Резка и раскрой металла

Обновлено: 19.09.2024

Лазерная резка - это технологическая операция по резке и раскрою металла с использованием сфокусированного лазерного луча, получаемого при помощи специального оборудования. На сегодняшний день – это самая эффективная и востребованная технология, позволяющая получить изделия высокого качества, точности.

Материалы, которые можно разделить с помощью лазера, очень разнообразны. К ним относятся все виды сталей, алюминий и сплавы из него, различные цветные металлы. Среди них:

стали с толщиной 0,2 — 30 мм;
алюминий, алюминиевые сплавы с толщиной 0,2 — 30 мм;
стали нержавеющие с толщиной 0,2 — 50 мм;
латунь, медь с толщиной 0,2 — 15 мм.

Лучше всего режутся материалы с низкой теплопроводностью, т.к. в этом случае энергия сфокусирована в меньшем объеме. А при резке металлов, которые имеют высокий показатель теплопроводности, возможно образование грата (остатков расплавленного материала на поверхности реза).

Этапы процесса лазерной резки металла

В схему технологического процесса входит несколько основных этапов:

Сначала луч лазера сосредотачивается в заданной точке обрабатываемого металла.
Затем металл нагревается до необходимой температуры, начинается его плавление, с образованием на границе плавления углубления.
Следующий этап – кипение, испарение металла под действием энергии лазерного излучения.

Как правило, для управления лучом лазера используют специальный компьютерный продукт, что позволяет сделать процесс полностью автоматическим.

На практике лазерную резку металла выполняют 2-мя методами:

плавлением металла по линии реза;
испарением металла по линии реза.

Детали, которые можно получить методом испарения, имеет ограничения по толщине. Эта технология используется в основном для тонких деталей. Кроме того, резка металла путем испарения требует применения мощного оборудования и, следовательно, больших затрат энергии. Поэтому, данный метод не всегда экономически оправдан.

Технологическая схема разрезания металлов методом плавления лазером более востребована. В настоящее время этот процесс выполняется в комплексе с использованием различных газов (азота, аргона, кислорода, воздуха, других), вдуваемых в зону реза. Такая газово-лазерная технология позволяет:

использование оборудование меньшей мощности;
резать как тонкие, так и толстые материалы;
уменьшать энергопотребление;
увеличивать скорость процесса, количество готовой продукции.

Оборудование для лазерной резки

Существует три типа установок, применяемых для резки лазерным лучом:

установки твердотельного типа;
газовые установки;
газодинамические установки.

В конструкции твердотельных установок присутствуют две основных детали: рабочее тело, роль которого чаще всего играет искусственный рубиновый стержень, лампа накачки.

Лампу накачки эксплуатируют для передачи нужного излучения на рабочее тело - стержень. Данное оборудование, как правило, работает в режиме импульса, хотя встречаются установки, работающие в непрерывном режиме.

В газовых установках для резки или раскроя металлических поверхностей роль рабочего тела выполняет газ. Он через специальную трубку закачивается непосредственно в рабочее поле лазерного луча. В этом технологическом сегменте широко эксплуатируются щелевые установки, с рабочим телом в виде углекислого газа. Их основные преимущества заключаются в простоте использования, компактности, мощности.

Принцип действия газодинамических установок основан на том, что рабочий газ первоначально греют до температуры от 2000 до 3000 °C. Затем пропускают через сопло со скоростью, несколько превышающей скорость звука, охлаждают. Оборудование для реализации такого технологического процесса дорогостоящее и применяется не часто.

Любое оборудование для выполнения работ по резке с помощью лазера, независимо от того, к какому виду оно относится, имеет такие узлы:

узел для передачи и образования газового потока, излучения (сопло, подающее газовое устройство, система зеркал, оптические элементы);
специализированный излучатель (газовый либо твердотельный) с определенными энергетическими или оптическими показателями;
узел для управления, контроля над работой;
узел для перемещения (координации) как обрабатываемой металлической детали, так и, непосредственно, лазерного луча.

В процессе работы лазер и оптические элементы разогреваются. Их нужно охлаждать. Это делают либо с помощью воды, либо обдувом воздуха. В первом случае, когда роль теплоносителя выполняет вода, установка для резки оснащается теплообменником или холодильной установкой.

Преимущества и недостатки резки лазерной

Лазерная резка имеет ряд достоинств по отношению к другим видам раскроя металлических изделий. А именно:

технологический процесс не предусматривает соприкосновение инструмента и детали, поэтому можно работать с хрупкими материалами;
широкий диапазон толщин, марок материалов для обработки. В частности, стали нержавеющие толщиной до 50 мм либо твердосплавные материалы;
высокая точность, скорость технологического процесса. Управление лазерной резкой с помощью компьютера позволяет снизить погрешность и получить деталь с любым заданным контуром;
лазерная резка выступает как альтернативный техпроцесс, заменяющий ковку, штамповку, при небольших партиях (экономия за счет изготовления специальной штамповой или ковочной оснастки);
малый процент отходов. Не надо дополнительно использовать механическую обработку (срез ровный, заусенец отсутствует);
снижение себестоимости продукции увеличения скорости, производительности.

Хотелось бы обратить внимание на дополнительную «опцию», свойственную лазерному раскрою. Это возможность гравировать на металле «метки», определяющие места стыков швов, точки сверления отверстий и прочее.

Невзирая на универсальность, высокую технологичность метода обработки металлов лазерной резкой, и ему свойственны недостатки. Вот некоторые из них:

ограничение толщин обрабатываемых изделий;
возможность образования грата, который нужно дополнительно удалять. Грат - это застывшие на нижней кромке реза остатки расплавленного металла либо его оксидов;
необходимость в высококвалифицированных кадрах;
высокая мощность, энергопотребление отдельных видов оборудования.

Цена лазерной резки металла

Стоимость лазерной резки рассчитывается в каждом конкретном случает отдельно. На цену влияют: оперативность выполнения работ, сложность реза, объем заказа, вид и толщина обрабатываемого материала, другие параметры. Цена лазерной резки указывается за метр реза.

Раскроить обычную конструкционную сталь всегда дешевле, чем нержавейку. Цена за метр простого лазерного реза у первой начинается от 12 рублей, а нержавеющей стали – от 15 с копейками – данные для толщины листа не более 1 мм. Стоимость раскроя стали 2 см – уже более 230 руб/м.п. по прямой.

Наиболее дорогая в обработке медь, при толщине листа цена 1 метра простого лазерного раскроя начинается от 22 руб. (при больших объемах).

Также везде для расчета итоговой стоимости применяются коэффициенты. Простой рез – 1,0, сложный – 1,2 – 1,3, раскрой с повышенной сложностью – 1,5 – 1,9.

Применение лазерной резки и раскроя

В силу ряда положительных свойств лазерная резка металла эксплуатируется для создания:

деталей, используемых в производстве различных машин, механизмов (пластины, кронштейны, панели и прочее);
оборудования для торговых залов, складское оборудование (стеллажи, полки, стойки, прочее);
деталей для печей, котлов, дымоходов;
шаблонов, трафаретов, вывесок;
элементов дверей, ворот, ограждений.

Лазерная резка и раскрой имеют неоспоримые приоритеты в сравнении с другими видами обработки металлических поверхностей. Это способствует, во-первых, расширению рынка оборудования для лазерной резки и, во-вторых, увеличению количества изделий, получаемых с помощью этой технологии.

Лазерную резку металла применяют для раскроя нержавеющего проката, алюминиевых листов, медного проката, латунного и другого.

Кроме металла, лазерная резка применима для картона, фанеры, МДФ, капролона, паронита, кожи, резины, ПВХ, полистирола, оргстекла, шпона и многих других материалов.

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.

Раскрой металла

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.

В технологической цепочке изготовления конструкций из металла важное место занимает раскрой профильного металлопроката. От того, насколько точно и правильно выполняется данная операция, зависит трудоемкость дальнейшей обработки и сборки, а также качество готовой продукции. За длительную историю металлообработки разработано большое количество различных технологий. В нашей статье мы рассмотрим основные способы раскроя металла, которые применяются на современных производственных предприятиях.

Как подбирается наиболее экономичный способ раскроя металла

При раскрое особое внимание уделяется расположению заготовки на полосе или листе металла. Чаще всего заготовки изделий имеют форму близкую к прямоугольной, но нередко встречаются и детали, которые имеют более сложный контур.

В процессе изготовления заготовок из металла образуются отходы, объем которых определяется правильным выбором способа раскроя.

Существует два вида отходов, получаемых в ходе производства продукции из металла:

Технологическими отходами называют материал, который теряется за счет оплавления при резке (оплавление при высокотемпературном раскрое и стружка или неровности при механической резке).
Отходы раскроя составляет материал листа, ленты, прутка и т. д., который остается нетронутым при определенном способе изготовления заготовок.

Получение отходов раскроя обусловлено двумя факторами, по которым их можно разделить на две группы:

Отходы формы представляют собой материал, который расположен между контурами нескольких заготовок внутри прямоугольника, который охватывает их формы и остается неиспользованным (к примеру, между прямоугольником abed и периметром заготовки).

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Отходами некратности называют неиспользованный металл листового или другого проката, габариты которого больше суммы размеров заготовок.

Чтобы из проката металла получить как можно большее количество заготовок необходимо подобрать наиболее оптимальный способ раскроя, который сопровождается наименьшим объемом отходов. Для этого нужно принять во внимание особенности технологии получения заготовок.

На производстве для оптимизации раскроя металла подбирают наиболее выгодную технологию разделения металлопроката на заготовки. К примеру, преимущество использования газовой резки или дисковых ножниц заключается в том, что заготовки для производства изделий могут размещаться в любом месте листового металла. Если же для раскроя материала применяются гильотинные ножницы, то появляется ряд ограничений по выбору места расположения контура заготовки. Она должна располагаться таким образом, чтобы обеспечивалась возможность выполнения прямолинейного реза по длине и ширине листа и прямого раскроя под углом.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Для промышленного производства больших партий изделий логичнее применять комбинированный способ раскроя. В этом случае заготовки различной формы комбинируют таким образом, чтобы их можно было сложить в прямоугольники с минимально возможными размерами. С помощью таких прямоугольников производится оптимизация заполнения листа металла.

Методика рационального заполнения листа по ширине обеспечивает снижение объемов отходов некратности. Неиспользованная часть листа в этом случае будет иметь меньший размер, чем при расположении форм по длине листа. Необходимо подобрать комбинацию заготовок таким образом, чтобы сумма их размеров способствовала наиболее полному заполнению меньшей стороны листа. Такую же методику применяют и для выполнения разметки по длине листа.

Способ разметки путем формирования размерных последовательностей предполагает размещение заготовок для раскроя от более габаритных к мелким. Задачу оптимизации раскроя металла решают особые технологические группы. Они получают от производственных единиц заявку на месяц, в которой указываются требуемые виды заготовок. Заявка содержит номер заказа, чертежи готовых изделий, марку металла и нормативы его расхода. На основании полученных чертежей сотрудники технологических групп группируют изделия по маркам металла и необходимой толщине заготовок.

После этого, с учетом размеров листов металла, который присутствует на складе предприятия, составляются карты раскроя. Вначале рассчитывается приблизительное количество необходимых листов металла. Затем технологи вычерчивают в наиболее удобном масштабе их габариты. В таком же размере необходимо выполнить раскрой шаблонов для изготовления заготовок на бумаге. Вырезанные трафареты комбинируют на чертежах листов металла таким образом, чтобы минимизировать объемы расходов.

После завершения работ над технологичными картами раскроя оформляется комплектовочная ведомость. На основании данных такого документа нужно подобрать металл и передать его вместе с документацией в цех. Для исполнителя процесса производства заготовок рабочим документом выступает карта раскроя. Если для того, чтобы изготовить нужное количество заготовок понадобится лишь часть целого листа металла, то оставшийся материал, который называют «деловым отходом», возвращается на склад с внесением соответствующей записи в учетные документы.

Описанный выше способ раскроя металла называют оперативным, так как он основан на получении информации о наличии материала на складе. На производстве может использоваться и способ перспективного раскроя. Он применим для серийного производства повторяющихся изделий. Технологичные карты в этом случае составляются ориентировочно за 6 месяцев до даты выпуска партии продукции и по ним оформляют заказ на мерный лист.

Карты раскроя не составляются, если заготовки производятся не из листового, а из профильного проката. Прутки, швеллеры, уголки и другой прокат выдается на производственные участки в мерах длины с учетом размеров заготовок и норм припуска на раскрой. После завершения резки остатки маркируются и передаются на склад. Чтобы оптимизировать расход профильного проката, заготовки из металла следует производить централизованно. Подбор материалов осуществляется в зависимости от марки, профиля и размеров таким образом, чтобы заготовка была кратной габаритам металлопроката.

Основные методы раскроя металла резкой

Рубка гильотиной. В сфере производства изделий из металла используется разнообразное оборудование, позволяющее эффективно выполнять раскрой металла разными способами. Для резки материалов толщиной 0,45–2,5мм используются простые механические приспособления, а для более толстых металлов (20 мм) – электрические или пневматические ножницы гильотинного типа (такое оборудование позволяет выполнять прямой чистый рез).

Доступное по цене механическое гильотинное оборудование (к примеру, станки для раскроя листов металла) пользуется популярностью в строительной сфере для производства изделий из оцинкованного листа или металлочерепицы. С помощью таких устройств изготавливают оконные отливы, свесы карнизов и другие элементы. Самый большой недостаток гильотин (гидравлических, пневматических или электромеханических) заключается в том, что такое оборудование может выполнять исключительно прямой рез.

Резка металла ленточными и дисковыми пилами. Если выбранный способ раскроя металла не требует высокой точности, то самым популярным решением для резки материала будет использование углошлифовальной машины (обычная «болгарка»).

Стационарные пилы, которые могут работать с дисками большого диаметра, позволяют получать заготовки с более точными размерами. Такое оборудование применяют в мелкосерийном производстве продукции из металла для строительства и промышленности. При выборе этого способа раскроя толщина пропила составляет 0,08 см. Его преимущество заключается в том, что резка материала может выполняться под углом. Но таким способом очень сложно выполнить фигурный рез по криволинейному периметру.

Просечные прессы. При промышленном изготовлении конструкций из алюминия либо для чистовой обработки листов металла (к примеру, для производства просечно-вытяжных листов) используются специальные просечные прессы.

Газокислородная резка – высокопроизводительный способ раскроя металла, которые применяется в разных производственных сферах. Его недостаток заключается в получении широкого реза, по краям которого формируется окалина с неровностями. Кроме того, газокислородная река не может использоваться для раскроя тонких листов металла.

Лазерный и плазменный раскрой металла

Основным преимуществом этого способа раскроя является высокая производительность процесса и возможность выполнения фигурного реза при изготовлении заготовок из листов металла.

Для плазменной резки применяется технология нагрева металла в зоне линии раскроя с дальнейшим удалением расплава потоком плазмы. Для этого используется энергия электрической дуги. Высокая температура потока ионизированного газа (от +15 000 до +30 000 °C) обеспечивает необходимую скорость выполнения резки металла. Плазменная резка – самый эффективный способ раскроя листов металла.

Рассматривая преимущества этого способа, кроме высокой точности реза, следует выделить:

Возможность применения для производства заготовок сложной формы.
Отсутствие термической деформации металла.
Эффективность для изготовления повторяемых, однотипных изделий, с допуском по контуру до 0,5 мм.
Способ раскроя полностью безопасный и экологичный.
Возможность применения для раскроя черного металла, а также нержавеющей стали разной толщины.

Способ раскроя плазменной резкой может применяться для:

Алюминиевых заготовок толщиной до 12 см.
Медных и бронзовых сплавов толщиной до 8 см.
Листов из легированных сталей толщиной до 5 см.

Разная допустимая толщина реза для различных металлов обусловлена их характеристиками теплопроводности. Чем больше толщина листа, тем менее выгодным в экономическом плане является этот способ раскроя, так как значительно увеличиваются энергозатраты.

Недостатки плазменного раскроя:

Повышения твердости кромок при высоких температурах.
Наличие зоны побежалости и радужное изменение цвета материалам вдоль линии раскроя.

В каталогах производителей оборудования для металлообработки представлен широкий выбор устройств разного класса. Для раскроя металлов высокую эффективность демонстрируют контактные аппараты. Этот способ резки основан на использовании электрической дуги между листом материала и электродом.

Основные элементы оборудования для плазменной резки:

Плазмотрон обеспечивает преобразование энергии электрической дуги в тепло плазмы.
Источник электропитания.
Компрессор или газовый баллон обеспечивают подачу газовой струи.

Выполнять раскрой металла способом плазменной резки могут только высококвалифицированные специалисты. Необходимо поддерживать стабильный зазор между плоскостью листа и соплом. Это достаточно сложный и ответственный процесс, так как неравномерное перемещение резака во время выполнения резки становится причиной появления наплывов по краям металла и образования окалины. Лазерный способ раскроя основан на фокусировке излучения, в котором сконцентрирована тепловая энергия, в точке реза. При использовании такой технологии можно получить тонкие резы с высокой точностью и минимальными расстояниями между линиями разметки. Сам процесс раскроя полностью автоматизирован. Роботизированное оборудование выполняет точное перемещение лазера по электронным чертежам, которые вносятся в программу станка.

Преимущества лазерной раскройки металла:

Возможность производить резку по сложным замкнутым криволинейным контурам.
Экономичный расход материала обеспечивается максимально плотным расположением заготовок деталей на листе металла и применение программного раскроя, снижающего вероятность ошибки.
Резка металла производится без длительного механического или термического воздействия, поэтому края заготовок не деформируются и отсутствует цвет побежалости.
После раскроя заготовки получают перпендикулярные кромки с низким коэффициентом шероховатости.

Минусы раскроя металла лазером:

Толщина металла не может превышать 2 см.
При использовании этого способа раскроя значительно падает производительность резки при обработке материалов с высокими отражающими характеристики, (к примеру, полированной нержавейки). Это обусловлено снижением мощности воздействия лазера.

Лазерный раскрой листовой стали широко используется при изготовлении серийных деталей с высокими требованиями точности в автомобилестроении, в сфере производства высокоточного оборудования, эксклюзивных декоративных изделий и т. д.

Способы лазерной и плазменной резки – это относительно новые технологии, которые получают все более широкое применение в разных сферах.

Как выбрать способ раскроя металла на основании метода резки

Как было отмечено ранее, правильный выбор способа раскроя является очень важным этапом изготовления заготовок и деталей из листового металла. От этого зависит ряд моментов: качество кромки, точность реза, объемы отходов материала и дополнительной обработки после раскроя.

Гильотина	Газокислородная резка	Плазменная резка	Лазерная резка	Гидроабразивная резка
Стоимость раскроя	Средняя	Средняя	Низкая	Низкая	Очень высокая
Толщина раскраиваемого металла	До 20 мм черная сталь, до 16 мм нержавейка	До 350 мм	До 100 мм	До 16 мм	До 300 мм
Марки	Черный нержавеющий металл, алюминий, сплавы на основе меди	Металлы с высокой температурой плавления	Черный нержавеющий металл, алюминий, сплавы на основе меди	Черный нержавеющий металл, алюминий, сплавы на основе меди	Любые
Качество кромки	Заусенцы	Закаленная кромка, низкое качество	Закаленная кромка, низкое качество	Высокое	Высокое
Шероховатость кромки	Небольшая, Rz40	Очень высокая от Rz100	Высокая Rz60–100	Минимальная Rz5-10	Rz20–80
Ширина реза	0,1 мм	До 20 мм	2-3 мм	0,15–0,3 мм	0,2–1 мм
Термовоздействие	Отсутствует	Очень высокое	Очень высокое	Среднее, 0,2 от края	Отсутствует
Точность	Низкая	Низкая	Средняя	Очень высокая	Очень высокая
Фигурные контуры	Нет	Да	Да	Да	Да
Необходимость постобработки	Большой объем работ	Высокая, кромка будет закалена	Высокая, кромка будет закалена	Практически не требуется	Практически не требуется
Преимущества	Выгодно для производства уголков и прямолинейных полос	Относительно высокая производительность	Высокая производительность	Изготовление сложных контуров высокой точности при низкой стоимости и высокой скорости производства	Обработка практически любых материалов без термического воздействия
Недостатки	Только подготовительные работы, в дальнейшем потребует больших затрат на завершение изделия	Низкая точность, закаливается кромка, потребует больших усилий для завершения изделия	Низкая точность, закаливается кромка, потребует больших усилий для завершения изделия	Сравнительно небольшая толщина обрабатываемого материала	Очень дорогостоящий вид раскроя

Почему следует обращаться 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 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.

Читайте также: