Расчет раскроя листового металла

Обновлено: 05.10.2024

Для оптимизации расположения контуров заготовок на стальном листе, полосе или другом основании необходим правильный раскрой металла. Выбор технологии влияет на скорость выполнения работ, качество кромок, количество отходов. Выход – проанализировать все способы раскроя, узнать их преимущества и недостатки.

Задачи раскроя металла

Основные функции процесса – получение качественных заготовок при минимальных объемах отходов. Основание размечают на контуры требуемых изделий (заготовок). Затем с помощью инструмента (оборудования) происходит резка. Правильный раскрой листового металла начинается с формирования технических требований к процессу.

Что нужно учитывать:

Качество кромок – ровность реза, минимальное количество дефектов, отсутствие поверхностного или внутреннего натяжения.
Скорость выполнения. Зависит от выбранной технологии резки – механическая, лазерная или плазменная.
Расчет отходов. Учитывают технологические потери (стружка, оплавление и испарение материала) и раскроя (металл, расположенный между контурами заготовок).
Составление карты раскроя. Влияет на объем отходов, и скорость обработки.

К конечным изделиям (заготовкам) могут предъявляться дополнительные требования. Они описаны в нормативных документах и являются частью технологического процесса. В частности – допустимые отклонения в размерах.

Важно: точный раскрой листа металла влияет на конечную себестоимость продукции. Последняя складывается из затрат на порезку, отходов и трудоемкости процесса.

Способы раскроя металла

Выбор способа порезки заготовки зависит от нескольких факторов – конфигурации будущей конструкции, толщины и марки металла. Возможно применение комбинированных методов, когда сначала формируются общие контуры с помощью механических резов, а затем выполняется точная обработка краев. Также учитывается однотипность заготовок. Если необходимо сформировать разные по форме изделия, необходима точная карта раскроя.

Механические

Суть метода заключается в механическом воздействии на стальной лист или полосу. Подобная резка металла применяется для формирования прямых сторон простой формы. Оборудование – гильотина, дисковые или ленточные пилы. Для небольших однотипных форм можно использовать просечной пресс.

Механические методы раскроя:

Гильотина. Лист (полоса) фиксируется на рабочем столе, прижимается, затем лезвие разрезает необходимый фрагмент. Толщина металла – 0,45-2,5 мм. Преимущества: скорость обработки, нет температурного воздействия. Недостатки: возможны отклонения геометрии по краям, нельзя делать сложные формы.
Дисковые или ленточные пилы. Заготовка располагается на небольшой станине, часть вырезается диском или ленточной пилой. Максимальная толщина – до 8 мм. Технология не относится к высокоточным, часто применяется как вспомогательная. Преимущества: скорость порезки, небольшой размер оборудования. Недостатки: нельзя автоматизировать процесс, невозможно делать криволинейные резы.
Просечной пресс. Рабочая головка различной формы формируется на листе отверстия или выемки нужной формы. Технология только косвенно относится к раскрою металла. Области применения: создание рифленой формы, небольших однотипных отверстий.

Отдельно рассматривается гибка металла, принцип которой напоминает гильотинный. С помощью насадок на пресс специальной формы создается изгиб на листе. Способы давления – ручной механический, гидравлический или электрооборудованием. Выбор зависит от максимальной толщины материала, необходимого угла гибки.

Лазерная резка

Технология относится к бесконтактному способу обработки. На материал в импульсном или непрерывном режиме воздействие лазерный луч. Для удаления окалины используют вспомогательный газ. Это зависит от требований к кромке заготовки.

Эффективный лазерный раскрой металла выполняется твердотельным (YAG лазеры) или газовым (СО2-лазеры) оборудованием. Мощность – от 0,05 до 30 кВт. Максимальная толщина материала – до 8 см. Однако для большинства стандартных станков она не превышает 1 см. Также существуют ограничения на максимальный размер листа. Они зависят от площади рабочего стола.

Преимущества лазерной резки:

точность обработки;
возможность создания сложных фигур;
применяется для металлов с высокой теплопроводностью;
реализация автоматического раскроя;
минимальное термическое воздействие на края.

Недостатки технологии:

ограничения по толщине заготовки;
изменяемая скорость обработки, зависит от марки металла и его толщины;
высокая стоимость оборудования.

Помимо этого, раскрой металла лазером минимизируется технологические потери. Толщина реза равна диаметру луча или незначительно превышает его. Это позволяет формировать сложные по форме заготовки без увеличения расхода. Но дополнительно нужно составить правильную карту раскроя.

Интересно: Кроме резки металла с помощью лазерного оборудования можно обрабатывать другие материалы: пластик, дерево, сплавы. Это делает подобные станки универсальными.

Плазменный раскрой

Суть метода заключается в формировании пучка плазмы в ограниченной области, в результате чего происходит испарение материала. На практике для этого между электродом и соплом нужна электрическая дуга. На нее подают воздушную струю под давлением до 8 атм. При контакте формируется плазма, температура которой может составлять 30 тыс. °С. Происходит быстрое испарение металла в узкой области.

На производстве плазменный раскрой металла применяется для обработки заготовок толщиной до 110 мм. Однако нужно учитывать конусность – изменение ширины реза в зависимости от глубины материала. Для черных металлов она составляет 1-10°, для цветных до 20°. Это влияет на требуемую геометрию кромки.

Преимущества плазменной резки:

высокая производительность;
возможность обработки разных материалов (сталь, чугун, алюминий, медь) без глобальной перенастройки оборудования;
минимальная ширина реза;
отсутствие наплывов, окалины.

Недостатки:

ограничения по отклонению от перпендикулярности, наблюдается существенное увеличения толщины реза;
обязательная подготовка воздушной смеси, фильтрация;
невозможно одновременное использование сразу 2-х резаков, подключенных к одной установке.

Для получения точного реза используется прецизионная технология. Ее суть заключается в сжатии дуги, повышения плотности энергии. Однако такой метод обладает недостатком – небольшая скорость обработки. Он подходит для автоматических, механизированных комплексов.

Интересно: Помимо воздушной смеси для плазменной резки могут применять другие газы, например – азот. Это повышает эффективность раскроя, но в процессе работы выделяются вредные вещества.

Газокислородный способ

Формирование реза происходит из-за воздействия струи чистого кислорода с добавлением газа, подающегося на поверхность под высоким давлением. В результате материал сгорает с высокой скоростью, что позволяет делать раскрой металла для листов толщиной 5-60 мм. Дополнительно воздушная струя удаляет остатки продуктов сгорания, очищая поверхность.

Сложность газокислородного способа заключается в необходимости выбора интенсивности потока, а также скорости обработки. Превышение расхода кислорода может привести к охлаждению зоны обработки, а недостаточная интенсивность к неполному окислению. На небольшой скорости появляются оплавления кромок, при обратном процессе (слишком быстрая обработка) металл режется не до конца.

Преимущества газокислородного способа:

возможность разрезания металла большой толщины, до 500 мм;
большая скорость работы;
при правильном подборе горючей смеси почти отсутствует конусность;
можно использовать несколько резаков.

не все металлы можно обрабатывать, только часть черных и цветных;
минимальная толщина при формировании раскроя от 4 мм, иначе теряется качество;
применении активных газов повышает требования к технике безопасности.

Качество раскроя металла по газокислородной технологии зависит от правильности подготовительного процесса, расчетов и настройки оборудования. Чаще всего этот метод применятся для обработки толстостенных заготовок, листовые и рулонные обрабатываются более технологическими способами, например – лазерной резкой.

Расчет раскроя металла, минимизация отходов

Первый этап – формирование карты раскроя. Это схема расположения контуров деталей (заготовок) на листовом металле. Делается в ручном режиме, либо с использованием программных комплексов. Последний вариант предпочтителен, так как карта раскроя получается оптимальной. Это важно для потокового производства, когда нужно учитывать деловые остатки, которые уменьшат объем невозвратных отходов.

Принципы формирования карты раскроя металла.

Размещение однотипных заготовок позволяет использовать материал максимально эффективно.
Сначала размечаются габариты длинных и широких деталей, затем остальные заготовки заполняют свободное пространство.
Совмещение контуров для оптимизации порезки, меньше проходов резака или лазерной головки.
Технологическая ширина реза. Для тепловой обработки она составляет 3-5 мм от фактической ширины. При механическом раскрое не учитывается.
Чем больше стальной лист, тем выше коэффициент использования. Это отношение площади заготовок к площади листа.

Учитывается, какой станок или другое оборудование выбрано для раскроя металла. Основной параметр – максимальная и минимальная ширина реза, возможность изменения этой величины. Основание для выбора технологии – требования к качеству получаемой заготовки. Так, для высокоточного производства важно отсутствие конусности среза, либо минимальное значение этого параметра.

