Раскрой и резка листового металла

Обновлено: 18.05.2024

Раскрой листового и другого профильного проката является одной из важнейших операций при создании металлоконструкций.

Процесс раскроя металла

Именно эта операция во много определяет качество продукции и ее стоимость. За все время придумано и внедрено в эксплуатацию множество технологий, применяемых при раскрое листового и другого профиля.

Суть раскроя металла

Раскрой металла, вне зависимости от его формы – это заготовительная операция. Именно на стадии ее выполнения обретают черты будущие детали металлоконструкции. На машиностроительных предприятиях, да и в производственных комплексах других отраслей, существуют целые заготовительные подразделения, оснащенные самым разным оборудованием, предназначенным для формирования заготовок, а то и готовых деталей. Все зависит от применяемого оборудования и инструмента.

Термин раскрой металла можно истолковать следующим образом – это метод размещения заготовок на листе. Форма, может, быть в виде прямоугольника или любой другой. При проведении раскроя металла появляется определенный объем возвратных и невозвратных отходов. Их объем напрямую зависим от технологии, которую использовали при раскрое.

Виды отходов при раскрое металлов

Отходы от заготовительных операций можно разделить на два класса:

Технологические отходы в виде стружки

К первому типу отходов относят тот металл, которые теряют вследствие технологической обработки. Например, при использовании газовой резки – это оплавление, в виде стружки, снимаемой с поверхности заготовки по время точения или фрезерования. К отходам относят ту часть металла, которая уже не будет использована в дальнейшем.

Отходы от раскроя металла

К отходам от раскроя листового металла можно отнести те остатки, которые образуются формой заготовки и отсутствием кратности при разметке раскроя. Под первыми понимают ту часть металла, которая располагается между наружным контуром одной или нескольких заготовок и неким контуром, который очерчивает габариты заготовок. Вторые – это те, которые образуются при сравнении размеров листа и раскроя заготовок. Эти отходы появляются в том случае, если размеры листа не совпадает с суммой размеров заготовок, расположенных вдоль ее сторон.

Основные способы раскроя металла

Производственники, в целях оптимального раскроя материала и минимизации объема отходов, стремятся подобрать оптимальный способ раскроя листового материала или проката исходя из технологий, применяемых для разделки металла на заготовки. Например, при использовании дисковых ножниц или газового резака, допустимо расположение заготовок в любом месте листа. В то время как, при раскрое на гильотинных ножницах необходимо следовать определенным ограничениям. Заготовку необходимо так размещать, что существовала возможность реализовать прямолинейные резы вдоль или поперек листа и прямых резов под углом.

Станок для резки листового металла с дисковыми ножницами

В случае необходимости обработки большой партии заготовок имеет смысл использовать комбинированный метод. Он заключается в том, что заготовки, имеющие разную форму, укладывают в прямоугольник с минимизированными размерами. Затем эти прямоугольники используют для лучшего заполнения листа. Формирования размерной последовательности. Перемещая эти формы по поверхности, получают улучшенную форму конфигурации.

Метод лучшего заполнения короткой стороны листа

Метод лучшего заполнения короткой стороны листа – это позволяет снизить количество отходов, вызываемых отсутствием кратности. Остающаяся часть листа будет несколько короче чем вдоль длинной стороны. Заготовки должны быть подобраны таким образом, чтобы их размеры позволили оптимальным образом заполнить меньшую сторону листа. Для разметки вдоль длиной стороны выполняют аналогичную работу.

Суть способа формирования размерных последовательностей заключена в следующем — заготовки располагают на листе от крупных к мелким.

На основании проведенных работ составляют карту раскроя. Затем, определяют потребное количество материалов (листа или другого проката). Кстати, это основной документ, который должен быть на рабочем месте оператора заготовительной машины.

Из плотной бумаги или картона подготавливают шаблоны

Из плотной бумаги или картона подготавливают шаблоны заготовок, которые необходимо раскроить. Шаблоны располагают на лист и путем передвижения и их совмещения между собой получают оптимальный раскрой листового материала.

Рубка гильотиной

История этого оборудования, по официальным данным, берет свое начало со времен Французской революции. В то время ее применяли для устранения «врагов народа» и только множество лет, спустя, ей нашли другое применение, а именно, в раскрое листового металла. С использованием некоторых приспособлений на гильотине (механических ножницах) можно резать прокат, арматура.

Раскрой листа происходит в течение ряда операций.

Лист устанавливают на рабочий стол. С тыльной стороны станка установлена линейка, на которой выставляют размер отрезаемой заготовки.
После того как лист выставлен, оператор станка запускает его. Передняя плита прижимает лист к поверхности стола, в вторая, на которой установлены ножи, после этого опускается и под свои весом разрезает лист в установленный размер.

Следует отметить, что если ножи имеют подобающую заточку и установлены с минимальной погрешностью, то рез получается без заусенцев и замятий. При этом, на листе не будет возникать кривизна, так как рез происходит во всей длине листа одномоментно.

Оборудование этого класса оснащают электрическими двигателями. У одних марок, например, Н177, перемещение передней и задней плиты осуществляет с помощью механизма, основу которого составляет довольно габаритный маховик. На таких станках допустимо резать листы до 12 – 14 мм, разумеется, толщина зависит от свойств и марки материала.

Существуют станки этого класса, в котором плиты перемещают с помощью гидравлического механизма. Но в отличие от механических устройств они требуют к себе бережного отношения, постоянного контроля над уровнем и состояния масла и пр. На таких станках допустимо резать материалы до 30 мм толщиной.

Современные гильотинные ножницы, оснащают цифровой техникой выставления размеров, возможностью настройки усилия реза и другими опциями. Существуют и станки, оснащенные системами числового управления. Оборудование этого класса, выполняет раскрой метала с минимальными погрешностями.

Для создания изделий из жести (оцинкованного металла) применяют ручные ножницы. В зависимости от конструкции на них можно заниматься кройкой листов жести с шириной двух и более метров при толщине до 20 мм.

Существует еще одна разновидность гильотин – сабельные. Их также используют в кустарных мастерских или небольших производствах.

Гильотина для раскроя металла сабельного типа

Кстати, ножницы гильотинного типа нашли свое применение не только при изготовлении металлических конструкций но и в полиграфии, с их помощью разрезают большие стопки бумаги.

Резка металла ленточными и дисковыми пилами

Для раскроя металла используют и такой инструмент, как дисковые пилы. Этот инструмент применяют для обработки крупных заготовок. Надо отметить, что при работе с таким инструментом требуется использование довольно большого количества физической силы. Рабочий орган этого инструмент – диск, изготовленный из инструментальной стали.

Этот инструмент наиболее эффективен при работе со сталью и другими материалами, в том числе и с цветными металлами и сплавами. Чаще всего этот метод обработки металла выбирают для обработки листового материала, трубы. Рез выполняют прямо, но, возможно, и его выполнение под заданным углом.

Дисковый инструмент отличается высокой производительностью, безопасностью и простой эксплуатацией при раскрое сложных заготовок. Этот инструмент — вот уже длительное время обладает широкой популярностью и среди производственников, и среди домашних мастеров. Это вызвано в том числе и его доступностью. На рынке представлено множество моделей дисковых пил, в том числе и стационарных и приобрести их может каждый.

Ленточнопильный раскрой металла

Другой, не менее популярный, способ раскроя, это обработка заготовок на ленточной пиле. Рабочий орган этого оборудования – ленточная пила, которая работает как обычная ножовка. Полотно ленточной пилы замкнуто в кольцо и отличается большой длиной. То есть, по сути, ленточная пила представляет собой кольцо, с одного края которого расположены зубья. Для производства ленточной пилы применяют углеродистые стальные сплавы, но существуют и биметаллические модели.

В комплект ленточнопильного станка входят два шкива, которые вращаются от электрической силовой установки.

Станки этого класса представляют массу возможностей при обработке прутков, фасонных профилей, труб. На станках некоторых марок допустимо выполнять не только прямые резы, но и фигурные.

Фигурный раскрой металла на ленточной пиле

На рынке представлены разнообразные модели начиная от однотумбовых станков, управляемых вручную и заканчивая машинами портального типа, работающих под управлением компьютера.

Просечные прессы

Главное предназначение этого оборудования – это раскрой заготовок из металла. Прессы этого класса отличаются высокой точностью работы и широким диапазоном пробиваемых отверстий.

Просечные прессы для раскроя металла

Просечные прессы применяют для изготовления перфорированных листов. Предельные размеры, обрабатываемых листов зависят от марки применяемого станка.

Конструкция просечных прессов обеспечивают высокую производительность изготовления готовой продукции.

Газокислородная резка

К самым экономичным способам раскроя металла можно отнести газокислородную резку.

Для обеспечения реза металла применяют смесь кислорода и горючего газа (пропана, ацетилена и пр.).

Газокислородная резка металла

Последовательность реза состоит из следующих этапов:

Открытое пламя прогревает металл до температуры возгорания.
После этого на разогретое место подают струю кислорода, окисляющий металл.
Перемещая резак, создают неширокий рез, из которого необходимо удалять шлак.

Качество реза напрямую связано с маркой материала, качества поверхности, толщины металла, скорости выполнения раскроя.

Такая технология позволяет выполнять раскрой низколегированных сталей при толщине профиля до нескольких десятков сантиметров.

Несмотря на то, что постоянно происходит появление новых технология раскроя металла газопламенная остается самой экономичной.

Более того, при толщине металла в 900 мм альтернативы такой технологии нет.

Плазменный раскрой металла

Чтобы понимать, как работает установка плазменного кроя металла, надо будет вспомнить, что такое плазма – это ионизированный газ, который образует нейтральные молекулы и заряженные частицы.

Плазма зарождается при нагреве газа до сверхвысоких температур, при этом происходит его ионизация. За счет перемещения молекул газа, она обладает определенной токопроводимостью.

Плазменный метод раскроя металла

Рез металла при помощи плазмы – это один из методов раскроя металлических заготовок. При этом рабочим органом выступает пучок плазмы.

Принцип работы, технология и оборудования для плазменного раскроя металла

Между электродом и соплом активируют электрическую дугу. Через сопло проходит газ – кислород или воздух его рабочее давление составляет 5 – 8 ат. При контакте газа и электрической дуги, происходит его разогрев до температуры до 30 000 °C. Таким образом, струя газа трансформируется в пучок плазмы. Который и выполняет функцию раскроя.

Принцип действия плазмореза

Отличительной чертой этого метода раскроя металла, является то, что металл не выгорает, как, например, при газовой резке, а просто испаряется и это требует дополнительных мер по защите персонала и окружающей среды.

На практике применяют два типа оборудования для плазменно — воздушной резки металла – ручное и автоматизированное. На первом выполняют операции раскроя металла без применения каких-либо средств автоматизации, и на первый взгляд, она напоминает газопламенный метод раскроя.

Автоматизированное оборудование для плазменного раскроя металла

Автоматизированное оборудование работает под управлением системы ЧПУ и вся работа оператора заключается в том, что бы в нужное время включить управляющую программу.

Сам станок представляет собой установку портального типа, перемещающуюся, к примеру, по оси Х и режущую головку, которая перемещается по оси Y. Таким образом, резка металла может начинаться из любой точки листа, при этом точность реза составляет 0,2 мм.

В отличие от станков для механической резки заготовок, раскрой листа происходит с применением специальных программных комплексов. Их применение минимизирует объем отходов. На некоторых формах количество отходов может не превышать 1 – 5% от площади листа.

Плазменная-воздушная резка металлических заготовок гарантирует получение деталей в строгом соответствии с требованиями рабочей документации.

К недостаткам оборудования плазменной резки можно отнести следующее:

По мере роста толщины металла появляется уклон от внешнего края к внутренней части листа, это вызвано рассеиванием пучка плазмы, это необходимо учитывать при разметке листа металла.
Неверная настройка режимов резания — ток, расход воздуха (газа), рабочая скорость движения головки, может привести к тому, что вырастет количество применяемого расходного материала – сопел, электродов.
Установка подобного оборудования требует тщательной подготовки воздуха, то есть непосредственно перед ней необходимо устанавливать влагоуловительные устройства.
Во время работы, на месте реза образуются наплывы, которые, при необходимости их можно удалить с помощью угловой шлифовальной машины. Вообще, если заготовка производится под сварку на эти наплывы можно не обращать внимания.

Образование наплывово при плазменной резке металла

Существуют конструкции с двумя и более движущимися режущими головками. Такая конструкция поднимается производительность труда и снижается себестоимость заготовок.

Надо отметить, что стоимость заготовки полученной на оборудовании плазменной резки ниже, чем получение идентичной детали на механическом оборудовании.

Понятие лазерного раскроя металла

Не менее прогрессивным считают и лазерный раскрой металла. Эта технология использует мощь лазерного луча и, как правило, ее применяют на серийном производстве изделий практически из любых материалов, в том числе и неметаллов.

Лазерный раскрой металла

Луч лазера, который управляется специальным программным комплексом, обеспечивает концентрации энергии достаточной для резки материалов любой толщины и состава.

В ходе реза, материал, подверженный воздействию лазерного луча расплавляется, испаряется или выдувается потоком сжатого воздуха.

Резка при помощи лазера отличается тем, что на материал не оказывается никакого механического воздействия и во время обработки могут возникнуть только минимальные деформационные явления. Отсутствие каких-либо механических воздействия позволяет обрабатывать легко деформируемые или тонкие материалы, например, заготовки для системы вентиляции, где толщина металла может составлять всего 0,5 – 0,7 мм.

Программное управление раскроем металла лазером позволяет выполнять работу по получению сложных контуров.

Лазерный способ раскроя применяют для получения сложных контуров

Кстати, в последние годы была разработана и внедрена технологическая оснастка, которая позволяет выполнять рез труб, профилей и пр.

Лазерный раскрой листового металла

Производство металлоконструкций не обходится без раскроя плоского и профильного проката. От этой операции во многом зависит качество и стоимость готовой продукции. Сегодня в мастерских и на предприятиях успешно применяются несколько различных технологий резки, мы расскажем об одной из них. Итак, тема нашей статьи – лазерный раскрой листового металла.

Что понимается под раскроем металла

Раскрой листового металла относится к заготовительным операциям. Они выполняются с целью сформировать детали, пригодные для сварки и монтажа. По сути, это производство фрагментов металлоконструкций. На предприятиях нередко работают целые заготовительные подразделения, где производится резка, обработка краев реза, гибка и т. д. В результате получаются заготовки, требующие дополнительной обработки, или уже готовые детали. Все зависит от того, какие технологии и оборудование применяются на этом этапе.

Перед началом раскроя нужно рационально разместить «выкройки» на листе. Заготовка может быть любой формы, но проще всего, конечно, работать с прямоугольными. В ходе резки листового металлопроката образуются отходы – возвратные и невозвратные. Количество этих остатков непосредственно связано с используемой технологией.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Раскрой листового металла – непростая и очень ответственная операция. От нее зависит качество и себестоимость деталей и всей конструкции в целом. На современных предприятиях отдают предпочтение эффективным высокотехнологичным методам резки.

Принципы лазерной технологии раскроя листового металла

Наиболее точный раскрой листового металлопроката обеспечивает плазменная и лазерная резка – две технологии, связанные с термическим (термохимическим) воздействием на материал.

Эти методы основаны на быстром и сильном нагревании металлического листа в намеченной точке при помощи лазерного луча или струи плазмы. Происходит локальное расплавление и испарение металла. При перемещении резака по контуру будущей детали перемещается и зона нагрева. В итоге получается аккуратно вырезанная заготовка. Лазер также способен сделать отверстия заданной формы и размера.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Каков принцип работы лазерных установок? Энергия источника (вспышка особой лампы, электрический разряд или химическая реакция) превращается в световую энергию и многократно усиливается. Нарастанию способствует оптический резонатор – система из двух или нескольких специальных зеркал. Процесс происходит в так называемой активной среде, она может представлять собой газ, жидкость или твердое тело. Образуется узкий пучок концентрированной энергии высокой мощности, который и прожигает материал в заданной точке. Для резки металла применяются твердотельные (в том числе оптоволоконные), и газовые лазерные станки.

Лазерный раскрой листового металла происходит с минимальной погрешностью благодаря очень точной фокусировке луча – вся его энергия может быть сконцентрирована в точке диаметром 1 микрон. Программное управление обеспечивает идеальное соответствие вырезанных деталей чертежу. Причем возможно вырезать заготовки любой, самой сложной формы. Отличительной особенностью данной технологии является высокая скорость процесса при отличном качестве продукции.

Лазер способен резать любые металлы и сплавы. Поскольку мощный нагрев в точке реза происходит быстро, вся поверхность не успевает нагреться, поэтому лист не деформируется. Непосредственного контакта инструмента с обрабатываемым материалом нет, поэтому можно разрезать даже тонкие или хрупкие материалы. Правда, лазерный раскрой листового металла толщиной более 20 мм обычно не производится, так как для этого нужна установка очень большой мощности, а это экономически неоправданно.

Мощность лазерного излучения можно регулировать – выполнять не только резку, но и гравировку листа.

При раскрое происходит мгновенное расплавление и испарение металла. Струя вспомогательного газа выдувает остатки расплава и продукты окисления материала. Для раскроя относительно толстых листов в рабочую зону дополнительно подают кислород под давлением, чтобы поверхность материала в точке реза нагревалась еще сильнее.

Перечислим основные преимущества лазерной резки:

доступна обработка даже самых твердых металлов и сплавов;
высокая скорость раскроя;
при высокой производительности станка сохраняется отличное качество работы;
можно резать хрупкий металл, для которого другие способы обработки не годятся;
подходит для производства фигурных заготовок и деталей, форма может быть любой;
малые потери металла благодаря достаточно плотному размещению заготовок на листе, за счет этого себестоимость продукции снижается;
вырезанные лазерным лучом детали не нуждаются в дополнительной обработке;
процессом лазерного раскроя листового металла на станках с ЧПУ легко управлять;
метод экономически эффективен, если правильно выбрать область применения и подобрать соответствующее поставленным задачам оборудование.

Недостатки данной технологии:

не подходит для резки металла толщиной более 20 мм;
при работе с металлом, обладающим выраженными отражающими свойствами (полированная нержавейка и др.), мощность и производительность станка снижается.

Лазерный раскрой листового металлопроката особенно востребован в случае изготовления больших партий идентичных деталей с абсолютно точным соблюдением их формы и размеров. Это актуально, например, при производстве судов, самолетов, автомобилей, станков, радиоэлектроники и точных приборов, для создания декоративных решеток и др.

Какое оборудование сегодня используют для лазерного раскроя листового металла

С появлением лазерных режущих станков производство металлоконструкций стало значительно дешевле и быстрее. Лазерный раскрой обеспечивает высочайшую точность и скорость работы. Эта технология оптимальна для обработки металлических листов малой и средней толщины. Она применяется на предприятиях металлургической отрасли и практически на любом машиностроительном производстве.

В России встречаются лазерные станки производства компаний Mitsubishi, Durmazlar, Trumpf, TST LASER, Mazak, FINN-POWER, Knuth, Halk, Mattex.

Наиболее популярно следующее оборудование:

Лазерные станки ARAMIS.
Лазерное оборудование компании Durmazlar.
Установка 2D/3D СО2 Space GEAR MarkII производства фирмы MAZAK.
Станки с ЧПУ для сварки и лазерного раскроя листового металла Laserdyne производства ПРИМА НОРС.

Стоимость оборудования для лазерной резки составляет в среднем 350 000 рублей.

Луч лазера – концентрированный поток световых частиц высокой энергии. Он почти не рассеивается и создает на поверхности разрезаемого материала крошечное световое пятно, размер которого обычно составляет несколько микрон. В этой точке металл моментально плавится, кипит и испаряется, в то время как остальная поверхность не подвергается нагреванию. Эти особенности позволяют добиться чрезвычайно узкого реза, при этом размеры и форма детали выдержаны с точностью до десятых долей миллиметра.

Нюансы лазерного раскроя металла в промышленных условиях

Для резки и гравировки металла на предприятиях используются твердотельные и газовые лазеры (жидкостные для этой цели не подходят). По сравнению с газовым, твердотельный лазер проще по конструкции, обладает более высоким КПД и экономичнее в эксплуатации. Однако его мощность обычно лежит в пределах от 1 до 6 кВт – значительно меньше, чем у газового лазера. Твердотельная лазерная установка может работать в постоянном или импульсном режиме, последний дает возможность увеличить мощность.

Рабочим телом (активной средой) твердотельного лазера служит стержень, изготовленный из кристалла или стекла с особыми «лазерными» свойствами. Чаще используются кристаллы иттрий-алюминиевого граната с неодимом (Nd:YAG), неодимовое стекло или рубины. Кстати, самый первый в истории лазер был рубиновым.

Под влиянием системы накачки (обычно это специальные лампы с подходящим по спектру излучением) стержень испускает фотоны. Световая энергия усиливается и фокусируется благодаря оптическому резонатору – системе зеркал и линз. Их положение можно менять для точной настройки лазера. Управление световым потоком, регулировка его параметров, а также концентрация луча в нужной точке в соответствии с контурами заготовки происходит автоматически, за это отвечает компьютер.

Для раскроя металлических листов используются и волоконные лазеры – тоже твердотельные, но выделенные в отдельную группу. В основе – кварцевое оптическое волокно, легированное неодимом, иттербием или другими редкоземельными металлами. Нередко волокно является одновременно и активной средой, и оптическим резонатором, а это означает упрощение конструкции и ее неприхотливость, ведь зеркала и линзы достаточно капризны. Накачка происходит с помощью диодной лампы (светодиода).

Волоконные лазерные установки компактны и мобильны, отличаются высокой мощностью и длительным периодом эксплуатации. Подходят для прецизионной резки благодаря отличной фокусировке луча. Высокий КПД установки, ее надежность, почти идеальные параметры луча, несложное и недорогое обслуживание сделали лазеры этого типа очень популярными на промышленных предприятиях. Стоит отметить также, что лазерный луч со всей его энергией передается по оптическому волокну как электрический ток по проводу – преимущества очевидны.

В газовых лазерах место стержня занимает трубка, заполненная газом, – в металлорежущих станках используется углекислый газ с добавлением азота и гелия. Трубка помещена в оптический резонатор. Внутри нее газовая смесь испускает фотоны под влиянием электрических разрядов (электрическая накачка). Газовый лазер дешевле твердотельного. Он способен выдавать мощность свыше 20 кВт в непрерывном режиме, так что может кроить очень твердые металлы и сплавы.

Помимо газов, служащих для получения собственно лазерного луча, в процессе раскроя материала участвуют вспомогательные газы. Например, металлы с высокой температурой плавления лучше всего резать в струе кислорода. Для резки алюминия и нержавеющей стали используется азот. Для титана, меди и некоторых других металлов подойдет только аргоновая среда.

5 итоговых советов по работе с лазером при раскрое листового металла

Не рекомендуется подвергать лазерной резке некачественный металл. Следы коррозии или ржавчина сведут на нет преимущества этой современной технологии – качество реза будет неудовлетворительным.
Не следует обрабатывать листы с заметными неровностями – результат непредсказуем.
Размечая лист, нужно помнить о том, что заготовки должны располагаться не менее чем в 10 мм от краев. При этом минимальное расстояние между ними – 5–10 мм.
Для повышения качества работы рекомендуется использовать металлические листы со скругленными углами.
Раскрой заготовок со сложными контурами стоит дороже, поскольку продолжается дольше. Причина в том, что при прохождении каждой линии контура станок врезается в материал за пределами будущей детали, затем возвращается назад и меняет направление.

Итак, раскрой металла – это технологическая операция превращения металлопроката в заготовки или готовые детали требуемых размеров и формы. Лазерная резка используется для работы с любыми металлами. Она превосходит иные технологии по скорости обработки металлопроката и качеству готовой продукции, к тому же незаменима при производстве деталей сложной формы. При этом процесс резки экономически выгоден и безопасен как для человека, так и для окружающей среды.

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.

Обзор технологий раскроя металла: выбор метода, минимизация отходов типичные ошибки

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.

Резка листового металла: правила и особенности

Существуют несколько методов резки листового металла, выбор которых зависит от поставленных задач. Очевидно, что покупать лазерный станок для бытовых вопросов никто не будет, равно как и использовать ручной труд на производстве. Но выбор между, например, лазерной и плазменной технологией уже не так очевиден.

К тому же нередки ситуации, когда скорость и дешевизна важнее всего, поэтому выбирать точные способы не стоит. В нашей статье мы расскажем, какие методы раскроя листового металла существуют, и приведем критерии, по которым вы сможете выбрать оптимальный для себя.

Механические методы резки листового металла

Ленточнопильная резка

Этот способ раскроя основан на использовании станка для резки листового металла с режущим ленточным элементом. Данная лента представляет собой полосу из зубьев, ширина между которыми зависит от металла в обработке. Эта техника обладает довольно хорошей чистотой обработки и отличной производительностью. На этом современном оборудовании скорость может достичь 10 сантиметров в минуту, а ширина реза не превышает 2 мм.

Лентопильная резка подходит для обработки почти каждого сплава. Один из ее плюсов – это возможность сделать рез под необходимым углом. А вот минус – это неосуществимость фигурной резки. Еще к минусам можно отнести ограниченность высоты заготовки ввиду специфики станка.

Гильотина

Резка листового металла гильотиной очень часто используется на различных предприятиях в сфере металлообработки. Рез при использовании гильотинных ножниц получается вполне ровный, но он исключительно прямолинейный. При применении этой технологии опыт работника сильно сказывается на качестве среза. Человеческий фактор играет важную роль.

Толщина металла, который можно разрезать таким способом, зависит от вида привода исполнительного механизма. Если речь идет о станке с гидравлической подачей, в нем высота заготовки не может быть больше 6 мм.

Гидроабразивная резка

Такой метод резки листового металла используется при обработке материалов разной твердости, и не только металлов. Это и конструкции из железобетона, и камень, и бетон, и прочие. Суть этого метода заключается в использовании силы воды и абразивных материалов. Смесь из этих составляющих насосом высокого давления (может достигать 6000 атмосфер) прогоняется через выпускное сопло очень маленького диаметра, развивая скорость в несколько раз выше скорости звука. Таким образом происходит резка.

Этот метод в современном мире принято считать самым прогрессивным. Замечательно то, что если металл не очень толстый, то для его резки можно вообще обойтись одной водой. То, насколько быстро порежется металл, зависит от его толщины.

Например, лист из стали в 1 мм толщиной будет резаться со скоростью 3 метра в минуту. А если деталь толстая (к примеру, 10 см), то времени понадобится гораздо больше – скорость раскроя составит в среднем 2,5 см за минуту. Высокотехнологичные станки могут резать металл до 30 см толщиной.

Но у такой технологии есть существенный минус: она довольно дорогая. Около 50-60 долларов США будет стоить час работы оборудования при условии, что применяются абразивные материалы, а не только вода.

Если нет возможности или нельзя использовать резку, при которой происходит процесс нагревания или выделения тепла, то все вышеперечисленные способы подойдут. Например, в службе спасения, когда по понятным причинам термическая обработка невозможна, на помощь приходят передвижные установки для гидроабразивной обработки и разнообразный инструмент для резки.

Термическая резка листового металла

Газовая резка металла

Резка металла газом – это способ, при котором без контакта с поверхностью ее резка происходит за счет кислорода, газа и высокой температуры. Узконаправленный огненный поток греет поверхность там, где ее нужно разрезать, одновременно убирая окислы, появляющиеся на плоскости листа металла, который подвергается резке.

Пламя с постоянной скоростью движется по линии разреза. Чтобы раскроить металл таким способом, нужно постоянно сохранять одинаковое расстояние между нижней точкой резака и листом металла, при этом скорость должна быть неизменной.

В чем особенности резки газовым резаком:

можно кроить листы из титана;
есть возможность раскройки нескольких слоев материала одновременно;
можно работать по шаблону.

Важно помнить, что высоколегированную сталь и алюминий таким методом разрезать нельзя!

Плазменная резка металла

Плазменная резка листового металла — это способ, в основе которого лежит использование струи плазмы в качестве резака. Такая резка является термической. Плазма генерируется в среде ионизированного газа, металл плавится, подвергаясь воздействию электрической дуги прямого давления, создаваемого плазмотроном.

Поток плазмы нагревается до 300000. Данная технология работы с металлом подразумевает применение как активных газов – кислорода и воздуха, так и неактивных – азота, водорода и аргона.

Специфика резки плазмой:

возможность делать высокоточный скос кромок под нужным углом;
можно раскроить лист, достигающий в толщину 1500 мм;
метод дает высокое качество поверхности разреза, при этом скорость реза тоже высокая;
нет ограничения по форме металла;
нет необходимости дополнительно обрабатывать края реза: резка происходит по контуру с максимальной точностью;
ввиду такой высокой точности можно резать делали сложнейшей конфигурации;
плазменная резка подходит для работы с любыми сплавами: тугоплавкими, тяжелыми или цветными.

Метод плазменной резки обладает высокой продуктивностью и поэтому часто используется при фигурной и прямолинейной раскройке профильного и листового проката.

Лазерная резка металла

Лазерная резка листового металла производится лазером высокой мощности. Он используется на производственных линиях. Есть два режима: импульсно-периодический или непрерывный. Установка может работать в одном из них. Ввиду сфокусированности луча лазера резке таким способом можно подвергать любой сплав. Точность раскроя будет высокой.

Кроме большой точности, лазерная резка дает отличное качество поверхности реза, которое сочетается с высокой производительностью. Детали можно изготовить как объемные, так и плоские. При этом контуры деталей могут быть весьма сложными.

Какие же преимущества над другими методами резки есть у сквозного прожига лазерным лучом?

Нет физического контакта резака и поверхности.
Раскрой тонких листов стальных сплавов осуществляется с высокой скоростью.
Таким методом можно работать с тугоплавкими и высокотвердыми металлами.
Эту технику реза можно применить для работы с легкоформирующимися и тонкими материалами.

Существуют разные типы лазеров: волоконной, газовый, твердотельный. Их применяют для разных типов сплавов металлов.

Ручные способы резки листового металла

Ручные ножницы

Такими ножницами разрезают материалы, толщина которых не превышает 3 мм. Резцы бывают нескольких типов:

Для прямого реза.
Пальцевые. Они, в свою очередь, делятся на зеркальные и прямого вида. Используются для реза сложных форм.
Для криволинейного реза.
С двумя типами лезвий: одно с фиксацией, закрепленное в верстак, и другое подвижное.

Ручная резка листового металла часто производится пилой. Существует несколько видов:

Торец циркулярной пилы изготавливается из твердосплавных или абразивных напаек.
Ручные пилы закрепляются в особой раме, которая имеет С-образный вид.
Приводом дисковой пилы является ручное приспособление или электродвигатель.
Торцевые пилы совершают резку под любыми углами.
Отличительная черта маятниковой пилы – это твердосплавная напайка на торцевой стороне.

Углошлифовальная машина

Углошлифовальная машина – это машина для резки, по-другому именуемая болгаркой. У нее есть несколько плюсов по сравнению с другими устройствами:

Небольшая масса и размеры удобны для применения в работе.
Ей можно резать изделия разной толщины.
Сменные диски бывают различных конфигураций.

Критерии выбора промышленного способа резки листового металла

Когда встает вопрос о необходимости на выходе иметь точные детали, вопрос об использовании механического способа резки даже не встает.

Как определиться с оптимальным методом резки для каждого конкретного случая?

Первым делом отталкивайтесь от толщины металла.

Материал толщиной до 20 мм можно резать лазерным методом.
Материал толщиной до 30 мм можно резать плазменным или лазерным методом.
Материал толщиной до 65 мм можно резать плазменным или гидроабразивным методом.
Материал толще 200 мм лучше резать газокислородным методом.
Материал толще 50 мм можно резать газокислородным или гидроабразивным методом.
Материала толще 30 мм можно резать гидроабразивным, плазменным или газокислородным методом.

Во-вторых, определитесь, насколько точные края вам нужны.

Хватит ли вам качества, которое достигается плазменной резкой? Для большинства производств такого качества достаточно.
Если тепловое воздействие, которое возникает при лазерной, газокислородной или плазменной резки, недопустимо, то ваш вариант – гидроабразивная резка.

Цена или производительность, что в приоритете?

Если вам очень важна производительность, то гидроабразивная резка вам не подойдет.
Если у вас нет особых бюджетов для вложений и стоимость эксплуатации станка не должна быть высокой, то стоит присмотреться к газокислородной резке.

Что еще нужно учитывать?

Если появление окалины на нижней части пластины недопустимо для вас, то можно использовать гидроабразивную или лазерную резку.
Если отверстия на поверхностях должны быть абсолютно круглыми с ровными краями, значит, ваш вариант – это гидроабразивная или лазерная резка.
Если можно резать с применением более 4 горелок, то плазменную и лазерную резку лучше не рассматривать, потому что газокислородная технология будет более продуктивной. Но учитывайте, что работа с несколькими горелками делает резку более дорогой. Поэтому ваши траты на станки на начальном этапе будут выше, чем при использовании других технологий.

При резке гидроабразивным методом работает один повышающий давление насос с несколькими режущими соплами. Важно, чтобы производительности насоса хватало на обеспечение работы нескольких головок. Ограничение лазерной резки – это только одна режущая головка, при этом волоконные лазеры могут резать несколькими головками одновременно.

Еще стоит обратить внимание на такой фактор, как способность резать одну деталь с применением нескольких технологий одновременно. Лучше всего «дружат» в процессе резки гидроабразивная и газокислородная, гидроабразивная и плазменная технологии. Лазерную и газокислородную, лазерную и плазменную технологии стало возможным сочетать благодаря применению волоконных лазеров.

Зачем использовать несколько технологий в одном процессе? По одним контурам можно резать медленно и точно, а по другим – быстро и дешевле. В итоге мы получаем расходы ниже при необходимой точности, чем в случае, когда вся деталь нуждается в высокоточной обработке.

Не всегда бывает просто выбрать метод резки, потому что иногда пересекаются и толщины металлов в том или ином методе, и сходные возможности некоторых технологий. Поэтому те компании, которые режут различные металлы и имеют дело со стальными изделиями, в большинстве случаев выбирают станки, поддерживающие как минимум две технологии резки. Это дает возможность попробовать несколько методов, сравнить получившиеся изделия и выбрать нужный вариант для финальной резки.

Читайте также: