят к кругу. В противном случае рисунок может не совпасть с макетом.

Основными параметрами являются мощность, скорость, ускорение, длина шага во время гравировки. Если при их установке допущена ошибка, то есть вероятность недорезки либо, наоборот, пережога материала.

Многие не обращают внимания на такой показатель, как минимальная угловая мощность. Если задана конкретная скорость, станок работает то быстрее, то медленнее, причем замедление наблюдается на углах и поворотах. Функционирование с одинаковой мощностью чревато пережиганием металла заготовки в местах соединения движения. Поэтому рекомендуется установить минимальную мощность, тогда она будет изменяться пропорционально скорости, и удастся избежать указанных дефектов лазерной резки металла.

Эта ошибка может показаться странной, но многие действительно пренебрегают обслуживанием станка. Пыль и грязь являются хорошими проводниками электричества, поэтому, как только происходит небольшой пробой контакта, электричество уходит в неизвестном направлении. Оно может пройти по всей трубке, попасть в корпус или в другое место. Конечно, 30 тысяч вольт при силе тока в 20–30 миллиампер не убьет человека, но удар будет неприятным.

Если при подобной силе тока 30 тысяч вольт попадут по корпусу на электронные компоненты станка, те придут в негодность. Любая электроника, в том числе входящая в конструкцию оборудования для лазерной резки металла, не любит пыль, ведь она легко становится причиной короткого замыкания либо перегрева техники. Поэтому, если вы хотите, чтобы оборудование служило вам долго, не забывайте вытирать гравер и лазерную трубку от пыли.

Также важно стирать смолы и другие продукты горения с ламелей, иначе гарь будет оставаться на обратной стороне материалов. Или, что гораздо серьезнее, возможно возгорание.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Обработка деталей после плазменной резки

Наличие грата и наплывов после плазменной резки – головная боль и неотъемлимая проблема любого предприятия, которое осуществляет такой тип раскроя. Сама плазменная резка – один из самых экономных видов раскроя, по сравнению с механической обработкой, лазерной резкой или гидроабразивной резкой, поэтому активно используется в компаниях любого уровня. Второе важное качество - это обработка горячекатанного проката большой толщины, когда другое оборудование просто невозможно или совершенно непроизводительно для эффективного использования. С другой стороны, несмотря на любые уверения продавцов плазменной резки и плазменных источников, наличие облоя, грата и наплывов по кромкам реза всегда будет побочным явлением после обработки.

Причины грата могут быть самые различные – высокая или наоборот низкая скорость реза, материал, толщины обработки, расстояние до материала, состояние сопла и т.д. Безусловно, стоит задача сделать грат минимальным, но несмотря на все теоретические рассуждения, свести его на нет практически невозможно и не под силу даже с использованием самых современных машин и источников и очень опытных операторов, которые, зачастую, гораздо лучше самих наладчиков разбираются в режимах и особенностях работы оборудования.

В зависимости от того, какой получился грат, в ход идут любые средства слесарной обработки – кто-то сковыривает легкие слои пассатижами, кто-то вычищает болгаркой и кругами, а если говорить про оборудование, может применяться дробеметная установка, галтовка, а в каких-то случаях встречались даже способы химической обработки, чтобы легкий грат отпадал самостоятельно.
Но при увеличении толщины металла, а также высоком или сложноудаляемом грате с невозможностью заменить саму установку плазменной резки, у компании возникает реальная проблема, так как удаление грата и наплывов становится действительно сложной и трудозатратной операцией. Отдельно стоит отметить, что если деталь является тяжелой, ее обработка сопряжена либо к сложному дополнительному перемещению с помощью кранов или тележек, либо обработка должна производиться непосредственно на месте, то есть компания должна иметь зону для слесарных операций, чтобы обработать деталь после выхода со станка плазменной резки.

Использование зачистных станков для удаления грата после плазменной резки во многом оправданно, так как позволяет добиться высокой производительности, постоянном качестве зачистки и возможности интегрировать новый станок в производственный процесс, как в виде и отдельно стоящего оборудования, так и в поточную линию, например, посредством движения по рольгангам. Результатом же будет являться чистая деталь, очищенная от грата и наплывов и готовая для дальнейшего использования. При этом, сложные ручные операции полностью устраняются в производстве, что позволит получить эффективную экономию в человеко-затратах.

Достаточно важным является комплектацию, позволяющая получить чистую деталь полностью за один проход без необходимости последующего возврата. Все современные зачистные станки позволяют контролировать отдельно контролировать работу каждой рабочей станции, то есть при отсутствии необходимости, она может быть полностью отключена для экономии времени и расходных материалов.
Безусловно, зачистные станки имеют свои ограничения, а именно требования к неплоскостности проката, ограничение веса детали и ширину обработки. Вместе с тем, в общем, применение зачистного станка после плазменной резки – эффективный и мощный способ борьбы с гратом и имеет ряд сравнительных преимуществ по сравнению с той же дробеметной установкой. В производственных условиях, когда обрабатываются не многотонные металлоконструкции, а отдельные детали, зачистной станок может является единственным наилучшим выходом для избавления от грата.

Зачистные станки для удаления заусенцев, обработки кромки и шлифования

Зачистные станки серии G для зачистки и шлифования деталей из листового металла на ширине от 300 до 1300 мм с возможностью использования различных конфигураций станций для комплектации под задачу клиента на сухой или водной основе.

Обработка металлов резанием: виды, технология выполнения работ

Обработка металлов резанием используется для получения детали заданной формы с точными размерами. Это может быть механическая обработка при помощи таких методов, как точение, строгание, сверление, фрезерование и шлифование, электроэрозионная либо лазерная или плазменная обработка.

Технологию обработки металла резанием применяют как для создания высокоточных микроскопических электронных плат, так и для получения многотонных изделий. Машино- и станкостроение, авиационная и судостроительная промышленность, производство мебели и бытовой техники – везде востребовано оборудование для обработки металлом резанием. Подробнее о видах обработки резанием металлических заготовок и инструментах, которые при этом используют, читайте в нашем материале.

Общие сведения о механической обработке металлов резанием

Обработка металла может осуществляться с помощью резания, когда с заготовки снимают слой металла, а затем изменяют состояние обработанной поверхности.

Движение, которое определяет скорость отделения стружки, считается главным движением – скоростью резания.

Движение, которое обеспечивает непрерывность врезания режущего лезвия инструмента в новые слои материала, считается движением подачи.

В зависимости от вида обработки главное движение и движение подачи разделяют на вращательные и прямолинейно-поступательные. Их может совершать заготовка либо режущий инструмент.

Есть несколько способов обработки металла резанием:

Точение. Это наиболее распространенный способ, с помощью которого обрабатывают поверхности тел вращения. Для осуществления данной манипуляции потребуется токарный станок, при этом обрабатываемая заготовка вращается, это главное движение, а также перемещается резец – это движение подачи. В роли режущего инструмента выступают резцы.
Строгание. В этом случае на поперечно-строгальных станках главное движение ДГ передается резцу, при этом движение подачи Дs сообщается заготовке, либо главное движение ДГ – заготовка, но движение подачи Дs передается резцу.
Сверление (зенкерование и развертывание). Здесь и главное движение ДГ, и движение подачи Дs передается режущему инструменту, в качестве которого используются сверло, зенкер, развертка.
Фрезерование. Главное движение ДГ передается режущему инструменту, в роли которого выступает фреза, при этом движение подачи Дs сообщается заготовке.
При протягивании главное движение поступательное ДГ передается режущему инструменту (протяжка). В качестве величины подачи sZ, определяющей толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, берется подъем на зуб (разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки).
Круглое шлифование. В этом случае главное движение ДГ передается режущему инструменту, функцию которого выполняет шлифовальный круг, при этом движение подачи Дs сообщается заготовке.

Инструменты для механической обработки металлов резанием

Если используется механический вид обработки металлов резанием, то в качестве режущего инструмента в большинстве случаев применяется резец. Его передние и задние поверхности пересекаются и образуют главное и вспомогательное режущие лезвия.

Вершина режущей части резца образуется в точке, где пересекаются главное и вспомогательное режущие лезвия. На всех инструментах лезвия в поперечном сечении имеют клиновидную форму.

Геометрические параметры (угловые размеры) необходимо знать, чтобы координировать расположение поверхностей и лезвий режущей части инструмента относительно его державки.

Геометрические характеристики инструмента рассматривают, ориентируясь на основную плоскость, кроме того, используются плоскости резания и главной секущей.

Во время процесса обработки металлов резанием специальный инструмент для резки срезает слой материала с поверхности заготовки. Это происходит в том случае, когда режущая часть такого оборудования оснащена инструментальным материалом. Важно, чтобы данный материал был высокотвердым, сверхпрочным, устойчивым к воздействию повышенных температур, не изнашивался под механическим воздействием.

При обработке металлов и сплавов резанием в роли инструментальных материалов для лезвийных инструментов применяют быстрорежущие стали, а также твердые сплавы, например металлокерамику, минералокерамические сплавы, такие как керметы, супертвердые материалы и синтетические алмазы.

Чтобы сделать твердые сплавы прочнее в несколько раз, их покрывают тончайшим слоем в 5-15 мкм карбидом титана или ниобия, боридом, нитридом.

Станки для обработки металла резанием

Обработка на токарных станках

При обработке металлов резанием на токарных станках вытачиваются наружные и внутренние тела вращения, к примеру в форме конуса, цилиндра, сферы, фасонных тел вращения.

Во время точения заготовку фиксируют в расположенном на шпинделе станка патроне. Заготовка вращается, при этом находящийся в резцедержателе резец выполняет поступательное движение в продольном Дsпр и поперечном Дsп направлениях.

Обработка на сверлильных станках

В качестве оборудования для обработки металлов резанием применяются также сверлильные станки. Они используются для того, чтобы создавать отверстия в заготовках. Чтобы они получались качественные и точные, после обработки отверстий применяют зенкеры и развертки.

Сверла, зенкеры и развертки используются, чтобы изготавливать сквозные, глухие, ступенчатые, а также глубокие отверстия, в которых отношение глубины к диаметру более 5.

Чтобы обрабатывать отверстия, чаще всего используются вертикально- и радиально-сверлильные станки, на которых шпиндель размещен вертикально.

С помощью таких станков можно сверлить, рассверливать, зенкеровать, развертывать, цековать, зенковать заготовки, а также нарезать резьбы, обрабатывать сложные отверстия в маленьких заготовках, которые весят не более 25 килограмм.

Радиально-сверлильные станки подходят для того, чтобы обрабатывать массивные заготовки с большим весом, поскольку операции с ними на вертикально-сверлильных станках невозможны.

Крупногабаритные заготовки с большой массой режутся на продольно-строгальных станках.

Обработка на фрезерных станках

Среди основных методов обработки металлов резанием наиболее популярным является технология с применением фрезерных станков. Они используются для того, чтобы обтачивать плоские и фасонные поверхности, пазы, канавки, выступы, зубчатые колеса, наружные и внутренне резьбы.

Данная технология реализуется с применением специального инструмента для резки – фрезы. Она выполнена в виде тела вращения, на его образующей и (или) торцевой поверхности находятся режущие зубья.

Фреза вращается, за счет этого становится возможна качественная и высокоскоростная обработка металлов резанием. Движение подачи совершает заготовка либо фреза.

В зависимости от вида фрезы может отличаться конструкция данного режущего инструмента. В большинстве случаев применяются цилиндрические, дисковые, концевые, торцевые и фасонные фрезы.

Среди фрезерных станков самыми популярными являются горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, также продольно-фрезерные.

Горизонтально-фрезерные станки оснащены поворотной плитой. С ее помощью можно повернуть рабочий стол горизонтально, чтобы добиться нужного угла установки. Такой стол подходит для использования в большинстве ситуаций.

Вертикально-фрезерный станок оснащен шпиндельной головкой, которая размещается вертикально. Во время обработки наклонных поверхностей она может поворачиваться.

Продольно-фрезерные станки применяются для того, чтобы обрабатывать массивные и большие заготовки.

Обработка металлов шлифованием

Так же как и обдирочная обработка при очистке литья, поковок, шлифование реализуется с помощью специнструмента, а именно шлифовальных кругов.

Шлифовальный круг – это тело с геометрически правильными формами. Он выполнен из шлифовальных (абразивных) зерен, связки и пустот (пор) между ними.

От того, какое количество абразивных зерен находится в общем объеме шлифовальных кругов, зависит их структура и плотность: круг может быть плотный (62-56 %), средней плотности (54-46 %), с открытой (44-38 %), а также очень открытой (36-22 %) структурой.

Для маркировки структуры круга применяются номера: 0-3, 4-8, 9-12.

Шлифовальные круги также выпускаются разной формы. Так, бывают круги ПП – прямого профиля, ПВ – прямого профиля с выточкой, ЧЦ – чашка цилиндрическая, ЧК – чашка коническая, Т – тарельчатой формы, Д – диски.

Шлифовальные круги могут быть частично либо полностью самозатачиваемыми. Таким образом затупившиеся абразивные частицы самоудаляются под воздействием сил резания. В результате обнажаются острые грани зерен последующих рядов.

Технология лазерной резки металла

Один из методов высокоскоростной обработки металлов резанием осуществляется с применением лазера. В этом случае используется лазерный луч, которые образуется с помощью особого оборудования.

Благодаря специфическим характеристикам лазера получается сфокусировать луч на обрабатываемой поверхности малой площади. Выделяемая при этом энергия имеет высокую плотность. В результате происходит разрушение материала, он плавится, сгорает либо испаряется.

Станок для лазерной резки металла концентрирует на поверхности заготовки энергию, плотность ее равна 108 ватт на см2.

Лазерный луч воздействует на металлическую поверхность, она нагревается, а затем плавится в том месте, которое обрабатывается.

Суть данного высокопроизводительного метода обработки металлов резанием состоит в двух процессах:

заготовка плавится;
обработанный металл испаряется.

Для реализации метода испарения при обработке металла необходимо использовать сверхмощные установки. Это влечет за собой повышенные затраты энергии. Поэтому выбор такой технологии может быть невыгодным с точки зрения финансовых затрат.

Кроме того, этот способ может не подойти из-за толщины заготовок, которые нужно обработать. По этим причинам метод испарения применяют лишь в тех ситуациях, когда детали с тонкими стенками.

Гораздо чаще применяется лазерная резка металла методом плавления. Эта технология сегодня реализуется с помощью газов: кислорода, азота, воздуха, инертных газов. Они вдуваются в область резки с помощью специального оборудования.

Данный способ помогает уменьшить расходы энергии, увеличить скорость обработки металлов резанием, применять установки малой мощности, чтобы резать достаточно толстые заготовки. Этот метод сложно назвать лазерной резкой, более точное название – газолазерный способ обработки.

Плазменная резка и ее особенности

Среди основных методов обработки металлов резанием выделяют плазменную резку. Данный способ раскроя листового металлопроката подходит для работы с конструкционными, легированными сталями, чугуном и цветными металлами, такими как медь, алюминий, их сплавы. Суть такой резки заключается в том, что происходит обжимание плазменной дуги, когда она проходит через сопло.

Для лучшего понимания основ обработки металлов резанием с помощью плазмы рассмотрим семы резки:

Плазменно-дуговая резка – способ обработки, показывающий максимальную эффективность. Используются для того, чтобы обрабатывать электропроводные материалы. В этом случае образование дуги прямого действия происходит тогда, когда электроток протекает от электрода на заготовку.
Резка плазменной струей применяется, чтобы резать заготовки, которые не проводят электричество. Возникновение дуги косвенного действия происходит между катодом и соплом. Таким образом заготовка, которую разрезают, не является составляющим элементом электроцепи.
Плазменно-дуговая резка является экономически наиболее выгодным способом обработки листового проката, толщина которого малая либо средняя, до 5 см. В этом случае плазменный станок с ЧПУ позволяет получить высококачественный точный срез. Будет минимальная погрешность, даже если обрабатывать металл большей толщины (до 10 см и более, все зависит от типа установок).

Чтобы раскроить металл, поджигается дежурная дуга между соплом и катодом. В результате происходит частичная ионизация, она нужна для того, чтобы подготовить пространство между плазмотроном и заготовкой.

Поджигание осуществляется с помощью подачи высокого напряжения. Когда дуга контактирует с материалом, увеличивается мощность и образуется режущая дуга.

Благодаря тепловой энергии дуги происходит плавление и испарение металла. За счет кинетической энергии расплавленный материал удаляется из области реза.

Создавать программы управления нужно для того, чтобы вырезать единичные заготовки либо комплекты деталей с разнообразными параметрами.

Карты раскроя разрабатываются на персональном компьютере, используется специальное ПО. Сначала специалист прочерчивает детали, учитывая припуски, после этого заготовку раскладывают на виртуальном листе металла определенных габаритов в специальном ПО. Такой подход позволяет эффективно использовать металлопрокат, снижая объем отходов.

Благодаря повышенной технологической гибкости и производительности станки с ЧПУ для плазменной резки устанавливают в основном на больших и средних заводах, на которых изготавливают оборудование для промышленного использования, а также металлоконструкции.

Электроэрозионная резка металла

Электроэрозионная обработка металлов резанием представляет собой способ, при котором между электродом-инструментом и заготовкой образуется горение электродуги. Оно проходит с потерей вещества между катодом и анодом.

При изменении окружающей канал разряда среды, полярности заготовки и длительности импульсов получается регулировать процесс разрушения поверхности металла, формировать на нем другие поверхности. Осуществляется электрическая эрозия одного либо другого электрода.

Любые металлы и их сплавы – это проводники. Используя этот способ обработки, можно выполнить электроэрозионную резку проволокой, сверление, упрочнение поверхности, тонкую шлифовку, прошивку, наращивание поверхности и копирование.

С помощью электроэрозионной резки металла получится обработать заготовки быстрее, чем при использовании метода электроэрозионной контурной прошивки.

Дело в том, что площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени ограничивается диаметром проволоки либо единичного электрода инструмента.

При реализации данного метода обработки металлов резанием не нужно применять черновые и чистовые контуры электродов. Можно сразу вырезать заготовку нужной формы.

Электрод-проволока производится из металлов и сплавов, которые устойчивы к образованию эрозии, к примеру из латуни и вольфрама.

Во время обработки при непрерывной протяжке через искровой промежуток износ металла будет небольшой, а диаметр не изменится. Поэтому получится обработать заготовку с высокой точностью. Эта технология позволяет выполнять чистовую шлифовку деталей, причем не важно, какая у них форма и габариты, шероховатая ли поверхность.

При реализации этой технологии можно менять размеры заготовки из металла, не нарушая его физические характеристики. Поэтому повышается технологическая вариативность производства. Можно расширить круг применяемых металлов, материалов, а также сплавов в технологической линейке производства.

Электроэрозионная резка проволокой подходит для больших промышленных заводов, когда производятся высокоточные серийные детали. Объясняется это тем, что при реализации этого метода можно сделать заготовку со сложным контуром, вырезать конические отверстия с углами не более 30 градусов, при этом высота заготовки – до 40 см.

Главное достоинство такой технологии – по завершении обработки металла резанием заготовку не нужно шлифовать. В результате снижается себестоимость, увеличивается скорость производства.

Данный метод обработки подходит для тонких заготовок, когда нужно максимально сохранить металл, поскольку под воздействием электроразряда заготовка не деформируется.

Электроэрозионная резка применяется для того, чтобы производить ювелирные изделия. Такой способ обработки металлов позволяет наносить надписи либо изображения на изделия небольшой толщины, при этом они не деформируются.

Выбор способа обработки металла резанием

Чтобы выбрать подходящий для вашей ситуации способ обработки металлов резанием, учитывайте следующие нюансы:

скорость обработки должна быть достаточно большой, а качество высоким;
важно, чтобы срез получится чистым, без остаточных следов, заготовка не должна деформироваться;
оборудование должно резать как толстые, так и тонкие заготовки;
режущий инструмент должен быть устойчивым к износу;
станок должен обрабатывать загрязненные поверхности;
наличие функции фигурной резки;
множество профилей разреза;
совместимость с другими технологическими операциями, к примеру со снятием фаски;
легкость в управлении;
экономичность раскроя.

При выборе технологии обработки металлов резанием отдавайте предпочтение тем вариантам, где объединено наибольшее количество вышеперечисленных пунктов.

Технология резки металла

Существуют различные технологии резки металла. Применение того или иного способа зависит от типа обрабатываемого вида, параметров конечного изделия, производственных мощностей. Одни варианты металлообработки применимы исключительно в промышленных целях, другие могут использоваться как на производстве, так и в быту.

Технологии резки металла можно разделить на две большие группы: термические и механические. К первой относятся электродуговая, плазменная, лазерная, газовая резка. Механические способы обработки – это ножницы, гильотины, абразивы, гидроабразивные станки и т. д. Из нашего материала вы узнаете о нюансах различных технологий резки металла и сферах их применения.

Разнообразие технологий резки металла

Производство деталей с определенными параметрами из металлических листов, профильного проката, предполагает осуществление ряда операций в рамках выбранных технологий. В процессе работы обязательно учитывают прочность, хрупкость, термостойкость, электропроводимость и химический состав сплава. При помощи резки необходимо обеспечить заготовкам максимально точные размеры с сохранением основных свойств материала.

Чтобы добиться качественного выполнения подобных работ, используют разные технологии резки металла. Для большей части из них необходимо сложное промышленное оборудование, имеющее высокие показатели продуктивности и при необходимости комплектуемое системами ЧПУ.

Однако существуют методы раскроя, предполагающие применение портативных станков и небольших приспособлений, которые подходят для мастерских, домашних гаражей и работы на объектах во время установки металлических конструкций.

Технологии термической резки металла

Подобные технологии резки металла дают возможность с высокой точностью изготавливать большое число деталей за короткое время. Обычно крупные предприятия прибегают к таким способам:

Плазменная резка

Плазменная резка металла представляет собой технологию, при которой возможна работа с токопроводящими металлами и диэлектриками (вне зависимости от их твердости) при помощи струи раскаленного газа. Последний также известен как плазма и имеет температуру +5 000. +30 000 °C и скорость 1 500 м/с, которая достигается благодаря разгону электрическим полем.

Чаще всего данная технология используется для резки листового металла толщиной в пределах 200 мм. Струя плазмы формирует тонкий ровный гладкий рез, после чего не нужна зачистка кромок, ведь прилегающая к разрезу зона не перегревается, не меняет свою структуру. Сегодня данный метод входит в число наиболее точных и быстрых.

Лазерная резка

Лазерная резка имеет точность, сравнимую с раскроем плазмой. Обработка осуществляется мощным лазерным лучом с высокоточной фокусировкой. Под его действием металл плавится, сгорает, испаряясь, а рез получается чистым и узким.

При раскрое листов толщиной свыше 15 мм подвергаемая воздействию лазера зона обдувается инертным газом, воздухом либо охлаждается при помощи воды. Обычно технологию лазерной резки металла задействуют для производства деталей со сложным контуром из цветных металлов, сплавов, а также сталей толщиной в пределах 12–20 мм.

Основным достоинством данного подхода является возможность работы со сверхтонкими и хрупкими материалами.

Газовая резка

Газовая резка металла похожа на электродную технологию резки металлов (при помощи сварки), так как требует температурного воздействия и обеспечивает аналогичные результаты. Во время газовой резки в ограниченной зоне действия кислородно-пропанового потока достигается нагрев, значительно превышающий точку плавления.

Данный метод не позволяет добиться высокой точности реза, зато дает возможность отказаться от очень сложного оборудования. Газовая резка может использоваться в любых условиях, не предполагая подключения оборудования к электросети, что необходимо для раскроя по технологии дуговой резки металлов.

Технологии кислородной резки металла

Кислородная резка металла

В данном случае материал сгорает в струе кислорода, которая затем уносит из зоны реза образовавшиеся оксиды.

Металл нагревается при помощи пламени, формируемого в процессе сгорания ацетилена или пропана в сочетании с кислородом. Данная смесь поступает из боковых каналов мундштука. Когда достигнута температура воспламенения металла в кислороде, на резаке открывается вентиль кислорода (99–99,8 %).

Газ подается под давлением до 12 бар, обеспечивая раскрой заготовок. Из центрального канала мундштука выходит чистый кислород, он окисляет обрабатываемый материал и избавляет рез от оксидов – его принято обозначать как режущий.

Поток режущего кислорода вытесняет расплавленные оксиды в разрез, те нагревают новый слой металла, обеспечивая более активный процесс окисления. В итоге металл, обрабатываемый при помощи данной технологии резки, окисляется по всей толщине, а оксиды удаляются струей газа.

Перед подобной обработкой с поверхности листа убирают окалину и любые загрязнения, в том числе краску, масло, следы коррозии. Наиболее важным этапом является удаление окалины, так как она перекрывает доступ пламени и струи газа к металлу.

Поэтому сталь прогревают пламенем резака и окалина отскакивает от поверхности материала. Во время подготовки подогревают только узкую полосу металла вдоль будущей линии реза. Скорость движения пламени должна быть близкой скорости резки.

Прежде чем проводить кислородную обработку, металл в начальной точке реза доводят до температуры воспламенения в кислороде. Далее запускают струю режущего кислорода, из-за чего начинается окисление материала – в это время резак передвигают вдоль запланированной линии раскроя.

Для прямолинейной кислородной резки стальных листов, имеющих толщину не более 50 мм, режущее сопло устанавливают в вертикальное положение, после чего наклоняют его под углом 20–30° в сторону, обратную направлению раскроя.

В результате окисление протекает быстрее, повышается скорость резки, что позитивно сказывается на уровне производительности. Если требуется обработка листов более значительной толщины, на первом этапе резак размещают с наклоном 5° в сторону, обратную линии реза.

В процессе резки металла по данной технологии применяются резаки, шланги, баллонный регулятор, баллоны с газом вместе с газовой рампой либо газификатор.

Кислородно-флюсовая резка

Этот способ создавался для обработки чугуна, легированных сталей, цветных металлов, то есть материалов, с которыми плохо справляется кислородная резка.

Единственное отличие кислородно-флюсовой обработки от кислородной в том, что вместе с подогревающим пламенем и режущим газом подается порошок флюса. С его помощью на металл оказывается термическое, химическое и абразивное воздействие.

Метод и техника в данном случае точно такие же, как и при кислородной резке, если не считать некоторых тонкостей.

Кислородно-флюсовая технология резки металла предполагает, что в газовую режущую струю подаются порошкообразные флюсы. Их частицы сгорают и обеспечивают тепловой эффект, из-за чего плавятся тугоплавкие окислы на поверхности основного металла.

Если говорить точнее, сгорание флюса, ключевым компонентом которого является железный порошок, вызывает появление сильно нагретых частиц оксида железа. Они становятся причиной образования комплексных, более легкоплавких соединений, таких как FeОSiО2; FeОCr2О3, пр.

В результате без тугоплавких окислов кислороду легче проникнуть к неокисленному металлу. При этом удается избежать значительного расплавления кромок под поверхностным слоем.

Помимо таких процессов, как окисление металла и выдувание шлаков, свойственных кислородной резке, во время использования кислородно-флюсовой технологии происходит интенсификация температуры в реакционном пространстве.

Этот эффект достигается благодаря сжиганию порошка флюса на основе железа, феррофосфора или алюминия и сопровождается флюсованием тугоплавких окислов и их абразивным удалением. Последнее происходит при помощи окалины, кварцевого песка, глинозема.

Обработка кислородно-флюсовым методом может быть разделительной или поверхностной.

Технологии механической резки металла

Речь идет о методах безогневой резки при помощи механических резаков, прессов, пил, абразивных кругов, гидроабразивных установок.

Данный подход используется при проведении работ на трубопроводах, через которые ведется транспортировка газа, нефти, горючих продуктов. Нужно понимать, что технология ручной резки металла, предполагающая только механическое воздействие, активно применяется не только в промышленности, но и в быту.

Существуют стационарные и мобильные отрезные станки с дисковыми пилами, а также оборудование в формате ручного инструмента, известного среди умельцев, как болгарка. Последнюю выбирают, если необходимо разрезать трубы, профиль, листы.

На металл воздействуют абразивным кругом, вращающимся с большой скоростью. В итоге появляется значительная сила трения, материал изделия нагревается и выгорает в области реза.

Чуть менее распространена технология резки металла при помощи рубки. Для этого горизонтально расположенный нож прижимают к листу, вызывая разрушение последнего в зоне контакта. Пресс действует по принципу привычных ножниц с двумя скользящими мимо лезвиями. Необходимое для раскроя заготовки усилие создается благодаря гидравлике, пневматике либо эксцентриковому механизму.

Мощные гидравлические и пневматические ножницы, которые также называют гильотинами, режут листы из стали и высокопрочных сплавов, толщина которых доходит до нескольких сантиметров. Правда, данный способ имеет и свои минусы.

Так, он не подходит для раскроя хрупких и недостаточно пластичных металлов – здесь рекомендуется применять технологию резки металла лазером, плазмой или другими методами. Зато гильотины могут снабжаться программным управлением, что позволяет увеличить скорость и точность работы.

Для резки и рубки профлиста нередко используют переносные сабельные гильотины. Их устанавливают прямо на объекте, ведь такое оборудование работает без подключения к электросети, а раскрой металла осуществляется благодаря приложению физической силы.

Так, металлочерепицу можно резать лишь механическим способом. Для продольного раскроя вдоль профиля подходит технология резки специальными ручными ножницами или роликовым резаком. Диагональная и продольно-поперечная резка осуществляется посредством электроножниц по металлу с особыми насадками.

Технология гидроабразивной резки металла

Гидрорезка также называется водоструйной резкой и предполагает использование тонкой сверхскоростной струи воды в качестве основного инструмента. При гидроабразивном методе разрушительная сила струи повышается за счет добавления воде абразива, то есть частиц материала высокой твердости.

Обычная вода, сжатая под давлением в 4 000 атмосфер и пропущенная через отверстие диаметром менее 1 мм, движется со скоростью, которая в 3-4 раза выше скорости звука. Она способна кроить многие материалы, а с абразивом ее режущая способность повышается в сотни раз.

В основе данной технологии резки металла лежит принцип эрозионного (или истирающего) воздействия абразива и водяной струи. Высокоскоростные твердофазные частицы переносят энергию, а каждый их удар об изделие вызывает отрыв его частиц, после чего последние уносятся из области реза.

Скорость обработки определяется кинетической энергией, массой, твердостью, формой, углом удара воздействующих частиц. Не менее важную роль играют механические характеристики разрезаемого металла.

Гидрорезка без использования абразива значительно проще, так как вода подается через сопло под давлением в сторону обрабатываемой заготовки.

При гидроабразивной резке жидкость, сжатая насосом высокого давления до 4 000 бар или более, через водяное сопло диаметром 0,2–0,35 мм попадает в смесительную камеру.

Здесь вода соединяется с гранатовым песком, играющим роль абразива, и проходит через второе, твердосплавное сопло диаметром 0,6–1,2 мм. Оттуда жидкость вырывается со скоростью 1 000 м/сек и направляется на обрабатываемый металл, раскраивая его.