Важно: для изготовления деталей разной толщины рекомендуется составлять несколько карт, а также рассчитывать параметры оборудования. Это нужно для оптимизации процесса, повышения скорости обработки, качества изделий.

Распространенные ошибки

Основные типы ошибок при раскрое металла можно разделить на расчетные и технологические. Первые появляются при неправильном формировании схемы порезки, не учитываются размеры деталей, порядок их расположения на листе. Минимизировать эти неточности можно с помощью программ по раскрою. В платных версиях возможна организация потокового производства, в расчет берутся деловые остатки после предыдущих раскроев.

Примеры технологических ошибок для различных видов резки металла:

Плазменная резка. Неправильный режим работы приведет к формированию дефектов. Дополнительно будет сильный износ сопла, последствия – растяжение дуги, расширение реза.
Лазерная обработка. Быстрый проход луча может стать причиной появления грата – затвердевание наплывов на кромке. Обязательна настройка направляющей рамы, ее износ влияет на точность реза.
Механический раскрой. Частая причина искривления края – затупившаяся кромка диска, гильотины или полотна. Также для механической обработки важна фиксация листа.

Для оптимизации процесса и получения качественных заготовок можно использовать несколько технологий раскроя. Это актуально для изготовления сложных по форме изделий или для организации постоянного потокового производства. Главное преимущество такого подхода – уменьшение отходов, что положительно сказывается на себестоимости продукции.

Итоги

Выбор технологии раскроя металла начинают с составления технических требований. Учитывается толщина, свойства материала, конфигурация заготовки. Исходя из этого определяют оптимальную методику порезки.

Следующий важный момент – формирование карты раскроя. Она должна максимально эффективно использовать всю площадь листа, обеспечить минимизацию неделовых отходов. Для выполнения этой задачи используют специализированные программные комплексы.

Настройка и техническое состояние оборудования, станков для порезки напрямую влияет на качество выполненных работ. Необходимо периодически проводить диагностику, плановый ремонт и замену комплектующих.

Для эффективного раскроя металла следует учитывать все факторы – от выбора технологии до фактического состояния оборудования. Это важно не только для массового производства, но и при изготовлении штучной продукции.

Норма раскроя металла

Технологическая операция раскроя металлических листов – одна из самых важных в процессе изготовления конструкций из металла. Чтобы продукция была оптимальной по стоимости и качеству, очень важно соблюдать все режимы этой операции. Конструкторы постоянно предлагают все новые технологии для раскроя профилей и листов из металла. О том, какая должна быть норма раскроя металла, вы узнаете из нашей статьи.

Технология раскроя металла

Создание металлоконструкций начинается с заготовительных этапов, одним из которых является раскрой листового и профильного металла. Именно эта стадия определяет всю дальнейшую работу. Производственные комплексы и машиностроительные предприятия имеют в своем составе цеха, где заготавливают детали будущих конструкций. Эти специализированные подразделения оснащаются разными станками и комплектами оборудования, предназначенного для раскроя.

Под раскроем листового металла следует понимать способ распределения деталей на металлических листах.

По форме заготовки могут быть прямоугольными или с другими очертаниями. Основной задачей конструкторов и технологов является уменьшение количества отходов производства. Существуют возвратные и невозвратные отходы, причем их объемы зависят от применяемых методов раскроя.

Наиболее распространенные способы раскроя металла

1. Метод гильотины.

Сегодня на рынке представлено разнообразное оборудование, позволяющее резать металл толщиной 0,45–2,5 мм с помощью простого металлического устройства, для резки листов до 20 мм применяются электрические или пневматические гильотинные ножницы. Подобное оборудование позволяет получать заготовки с чистым ровным резом, но необходимо подбирать гильотинные ножницы определенного класса под разную толщину металла.

Например, недорогая механическая гильотина применяется при раскрое листов металла в строительной отрасли. Ее используют в компаниях, занимающихся производством кровли из оцинкованных листов или металлочерепицы, откосов, сливов, различных доборных элементов.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Различные виды гидравлических, пневматических и электромеханических гильотин находят применение в технологических циклах изготовления листового проката, для отрезания одинаковых листов профиля и при раскрое рулонов из металла. Только нужно учитывать, что гильотина может отрезать исключительно по прямой линии.

Рекомендуем статьи по металлообработке

2. Резка с помощью ленточных и дисковых пил.

3. Обработка на просечном прессе.

Просечные прессы, имеющие разную мощность, устанавливают в цехах металлообработки промышленных предприятий. Их применяют для выпуска деталей из алюминия для монтажа металлоконструкций или на завершающем этапе производства просечно-вытяжных листов.

4. Газокислородное оборудование для резки.

Высокая производительность этого оборудования делает его одним из самых популярных видов, используемых при раскрое металлических листов. Оно находит применение в большинстве промышленных отраслей, однако режет лист с излишне широким резом, оставляя окалину и неровные края. Также его нельзя применять для резки тонкого листового проката.

Вышеперечисленные методы обладают общим свойством – они одинаково обрабатывают черный и цветной металлы, а также нержавейку. Исключением можно считать обработку алюминиевых листов газокислородным оборудованием.

5. Использование плазмореза при раскрое металлопроката.

При раскрое с помощью плазмореза происходит интенсивное нагревание листа электродугой по линии реза и удаление расплавленных частиц потоком плазмы. Высокотемпературная резка металла осуществляется режущим потоком ионизированного газа (в пределах +15 000…+30 000 °С) и поэтому имеет высокую скорость обработки. Этот метод раскроя металла является самым эффективным.

Высокая точность – это не единственное достоинство работы плазмореза, перечислим еще несколько:

с его помощью можно проводить раскрой сложных деталей, включая шаблонную резку;
при обработке лист металла не деформируется;
точность контуров у изделий одного типа, допустимое отклонение линии реза – 0,5 мм;
метод относится к экологичным и безопасным;
плазморезом можно обрабатывать черный и цветной металл, нержавейку разной толщины.

Плазменную резку применяют при обработке таких материалов, как:

алюминиевый прокат, имеющий толщину до 120 мм;
медь и сплавы (бронза) с толщиной до 80 мм;
легированная сталь, не превышающая 50 мм в толщину.

6. Лазерное оборудование для раскроя листового металла.

Лазерное излучение с точной фокусировкой и высокой плотностью тепловой энергии обеспечивает высокоточный раскрой металла, при этом остается минимальное количество отходов. Технология полностью автоматизирована и роботизирована. Перед работой специалисты подготавливают электронный чертеж с точной разметкой, и далее лазер выполняет раскрой металла согласно заложенной программе.

Лазерная резка имеет нижеперечисленные преимущества:

возможность изготовления деталей с любым криволинейным контуром;
соблюдение норм раскроя и экономный расход металла, так как между деталями на листе остаются минимальные зазоры;
во время резки детали не подвергаются деформации, так как отсутствуют механическое и длительное термическое воздействия, нет цветов побежалости;
шероховатость минимальная, кромка четко перпендикулярна.

Что значит норма раскроя металла

Что такое норма расхода? Четкая и точная формулировка звучит так: «Это такое количество материала (нас интересует прежде всего металл), которое необходимо для создания единицы продукции».

Итак, чтобы производитель выпустил любую деталь, он должен рассчитать норму расхода или количество металла для ее изготовления.

Иногда можно встретиться с одним очень распространенным заблуждением. Часто заказчики рассчитывают на точную норму расхода, чего в принципе не может быть. Количество реально израсходованного металла всегда будет отличаться в большую сторону.

Здесь нет никакого обмана. В любом случае надо понимать, что на расчет нормы раскроя металла влияет множество факторов, и эти цифры всегда будут среднеарифметическими. Расчетная величина не будет соответствовать фактическому количеству материала по той причине, что в разное время его расход отличается. Это легче объяснить на примере раскроя из листов металла. Даже если вы никогда не сталкивались с производством, нетрудно догадаться, что существует множество вариантов разметки, и на одном и том же стандартном листе детали можно разместить по-разному.

В этой задаче не так просто разобраться. Очень часто бывает, что на листе могут быть разложены детали самой разной формы, и как тут высчитать, какое количество металла пошло на изготовление конкретного изделия. Мы не берем сейчас тот вариант, когда заготовки имеют простую форму прямоугольника и занимают почти весь лист. Можно много рассуждать на эту тему, главное, вы должны понять, что на величину нормы расхода на одну деталь оказывают влияние следующие факторы:

количество заготовок, разложенных на листе, и насколько оптимально они разложены;
будет ли использоваться оставшаяся часть листа для раскроя других деталей.

В разных ситуациях значения могут сильно различаться, даже в несколько раз, особенно если требуется раскрой деталей сложной формы, с выемками и отверстиями.

Расчет нормы при раскрое деталей из профильного металла, например, различные уголков, швеллеров, труб и других изделий, происходит по такому же принципу. Только отличие в значениях не так велико. Ведь при линейном раскрое технология проще, чем при двухмерном. Но и здесь раскладка может меняться, и обрезков бывает достаточно много.

Некоторым особо дотошным любителям точности можно еще указать на нормы ГОСТов, в которых можно увидеть, что существуют определенные допуски и отклонения в размерах и весе деталей каждого наименования. А фактически, если начать перемерять все детали одного типа даже с одного производства, то разницу все равно увидим и в размерах, и в весе. Также не следует забывать о точности измерительных приспособлений. Это касается в первую очередь весов для измерения металла.

Исходя из этого, можно быть совершенно уверенным в том, что, выполняя в соответствии с чертежом раскрой одной и той же детали в разное время, цифры фактического количества металла будут отличаться друг от друга. Дальше уже надо смотреть, как сильно расходятся значения. Нестрашно, если речь идет о допустимых погрешностях измерения. Но нужно учитывать, что влияние оказывают разные факторы, например, тип производства.

О норме расхода можно сказать, что это не характеристика какого-то конкретно произведенного изделия или заготовки, оно относится к общим понятиям. Норматив можно установить еще до момента запуска производства любой детали. Поэтому и нельзя говорить о какой-то абсолютной точности расхода при раскрое металла. Эта величина всегда будет отражением средних значений расходования металла на одну изготовленную деталь.

Коэффициент раскроя металла: норма и другие нюансы

Для учета расходования материалов на производстве используют коэффициент раскроя. Для его расчета нужно разделить общую площадь или длину изготовленных деталей на общую площадь или длину всего использованного металла.

Для расчета норм расхода листовых материалов высчитывают чистую площадь деталей. Вместе с коэффициентом раскроя при Н. р. м. применяют следующие частные показатели: коэффициент использования детали, показатель использования штамповки и др.

На коэффициент Кн влияет выбранная форма заказа металла и использованная технология раскроя.

Расчет различных показателей и норм расхода металла и других расходных материалов необходим для оценки эффективности производства. Всегда определяют и сравнивают цифры по плану и по факту. Основными характеристиками являются значения коэффициентов раскроя и использования, расходного коэффициента выхода продукции или заготовки, коэффициента, определяющего извлечение детали из исходного металла.

При вычислении коэффициента использования берут две цифры − полезный расход металла и норму расхода для производства данной детали − и определяют их соотношение.

К примеру, деталь весит 16 кг, установленная норма раскроя 16 кг, высчитываем значение коэффициента использования – 12 делим на 16, получится 0,75. Из этого становится понятно, что четвертая часть металла или 25 % стали отходами. Также необходимо высчитывать значение расходного коэффициента, для этого берут норму расхода металла или другого материала, принятую для изготовления одной детали, и полезный расход. Этот коэффициент является обратным предыдущему.

Чтобы вычислить значение коэффициента раскроя, нужно определить массу (объем, площадь и длину) всех изготовленных из данного металла деталей и поделить на объем (площадь и т. д.) израсходованного сырья. Например, взято 5 м 2 металла, из него произвели 4 м 2 заготовок, значение коэффициента 0,8 получим из отношения 4 к 5. Также можно сказать, что уровень расходования составил 80 %.

Чтобы рассчитать значение коэффициента раскроя листов металла qf, нужно найти, как соотносятся между собой общий вес (площадь) деталей BЗ и вес (площадь) исходного листа Вл, формула выглядит так

Для расчета коэффициента раскроя определяют отношение двух величин: первая − полезная площадь используемого сырья, вторая – норма площади для этого количества заготовок.

Задание на изготовление выдается в виде подетальных карт с разметкой всех деталей. Материалы могут быть различные: листы из металла, профиль, пруток, трубы, поковки и отливки, а также пиломатериалы и пластмассы. В отдельном порядке на особых картах определяют разметку для изготовления изделий групповым раскроем.

Карта раскроя представляет собой план-заказ с указанием:

размеров листовых материалов, наиболее подходящих для вырубки данных деталей;
габаритов всех будущих деталей, при этом учитываются припуски на обработку;
количества и веса изделий, веса и характера отходов, а также нормы расхода материалов и коэффициента использования.

Исходя из данных, представленных в подетальных картах, в дальнейшем рассчитывается месячная потребность участков и цехов в материале, составляются цеховые поузловые материальные карты и цеховые карты применяемости материала.

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.

Линейный раскрой металла

Линейный раскрой металла – наиболее экономичный метод создания заготовок. Такой подход позволяет существенно минимизировать отходы, расходные материалы, сохраняя высокое качество готовых изделий.

Существуют различные алгоритмы и методы линейного раскроя металла. При этом для каждого способа, каждой задачи используется свое оборудование. О том, как раскраивать металл экономично и на чем это лучше делать, вы узнаете из нашего материала.

Суть технологии линейного раскроя металла

В наше время во многих отраслях строительства и производственной сфере линейный раскрой погонажных материалов применяется повсеместно. Это – раскрой бумажных и тканевых рулонов в легкой и целлюлозной промышленности, резка на мерную длину труб, двутавров, швеллеров, прутков, уголков, арматурных стержней в машиностроении и в производстве металлоконструкций, погонажный распил досок и бревен в деревообрабатывающей промышленности.

На первый взгляд подобный раскрой может показаться очень простой задачей, но на самом деле это довольно сложная операция. Применение научного подхода к технологии раскроя погонажных изделий позволяет сократить производственные расходы более чем на 10 %.

Данную тему необходимо отнести к задаче по линейному программированию. Для этой цели за последние 70 лет ученые разработали несколько разных методик.

С помощью методики оптимального использования ресурсов Л.В. Канторовича и В.А. Залгаллера при определенных навыках можно, не применяя вычислительной техники, довольно точно произвести линейную раскройку. Желающим приобрести знания, связанные с этой тематикой, рекомендуется ознакомиться с книгой вышеуказанных авторов «Рациональный раскрой промышленных материалов».

В середине XX века некоторые ученые из Соединенных Штатов Америки детально разработали и описали симплекс-метод, основанный на идеях Л.В. Канторовича. Такой алгоритм применяется в надстройке программы Microsoft Excel «Поиск решения» (Solver).

Позднее были разработаны и усовершенствованы «жадный», «муравьиный» и «генетический» алгоритмы.

4 основных способа линейного раскроя металла

При выборе способа резки стального материала необходимо учитывать конфигурацию будущей конструкции, марку и толщину металла. Можно и скомбинировать методы: сначала сформировать общий контур при помощи механических резов, а после этого выполнить точную обработку краев. Также стоит учитывать и использование однотипных заготовок. При необходимости формирования разных по форме изделий следует сделать точную карту раскроя.

1. Механический способ.

Сутью метода является механическое воздействие на стальную полосу или лист. Линейный раскрой металла используют при необходимости формирования прямых сторон простой формы. Для этих целей в качестве оборудования применяют гильотину, ленточные и дисковые пилы. Небольшие однотипные формы можно обрабатывать с помощью просечного пресса.

К преимуществам этого метода можно отнести скоростную обработку без воздействия температуры. Но есть и недостатки: слабая точность геометрии по краям и невозможность изготовления сложных форм.

Такой метод не является высокоточным и преимущественно используется как вспомогательный. Обладает следующими достоинствами: скоростная производительность резки при небольшом размере оборудования. К недостаткам относят невозможность автоматизировать процесс и производить резы по криволинейным траекториям.

Стоит отдельно рассмотреть операцию гибки металла, напоминающую гильотинный процесс. С помощью установки на пресс насадок определенной формы можно сделать изгиб листового материала. Существуют несколько вариантов давления – от ручного механического с использованием рычага до применения гидравлического или электрического оборудования. При выборе способа гибки следует учитывать максимальную толщину листового материала и необходимый угол изгибания заготовки.

2. Лазерная резка.

Такая технология линейного раскроя металла представляет собой бесконтактный способ обработки. В импульсном или непрерывном режиме лазерный луч воздействует на заготовку. При определенных требованиях к кромке заготовки удаление окалин с поверхности реза производят при помощи вспомогательного газа.

Для эффективного лазерного линейного раскроя металла часто применяют наиболее распространенные типы оборудования: твердотельные YAG-лазеры или газовые (СО₂-лазеры) с мощностью от 0,05 до 30 кВт. При этом используют максимальную толщину листового материала до 8 см. При этом для большинства видов стандартного оборудования она не выходит за пределы 10 мм. При этом есть ограничения на максимальные габариты листа, которые связаны с площадью рабочего стола.

Преимущества линейного раскроя металла при помощи лазерной резки:

высокая точность обработки;
возможность выполнения сложных конфигураций реза;
применяется для металлов с высокой теплопроводностью;
возможность дополнительного оснащения автоматическим оборудованием;
минимальное термическое воздействие на обрабатываемую поверхность заготовки.

Недостатки лазерного линейного раскроя металла:

определенные ограничения толщины заготовки;
непостоянная скорость реза, многое зависит от толщины листового металла и его марки;
высокие цены на оборудование.

Кроме того, линейный лазерный раскрой металла значительно минимизирует потери технологического времени, так как толщина реза приравнивается к диаметру луча или может незначительно его превышать. При формировании сложных по форме поверхностей сокращаются затраты на дополнительную обработку. Тем не менее, необходимо правильно составить технологическую карту раскроя.

С помощью лазерного оборудования можно производить не только линейный раскрой металла, но и других материалов: пластика, дерева, различных сплавов. Именно благодаря этому подобное оборудование является универсальным.

3. Плазменный раскрой.

В основе этого метода лежит формирование пучка плазмы в ограниченном пространстве, что является причиной испарения материала. Практически для этого между соплом и электродом необходимо возникновение электрической дуги, на которую необходимо подать струю воздуха с давлением до 8 атм. При их контакте начинает формироваться плазма, температура которой может достигнуть +30 000 °С. В этот момент металл начинает быстро испаряться в узкой области.

В промышленных условиях технологию плазменного линейного раскроя металла используют для резки материала толщиной до 110 мм. Но нужно учитывать такой фактор: с увеличением ширины обрабатываемой заготовки может проявляться конусность при обработке – изменение ширины реза в зависимости от глубины материала. При работе с черными металлами она может составлять от 1 до 10°, а с цветными – до 20°. Это может негативно отразиться на требуемой геометрии кромки изделия.

Преимущества плазменного линейного раскроя металла:

высокий коэффициент производительности;
обработка не только стальных и чугунных, но других материалов (медь, алюминий и др.) без капитальной перенастройки оборудования;
минимальный размер ширины реза;
отсутствие окалин и наплывов.

К недостаткам можно отнести:

лимит отклонения от перпендикулярности, происходит значительное увеличение толщины реза;
необходимость в подготовке воздушной смеси и ее фильтрации;
невозможность одновременного подключения двух резаков к одной установке.

Качественный и точный рез можно выполнить с помощью прецизионной технологии. Она применяется для повышения плотности энергии и сжатия дуги. И все же у такого метода тоже есть один недостаток – это низкая скорость обработки. Метод прецизионной обработки применяется для механизированных и автоматических комплексов.

Для плазменного линейного раскроя металла, кроме воздушной смеси, используются и другие газы, к примеру – азот. С одной стороны, это способствует эффективности раскроя, а с другой – происходит выделение вредных веществ во время процесса резки.

4. Газокислородный способ.

Рез формируется благодаря воздействию струи из смеси чистого кислорода и газа, который подается на поверхность под высоким давлением. В этот момент материал начинает интенсивно сгорать, что позволяет раскраивать листовые металлические материалы толщиной от 5 до 60 мм. Помимо этого, струя воздуха выполняет функцию сдувания остатков продуктов при сгорании, очищая тем самым поверхность при обработке.

Сложностью газокислородного способа является необходимость постоянного выбора и регулирования интенсивности потока и скорости обработки. Повышенный расход кислорода приводит к охлаждению зоны резания, а недостаточное его подведение становится причиной неполного окисления. При маленькой скорости обработки может возникнуть оплавление кромок, при слишком быстрой – металл не разрежется до конца.

Положительные свойства газокислородного линейного раскроя металлов:

возможность обработки металлов толщиной до 500 мм;
скоростное выполнение реза;
почти полное отсутствие конусности при условии правильного подбора горючей смеси;
возможность одновременного использования нескольких резаков.

обработке поддаются не все металлы, частично черные и цветные;
при обработке материалов толщиной менее 4 мм качество поверхности будет нарушено;
при использовании активных газов повышаются требования техники безопасности.

Качественно выполненный линейный раскрой металла с применением газокислородной технологии зависит от правильной подготовки технологического процесса, настройки оборудования и расчетов. В большинстве случаях такую методику применяют при обработке толстостенных деталей, рулонные или листовые следует обрабатывать посредством более технологичных способов, таких как лазерная резка.

Алгоритм расчета линейного раскроя металла

На первом этапе формируется карта раскроя. В принципе, она представляет собой наглядную схему расположения контуров заготовок (деталей) на металлическом листе. Делать ее можно как в ручном режиме, так и с применением программных станков. Использование последнего варианта более предпочтительно, так как можно получить оптимальную карту раскроя. Для производства на поточной линии это особенно важно, так как появляется необходимость делать учет деловых остатков для сокращения объема невозвратных отходов.

Алгоритм формирования карты линейного раскроя металла.

Применение заготовок одного типа позволяет использовать материал с максимальной эффективностью.
В первую очередь на листе необходимо размечать крупногабаритные детали, после этого свободную площадь заполнить остальными более мелкими заготовками.
Использовать при возможности совмещение контуров для оптимизации порезки, это даст возможность производить меньшее количество проходов лазерной головки и резака.
Для тепловой обработки технологическая ширина реза составляет порядка 3–5 мм от фактической ширины. Механический раскрой не предполагает ее учета.
Чем больше размеры стального листа, тем большим коэффициентом использования он обладает. По сути, это является отношением площади заготовок к площади листового материала.

Необходимо учитывать, какой тип оборудования или станка следует выбирать для линейного раскроя металла. В качестве основного параметра следует рассматривать максимальную и минимальную ширину реза, а также возможность изменения этих параметров. Основанием для выбора технологии может быть только соблюдение качества получаемой детали. Для изготовления высокоточных деталей важно отсутствие конусности на поверхности среза либо ее минимальное значение.

Также важным является то, что для производства деталей с разной толщиной следует составлять несколько карт, а также производить расчеты параметров оборудования. Это необходимо для выполнения качественных деталей, увеличения скорости обработки и оптимизации технологического процесса.

2 типа ошибок при линейном раскрое металла

Основные допускаемые ошибки при линейном раскрое металла: расчетные и технологические. Первые могут появиться из-за неточного формирования схемы порезки, при неправильном учете размеров деталей и порядке расположения их на листовой заготовке. Чтобы свести к минимуму такие огрехи, следует применять программы по раскрою материала. Платные версии позволяют организовать производство поточных линий, при котором учитывается материал, оставшийся после выполнения предшествующих раскроев.

Примеры технологических ошибок для различных видов линейного раскроя металла:

При плазменной резке. Неправильно выбранные режимы работы могут привести к дефектам обрабатываемых поверхностей. Помимо этого, наблюдается повышенный износ отверстий сопла, а впоследствии расширение реза и растяжение дуги.
При лазерной обработке. При быстром прохождении луча может возникнуть грат – затвердевшие наплывы на кромке. Кроме этого, необходимо производить настройку направляющей рамы, при ее износе точность реза значительно ухудшится.
При механическом раскрое. Частой причиной искривления краев может быть притупившаяся кромка полотна, гильотинного ножа или диска. При механической обработке важно надежно фиксировать лист.

Чтобы оптимизировать процесс и получить качественные детали, можно воспользоваться несколькими технологиями раскроя. Особенно актуально это при изготовлении сложных изделий с осложненными геометрическими формами или при осуществлении налаженного потокового производства. Главным преимуществом такого подхода является сокращение остатков материала, что безусловно отражается на себестоимости продукции.

Чтобы определиться с выбором технологии линейного раскроя металла, необходимо начать с составления технических требований. Особо следует учесть толщину, свойства материала, конфигурацию заготовки. А, исходя из этого, определиться с выбором оптимальной методики резки.

Следующим важным моментом является формирование карты раскроя. В ней должно быть отражено максимально эффективное использование всей площади листового материала с обеспечением минимизации неделовых отходов. Большой помощью для выполнения такой задачи будет использование специализированных программных комплексов.

Техническое состояние оборудования и его грамотная настройка напрямую отразятся на качестве выполненных работ. Следует с определенной периодичностью производить диагностику станков, плановые и капитальные ремонты и замену комплектующих изношенных деталей.

Для качественного и эффективного линейного раскроя металла следует учитывать многие требования – от состояния оборудования до выбора технологии. Это важно не только при массовом производстве, но и в случаях изготовления штучной продукции.

Читайте также: