Резка металла на пиле

Обновлено: 02.06.2024

Резание металла – один из основных технологических процессов металлообработки. Используется он при необходимости разделения на несколько частей листовой или сортовой заготовки. В современном производстве применяются высокоточные и экономичные типы резки металла, позволяющие быстро и с минимальными потерями материала получить изделия необходимой конфигурации.

Основные типы резки металла

Существуют следующие типы резки металла:

1. Холодный (механический). Резка происходит за счет механического воздействия на металл специальным режущим инструментом, изготовленным из материала с твердостью, намного большей, чем жесткость обрабатываемого изделия. Применяются следующие инструменты:

гильотина;
ленточнопильный станок;
дисковая (циркулярная) пила и «болгарка».

2. Горячий (термический). Обрабатываемая заготовка расплавляется по линии разреза, а остатки металла удаляются газом. Горячий тип резки металла подразделяется на следующие виды резания:

газокислородный;
лазерный;
плазменный.

Но не все типы резки металла – как холодной, так и горячей – позволяют получить изделие заданной чистоты. Остановимся более подробно на каждом из вышеперечисленных способов.

Холодные типы резки металла

Резка металла механическим способом – это сложный процесс, потому что металлические изделия обладают высокой прочностью и твердостью. К холодным типам резки металла относятся:

Резка с помощью гильотины.

При таком способе резания используются специальные механические инструменты – ножницы и ножи по металлу. Заготовка устанавливается на рабочий стол и закрепляется прижимной балкой. Затем с помощью специального лезвия производится резка. В результате получается идеально ровный край, без лишних кромок, заусенцев и зазубрин. Режут материал сразу по всей ширине листа, поэтому кривизна среза нулевая.

В настоящее время используются следующие виды гильотин для рубки металла:

ручные;
гидравлические;
пневматические»
электромеханические.

Они не отличаются друг от друга по принципу действия, но последние три вида дополнены электроникой, обеспечивающей точность и безопасность резки. Также есть станки, которые могут резать металл не только поперек, но и вдоль. Чаще всего гильотинный тип обработки применяют при заготовительных работах.

Недостатки данного способа:

Может применяться не для всех типов металлов и имеет ограничения по толщине заготовки. Например, гидравлические станки предназначены для металла толщиной до 6 мм.
Полученные в результате резки заготовки часто не соответствуют нужному размеру, так как точность обработки зависит от квалификации оператора.
Невозможно осуществить фигурную резку.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Ленточнопильная резка.

В настоящее время этот тип резки металла очень популярен по причине невысокой стоимости оборудования, хорошей производительности и несложного обслуживания. Режущим инструментом является ленточная пила, натянутая на шкивах.

Современные ленточнопильные станки (ЛПС) дополняются разнообразным оборудованием и электроникой, благодаря которым агрегат легко встраивается в конкретную производственную линию. Скорость резки подобной машины в среднем составляет около 100 мм/мин и выше.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Способ резки на ЛПС позволяет добиваться точного соответствия заданным параметрам, а место разреза не нужно дополнительно обрабатывать. Метод хорош для высокоточных изделий и деталей с гладкой поверхностью. ЛПС подходит для любого металла, а ширина реза составляет всего 1,5 мм.

При таком типе резке металла важно соблюдать ряд условий:

точный выбор шага зубьев режущего полотна в соответствии с сечением распиливаемого профиля с помощью специальных таблиц;
скорость подачи;
скорость резки.

ЛПС позволяет резать металлическую заготовку под углом, что является большим преимуществом по сравнению с гильотиной.

К недостаткам этого типа резки металлов относятся невозможность получить фигурный рез и ограничение размера заготовок в зависимости от возможностей станка.

Резка металла циркулярной пилой и «болгаркой».

С помощью циркулярной пилы делают точные разрезы хорошего качества. Этот инструмент позволяет контролировать угол разреза.

К недостаткам такого типа резки относят большое количество отходов, невысокую скорость и маленькую глубину разрезания.

Для резки профильного проката можно использовать болгарку. На месте среза не остается окалины и окислов, мало отходов.

Но низкая производительность при таком типе резки металла является его главным недостатком по сравнению с другими способами.

Горячая резка металла

Современное промышленное производство требует высокопроизводительных способов металлообработки, позволяющих выпускать максимально возможное количество заготовок заданного качества в минимальные сроки. Этим требованиям отвечают горячие типы резки металла.

Газокислородная резка.

Принцип работы основан на том, что в чистом кислороде при температуре выше +1000 °C металл плавится и выгорает. Место реза предварительно разогревается до температуры воспламенения материала. В качестве разогревающего газа обычно используется ацетилен. На время прогрева влияют толщина металла, его марка и состояние поверхности заготовки.

После того как место разреза прогревается, в сопло резака подается струя горящего кислорода. Она прорезает заготовку по всей толщине, плавно перемещаясь вдоль линии реза. В процессе горения кислорода также удаляются окислы, образующиеся на поверхности полуфабриката.

Для того чтобы разрез получился качественным, важно соблюдать одинаковое расстояние между резаком и заготовкой во время обработки. Это нелегкая задача при использовании ручного газокислородного резака. В случае автоматизации процесса резание происходит на большой скорости кислородом высокого давления, в результате производительность работы и качество среза значительно возрастают.

Уникальность способа заключается в возможности:

разрезания заготовок большой ширины;
обработки изделий из титана.

К недостаткам газокислородной резки относятся:

невозможность использования при резке цветных металлов (меди, алюминия), хромоникелевых и высокоуглеродистых сталей;
большая ширина реза, образование окислов, наплывов, невысокое качество;
невозможность обработки криволинейных поверхностей;
изменение физических свойств материала в области разреза в результате высокотемпературного воздействия.

Плазменная резка металла.

Тип резки при помощи плазмы основан на принципе интенсивного расплавления металла по линии разреза за счет теплового воздействия сжатой электрической дуги и последующего его испарения. Под воздействием электрической дуги образуется полностью или частично ионизированный газ, или плазма. Температура внутри газоплазменного потока достигает +15 000…+20 000°С, что позволяет в разы увеличить производительность процесса по сравнению с газокислородной резкой, а также избавиться от недостатков последней.

Из всех перечисленных типов резки металла в настоящее время благодаря своим преимуществам плазменная обработка является оптимальным выбором для современных металлообрабатывающих производств:

плазменный рез высокоточен и не оставляет наплывов;
позволяет резать по кривым линиям;
исключается изменение физических свойств металла (перекаливания) за счет узконаправленного нагрева участка резки;
можно производить резку титана, меди, чугуна, специализированных марок стали, не меняя инструмента;
оборудование не имеет баллонов с взрывоопасным газом, соответственно, не требует заправки и доставки этих емкостей;
не требуется особого режима соблюдения мер пожарной безопасности;
отсутствует подготовительный этап очистки, потому что высокотемпературное воздействие эффективно удаляет посторонние примеси (в виде ржавчины, грязи, краски), качество разреза остается неизменным;
не нужны специальные присадки для цветных металлов, используется дешевая электроэнергия и воздух, расходные материалы – только сопла и электроды, поэтому плазменная резка металлов – экономически выгодный технологический процесс.

Недостатки данного типа резки металла:

Из-за воздействия высоких температур изменяются свойства кромок заготовки. Они становятся более твердыми, часть материала теряется, поэтому нужны дополнительные затраты на обработку края. В любом случае качество кромок после плазменной резки значительно лучше, чем после газокислородной: нет окалины, ширина зоны с цветами побежалости в пять раз меньше.

Лазерная резка металла.

Данный тип относится к инновационным технологическим процессам. Суть его – в интенсивном воздействии на металл узкого лазерного луча, обладающего стабильной частотой и длиной волны. Он может фокусироваться на небольшом участке поверхности с помощью оптики, управляемой специальной компьютерной программой. Благодаря такому технологическому решению лазерная резка имеет непревзойденные параметры точности.

Высокая плотность энергии, характерная для направленного и узко концентрированного лазерного излучения, позволяет нагреть и испарить строго определенный участок металлической заготовки.

Лазерная резка происходит следующим образом:

нагревание до температуры плавления по линии реза;
расплавление металла;
погружение в толщу разрезаемого материала.

При погружении лазерного луча внутрь металла происходит повышение температуры, в результате чего материал расплавляется и закипает. Этот процесс потребляет много энергии, поэтому для ее экономии в зону разреза подается вспомогательный газ, с помощью которого происходит плазменная резка. В зависимости от теплотехнических свойств материала заготовки, вспомогательными газами могут быть обычный воздух, азот, кислород, инертный газ.

Достоинства лазерного типа резки металла:

максимально узкие резы;
отсутствие деформации при резании тонких листов стали и мягких полуфабрикатов;
возможность точного раскроя по сложным контурам;
минимальное количество неровностей;
маленькая площадь термического воздействия;
универсальность метода – подходит к любым сплавам;
несложное управление станком лазерной резки.

Единственный недостаток лазерной резки – небольшая допустимая толщина металла.

Чем хороша гидроабразивная резка металла

Гидроабразивная резка металла – принципиально иной по сравнению с остальными метод металлообработки. Он отличается от способов горячей резки тем, что не изменяет физико-механические свойства материала заготовки. При таком типе резки металла отсутствует деформация краев – их оплавление и сваривание.

Технологический процесс основан на использовании насоса сверхвысокого давления – до 6 000 бар, который через сопло диаметром 0,1 мм подает воду со специальным абразивом, образующую узконаправленную струю, способную разрезать сталь толщиной до 30 см. Скорость резки листа толщиной 1 мм на гидроабразивной установке может достигать 2,7 м/мин.

Основные достоинства лазерного типа резки металлов:

Обрабатываемая поверхность не нагревается, потому что подаваемая струя воды моментально охлаждает рабочую область.
Гидроабразивная резка справляется с самыми сложными конфигурациями и профилями любых заданных параметров.
Не требуется дополнительных работ по обработке края в виде шлифования, качество разреза получается очень высоким.
Ручные установки для гидроабразивного типа резки пригодны для использования под водой, глубина работ может достигать нескольких сот метров. Один насос высокого давления способен подавать воду одновременно на две-три установки.
Экономичность – даже по сравнению с плазменной гидроабразивная резка выигрывает, при этом скорость разрезания может достигать 30 000 мм/мин без ухудшения качества разреза.
Безопасность – станки для гидроабразивной резки идеально использовать в цехах с повышенной взрывоопасностью, а также с использованием легковоспламеняющихся материалов, так как гарантируют отсутствие искры, нагревания поверхности.

Основными недостатками гидроабразивных станков являются высокие эксплуатационные расходы и шумовой фон во время применения.

Самые последние технологические разработки в области резки металла предоставляют новые возможности для резания заготовок большой толщины. Это оборудование для ультразвуковой, криогенной и электроимпульсной обработки. Пока на нашем рынке оно не получило широкого распространения из-за высокой стоимости и сложности управления.

Какой тип резки металла выбрать

Выбирая тип резки металла для производства, прислушайтесь к советам профессионалов.

Технологи по металлообработке советуют обратить внимание на 10 признаков идеального способа резания:

Увеличение скорости обработки со стабильным качеством.
Чистый срез без остаточных следов и деформаций.
Возможность резки металлов разной толщины.
Износостойкость режущего инструмента.
Возможность обработки поверхностей с посторонними загрязнениями.
Возможность фигурной резки.
Вариативность профиля разреза.
Возможность совмещения с другими технологическими операциями (например, со снятием фаски).
Простая управляемость.
Экономичный раскрой.

Просто выберите технологический процесс, который будет совмещать максимальное количество рекомендуемых признаков для конкретного случая.

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.

Резка металлических изделий

Резка металлических изделий может быть осуществлена различными способами и с применением разных устройств. Выбор того или иного метода зависит от его эффективности в конкретном случае, стоимости и, конечно, ожидаемого результата.

Кроме всего прочего, прогресс не стоит на месте, поэтому со временем появляются все новые технологии резки металла. Некоторые из них по многим параметрам превышают уже существующие, а это значит, что повсеместное их внедрение уже не за горами.

Суть резки металла

Резкой металла называется разделение листа, трубы или отливки на фрагменты посредством ручного, механического либо термического метода. К вариантам резки металла относится раскрой – здесь форма и размеры изделия задаются в соответствии с чертежом.

За счет воздействия режущего инструмента на металл получаются заготовки, которые подлежат последующей обработке. Форма изделия зависит от заранее подготовленных чертежей.

Есть разные способы резки металлических изделий. Обычно прибегают к помощи специального оборудования: ручным, механическим инструментам, аппаратам для нагрева металла. Также специалисты выделяют механический, термический, гидроабразивный вид резки.

Механические методы резки металла

При резке металлических изделий механическими способами задействуются диски, пилы, прессы, механические резаки. Они широко применяются как на крупных предприятиях, так и в бытовых условиях.

Ручная резка.

Этот подход имеет низкую эффективность, из-за чего не используется в промышленности. Металлические листы разрезают вручную посредством ножниц, лобзика, ножовки, болгарки, при этом временные затраты и качество работы зависят только от навыков мастера.

Резка при помощи ленточной пилы.

Такие пилы являются основным узлом ленточно-пильного станка и справляются с сортовым листовым материалом. Само оборудование действует по тому же принципу, что и ножовка: лента приводится в движение при помощи электромотора, далее происходит разрезание металла. Одна из сторон полотна пилы имеет зубья, а само полотно заключено в ленту значительного диаметра. Для производства пилы используют углеродистую сталь либо в ход идет сплав ряда металлов.

Данный способ резки металлических изделий отличается такими достоинствами, как высокая точность реза и возможность выполнить резы разных видов. Под последними понимают прямые и угловые. В результате подобной обработки образуется малое количество отходов, что достигается благодаря минимальной ширине реза. Еще одним плюсом является доступная цена оборудования.

Немаловажно, что пользоваться современными моделями ленточных пил очень удобно, так как они снабжены дополнительной электроникой.

Ударный способ.

Данный метод известен как рубка и осуществляется при помощи резака-гильотины. Материал фиксируют в горизонтальном положении, после чего рубящим ударом разделяют его на части. Данный подход удобен при работе с листами металла, поскольку разрезание осуществляется сразу по всей их длине. Таким образом можно обрабатывать разные виды стали, в том числе нержавеющую, оцинкованную, электротехническую.

Основным плюсом подхода является обеспечение абсолютно ровного реза за минимальный отрезок времени. Правда, данный способ обработки сопряжен с шумом от оборудования. Также минусами считаются разная ширина у полученных частей металла и ограничения по ширине обрабатываемого материала.

Резка при помощи дискового станка.

Электродвигатель приводит в движение диск с зубьями по внешнему краю, в результате чего осуществляется резка металлических изделий.

Технология обеспечивает высокое качество кромки и точность обработки, позволяет резать под углом. А само оборудование является компактным и универсальным.

Термические способы резки металла

Благодаря использованию термических методов удается значительно сократить временные затраты на раскрой металла. Терморезка может быть газокислородной, лазерной и плазменной.

Каждый вид отличается своими особенностями, однако их объединяет отсутствие прямого контакта инструмента с поверхностью обрабатываемого металла, а именно: бесконтактное разделение заготовки осуществляется при помощи струи газа, луча лазера или плазмы. Остановимся подробнее на каждой разновидности резки.

Газокислородная.

Данная технология основана на свойстве металла нагреваться, плавиться и выгорать при высокой температуре. Обработка осуществляется в два этапа. В первую очередь к месту запланированного разреза направляют струю пламени, при этом роль горючего вещества играет ацетилен. Когда металл достиг необходимой температуры, в место разреза подают кислород, под действием которого мягкий материал делится на части, а все присутствующие окислы удаляются.

Таким образом удается раскраивать заготовки значительной толщины, в том числе листы титана. Правда, этот метод резки металлических изделий имеет свои особенности, которые могут считаться его минусами:

невозможна обработка алюминия, меди и прочих цветных металлов, а также хромоникелевых и высокоуглеродистых сталей;
низкое качество реза;
большая ширина реза;
образование наплывов и окислов в процессе раскроя;
невозможно разрезать криволинейные поверхности;
изменение физических характеристик материала в области реза.

Здесь сложно добиться реза высокого качества, поскольку нужно выдерживать одинаковое расстояние на протяжении всего процесса. Зато если сравнивать с ручным резаком, подобное оборудование справляется с раскроем металла более точно и быстро.

Резка металла лазером является современным способом обработки, в котором ключевую роль играет лазерный луч. Лазер фокусируется на конкретной точке материала, за счет чего последний нагревается свыше температуры плавления и начинает испаряться. Рез необходимой формы и размера на листе металла получают, передвигая рабочую головку по заранее выбранной траектории.

Обычно данный метод используют для раскроя тонких листов, труб, а также изделий из цветных металлов и нержавейки. Но нужно понимать, что лазер справляется с любыми металлическими заготовками, в том числе изготовленными из сплавов, и даже с неметаллами – в этом его основное достоинство.

Технология позволяет вырезать сложные геометрические контуры с сохранением высокой точности, обеспечением практически идеальной кромки и высокой производительности.

Минусом подобного метода резки металлических изделий являются ограничения по толщине обрабатываемой поверхности. Также оборудование требует значительных энергозатрат, а для получения допуска к работе сотрудник должен пройти серьезное обучение.

Здесь резка осуществляется за счет плазматрона и выходящей из него струи плазмы. Если говорить точнее, плазма представляет собой ионизированный газ сверхвысокой температуры. Данный подход используется при раскрое толстых металлических листов шириной до 150 мм.

Рекомендуем статьи по резке металла

По типу воздействия на металл выделяют два вида реза: плазменно-дуговой, при котором оплавление материала происходит за счет электрической дуги, возникающей между изделием и инструментом, и косвенный – здесь металлическая заготовка делится на части только при помощи плазмы.

Достоинствами плазменной резки является безопасность, быстрота работы, возможность создания сложных контуров, незначительный нагрев металла. Кроме того, при обработке плазмой получается гладкий рез. Минусами технологии являются высокая цена оборудования, шум при работе плазмотронов. Также существуют ограничения по толщине раскраиваемого материала.

Гидроабразивный метод резки металлических изделий

Речь идет о раскрое металла за счет подачи через узконаправленное сопло смеси песка и воды под давлением. Песок с водой справляется с раскроем металла толщиной 30 см, после чего края не нуждаются в дополнительной обработке. Стоит оговориться, что данная методика резки металлических изделий считается инновационной.

Способ не входит в число горячих методов разрезания, так как не предполагает термического воздействия на металл. Эта особенность позволяет избежать деформации изделия.

Минусом гидроабразивного метода считается отсутствие возможности раскроя металлов с очагами ржавчины. Кроме того, оборудование отличается высокой ценой, из-за чего оказывается недоступным для частных лиц.

Инновационные технологии резки металлических изделий

Все способы, о которых говорилось выше, активно используются на производствах и в быту. Однако сегодня создаются более современные технологии, такие как установки для раскроя металла посредством электромагнитного импульса, ультразвука, пр. Есть вероятность, что в ближайшее время они станут столь же распространены, как и уже традиционные методы. Речь идет о следующих видах резки:

Лазером в струе воды.

Данный метод и патент на него принадлежит фирме «Synova Laboratories». Этот способ предполагает, что луч твердотельного лазера фокусируется в струе воды толщиной 0,1 мм под высоким давлением. Иными словами, подход соединил в себе лазерную и водную резку, при этом мощность реза задается сразу энергией лазерного луча и водной струи высокого давления. В месте соприкосновения луча с металлом наблюдается максимальное выделение тепла. В итоге заготовка не нагревается и достигается высокое качество кромки реза.

Метод позволяет формировать глубокие глухие отверстия очень малых диаметров, измеряемых долями миллиметра. Остальные существующие на данный момент способы резки металлических изделий не позволяют выполнять такие задачи.

Ультразвуком.

Ультразвуковое колебание является механическим колебанием частотой 16 418 кГц–2 000 МГц. В качестве источника ультразвука используются магнитострикционный или пьезоэлектрический излучатель – он преобразует высокочастотное электричество в механические колебания.

Данная технология подходит для резки твердых и хрупких материалов, позволяет изготавливать изделия со сложным профилем. А ее принцип состоит в копировании формы инструмента. Благодаря данному подходу улучшается механообработка резанием, производится дефектоскопия, очистка, пайка и иные операции.

За счет установок УЗК при нарезании резьбы момент резания снижается в восемь раз, обеспечивается более легкий отвод стружки, сокращается сопротивление трению в канавках инструмента. При этом увеличивается точность совпадения профиля инструмента и резьбы.

Экзотермическая.

Данный метод известен давно, но все еще остается необычным, так как делает доступной резку металлических изделий под водой на глубине до 100 метров. Железо нагревается дугой до +1 000 °C и начинает окисляться, то есть гореть в струе кислорода с выделением тепла. Последнего достаточно для поддержания плавления металла, а процесс не останавливается за счет подачи кислорода через трубчатый электрод. Газ окисляет металл и выдувает продукты окисления. Такой подход признан самым экономичным среди используемых на глубине 30–100 метров.

Электромагнитным импульсом.

В этом случае применяется устройство, состоящее из конденсаторов и катушек, которые работают от электричества. Конденсаторы накапливают необходимый ресурс, далее система управления подает сигнал, после чего конденсаторы одновременно направляют заряд на катушки. Последние формируют направленное магнитное поле, которое и оказывает воздействие на металл.

Таким образом создается давление 10 т на 1 см2, что позволяет производить быстрый раскрой материалов. Основными достоинствами использования этого подхода к резке металлических изделий является обеспечение качественной кромки без зазубрин и шероховатостей, отсутствие возможности деформировать заготовку. Кроме того, за счет подобной установки на работу требуется в несколько раз меньше времени, чем при раскрое лазером.

Процесс резки металлов

Процесс резки металлов представляет собой разделение материала на части. Таким способом производится раскрой металлических листов или отрезка сортового проката. Воздействием режущего инструмента на металл создаются заготовки для дальнейшей обработки.

Для резки используется разное оборудование в зависимости от типа металла, толщины и конфигурации заготовки, стоимости и скорости выполнения работ. Для этого используются ручные инструменты, компьютеризированное оборудование для термической обработки, механические станки и т. д. И стоимость конечного продукта зависит от всех этих факторов.

Описание процесса резки металлов термическими способами

Газокислородная резка металлов

Процесс газокислородной резки основан на способности металла к нагреванию, плавлению и выгоранию в чистом кислороде при температуре свыше +1 000 °С.

Прежде чем приступить к раскрою заготовки, место разреза пламенем резака нагревают до температуры воспламенения. Чаще всего для газокислородной резки используют ацетилен. На время прогрева влияют толщина заготовки, марка металла, состояние обрабатываемой поверхности.

После того как металл прогрет, в резак поступает кислород. Пламя, возникающее при этом, перемещают вдоль линии реза. Задача кислорода заключается не только в разрезании заготовки, но и в удалении образующихся на поверхности реза окислов.

Для того чтобы получить разрез с ровными качественными краями, следует на протяжении всей операции держать резак на одинаковом расстоянии от заготовки. При использовании ручного аппарата это достаточно сложно.

Если же технологический процесс резки металла осуществляется с помощью автоматического оборудования, то увеличивается не только скорость обработки детали, но и качество реза.

Достоинства технологии заключаются в возможности:

резки толстых листовых материалов;
работы с титановыми заготовками.

Что касается недостатков процесса, то они заключаются в следующем:

невозможность резки алюминиевых, медных заготовок, изделий из высокоуглеродистых, хромоникелевых сталей;
низкое качество реза, его большая ширина, окислы и наплывы на кромках;
невозможность резки заготовок неправильной геометрической формы;
изменении физических свойств металла в рабочей зоне.

Процесс лазерной резки металлов

В процессе лазерной резки металлов разделение заготовки происходит под воздействием высокотемпературного лазерного луча.

Лазерная обработка материалов выполняется с помощью специальных установок, луч направляется в нужную точку на поверхности заготовки, где прогревает, расплавляет и испаряет частицы металла. Плавно продвигаясь по линии реза, луч делит обрабатываемую деталь на части.

Процесс лазерной резки подходит для металлов, обладающих низкой теплопроводностью, тонколистовых материалов (от 0,02 см), изделий из меди, алюминия, нержавеющей стали, а также для раскроя труб.

К достоинствам лазерной технологии раскроя заготовок относится возможность работы практически с любыми металлами, их сплавами, а также изделиями из других материалов.

Впрочем, у этого процесса есть и определенные недостатки:

не подходит для работы с заготовками большой толщины;
высокое потребление электроэнергии;
для работы с лазерным оборудованием требуются квалифицированные специалисты.

Плазменная резка металлов

Процесс плазменной резки металлов заключается в воздействии на заготовку высокотемпературной струей плазмы.

Резка выполняется с помощью специального оборудования – плазмореза, в котором газ насыщается ионами, а затем с большой скоростью проходит через сопло установки, нагревая, расплавляя материал заготовки, а затем выдувая расплавленные частицы из зоны разреза.

Достоинства процесса плазменной резки заготовок заключаются в:

безопасности;
высокой скорости раскроя;
незначительном нагреве обрабатываемой заготовки.

Среди недостатков процесса плазменной резки металлов:

высокая стоимость установок;
значительный уровень шума при работе плазменного оборудования;
невозможность использования для раскроя заготовок большой толщины;
для работы с оборудованием требуются квалифицированные специалисты.

Процесс резки металлов механизированными способами

Механическая резка металла

Процесс механической резки металлов заключется в прямом воздействии режущего инструмента на заготовку. Инструменты также изготавливают из металлов, но большей прочности, чем обрабатываемые детали.

Для работы с металлическими изделиями используют ножницы, пилы, резцы, гильотины. Последняя оказывает на заготовку не режущее, а ударное воздействие.

Механическую резку металлических заготовок выполняют при помощи:

ленточнопильных станков (ЛПС);
гильотин;
дисковых инструментов;
токарных станков, дополнительно оснащенных резцами;
оборудования продольной резки.

Резка ленточной пилой

Ленточные пилы – основной элемент ленточнопильного станка (ЛПС) – используют для работы с сортовыми, листовыми металлами. Принцип работы аналогичен воздействию ножовки. С одной стороны пилы расположены зубцы, движение выполняется непрерывно за счет вращения шкивов, приводимых в действие электромотором.

В среднем, установка работает со скоростью 10 см/мин. Для изготовления режущей части инструмента используют углеродистую сталь или биметаллический сплав.

Достоинства процесса резки металлов ленточной пилой:

точность;
доступность;
низкая стоимость станка;
небольшое количество отходов из-за малой ширины разреза (0,15 см);
возможность резать заготовки под углом.

Современные станки оснащаются ЧПУ, встраиваются в технологическую линию производства.

Ударная резка металла на гильотине

Этот процесс называют рубкой и используют для работы с листовыми материалами (черными металлами, различными сталями: нержавеющей, оцинкованной, электротехнической).

В процессе резки металла для раскроя заготовок используют ножницы, специальные ножи. Металлический лист фиксируют на рабочей поверхности гильотины прижимной балкой, после чего приступают к рубке.

Раскрой выполняется одномоментно по всей длине листа за счет удара ножа. Кромки разреза получаются ровными, без заусенцев.

Выполнять операции по раскрою металлических заготовок можно:

электромеханическими;
гидравлическими;
пневматическими гильотинами.

В быту или на небольших производствах используют ручные инструменты, приводимые в движение нажатием на педаль.

К недостаткам процесса резки металлов гильотиной относятся:

невозможность резать толстые заготовки;
высокий уровень шума при работе.

Процесс резки металлов гидроабразивным способом

Инновационная резка металлических заготовок выполнятся струей воды, выходящей из сопла под большим давлением. При помощи гидроабразивной технологии можно выполнять раскрой стали толщиной до 30 см.

Важнейшим элементом оборудования является насос сверхвысокого давления. В экспериментальных моделях вода подается под давлением 6 000 бар. Она проходит через рубиновое, сапфировое или алмазное сопла шириной всего 0,01 см, где ускоряется до трехкратной скорости звука, образуя мощную струю, способную разрезать большинство материалов.

Основное преимущество гидроабразивной резки заключается в ее скорости. Так, лист нержавейки толщиной 10 см раскраивается струей воды со скоростью 2,2 см/мин, толщиной 0,1 мм – со скоростью 270 см/мин. Скорость резки стекла может доходить до 1 100 см/мин.

В процессе резки мягких материалов используется струя чистой воды, для работы с металлами и другими твердыми заготовками к ней добавляются абразивные элементы (гранатовый песок).

При сравнении гидроабразивной обработки с традиционными технологиями, наилучший результат показал процесс лазерного раскроя. Проведенные испытания продемонстрировали лучший результат лазерной установки при работе с металлами толщиной до 0,6 см (по скорости, энергоемкости и эффективности), при работе с заготовками большей толщины эффективнее оказалась гидроабразивная резка.

Еще одним преимуществом этой технологии является отсутствие термического воздействия на заготовки, т. е. материал в процессе раскроя не нагревается, а, следовательно, не деформируется, в нем не возникают напряжения. Поэтому при использовании гидроабразивной резки металлических заготовок рез отличается высочайшим качеством и не нуждается в последующей дополнительной обработке.

Ряд материалов не может раскраиваться с помощью лазера (из-за отражения) и плазмы (из-за отсутствия токопроводимости). Процесс гидроабразивной резки металлов в этом плане универсален. Однако во время раскроя заготовки подвергаются воздействию воды, соответственно, эта технология не подходит для работы с материалами, подверженными коррозии.

Следующим преимуществом гидроабразивного раскроя являются минимальные потери материала по сравнению с другими технологиями. Это обусловлено тем, что резка осуществляется струей воды толщиной с волос.

Основные недостатки этого процесса:

высокая стоимость работы (около 1 500 рублей за час использования установки);
быстрый износ рабочих деталей;
необходимость постоянного контроля и ремонта элементов оборудования.

Достоинства технологии:

Обработка заготовок при температуре от +55 °С до +90 °C позволяет работать с металлами, физико-химические свойства которых ухудшаются в процессе нагревания.
Использование безвредных абразивов.
Возможность раскроя любых материалов, за исключением каленого стекла и алмазов.
Работа с металлическими заготовками толщиной до 30 см.
Отсутствие газо- и парообразований в процессе резки металлов.
Возможность работы под углом за счет наклона головки.
Пожарная безопасность технологии.
Высококачественная кромка реза с минимальной шероховатостью, отсутствие оплавленных краев.

Факторы, влияющие на конечную стоимость резки металлов

На стоимость процесса резки металлических заготовок влияют такие факторы, как:

выбранная технология;
мощность установки;
марка и толщина материала заготовки;
требования к качеству получаемого реза;
объем партии.

При работе с большой партией заготовок, итоговая стоимость процесса резки металлов может снизиться из-за уменьшения стоимости расчетной единицы (килограмма, погонного метра и т. п.).

Если речь идет о небольшой или средней партии заготовок, то вопросы стоимости следует решать заранее. При этом нужно иметь в виду, что для расчета окончательной цены не всегда используется формула «цена расчетной единицы × на количество единиц», поскольку для резки и раскроя деталей, независимо от объема партии, необходима переналадка оборудования.

Современные предприятия предлагают заказчикам множество вариантов резки и раскроя как сортовых, так и профильных или листовых металлов.

При выборе исполнителя в первую очередь следует ориентироваться на такие параметры, как:

качество работы;
срок выполнения заказа;
стоимость процесса резки металлов;
предлагаемые дополнительные услуги (погрузка, транспортировка и т. п.).

Разрезка

Разрезка прутков и валов производится на приводных ножовках, дисковых пилах, ленточных пилах, фрикционных пилах, электрофрикционных пилах, на шлифовальных кругах и на отрезных и других станках. В механических цехах иногда разрезка производится на фрезерных станках при помощи прорезных фрез.

Отрезка пруткового материала на прессах и ножницах применяется, главным образом, в заготовительных отделениях кузниц.

Листовой материал разрезается обычно на ножницах различных конструкций: ручных, стуловых, гильотинных, роликовых.

Приводные ножовки. Приводные ножовки разделяются на мало-и высокопроизводительные. У малопроизводительных — ножовочное полотно двигается вперёд и назад под некоторым давлением.

Режущие зубья его направлены только в сторону резания и поэтому при обратном ходе под действием той же нагрузки они не режут, а трутся о металл и быстро изнашиваются.

У современных ножовок высокой производительности введены значительные улучшения: давление на ножовочное полотно регулируется при помощи груза или масляного насоса; инструмент при обратном ходе приподнимается с обрабатываемого материала, благодаря чему исключается трение полотна о материал, и износ полотна значительно уменьшается.

Основным преимуществом ножовок является дешевизна, простота обслуживания (один рабочий может обслужить до 5—6 ножовок), получение тонкого прореза —. 1,5—2 мм, а следовательно, малая потеря материала.

Из недостатков кроме малой производительности следует отметить что ножовки иногда дают косой прорез, что почти сводит к нулю преимущества тонких ножовочных полотен, так как после отрезки приходится производить соответствующую подрезку торцев.

Скорость резания для стали и чугуна от 10 до 30 м/мин в зависимости от твёрдости, а подача от 0,05 до 0,25 мм/дв. ход.

Дисковые пилы

Дисковые пилы представляют собой зубчатый диск, весьма сходный с очень тонкой фрезой; они широко применяются для разрезки прокатного материала, как, например, валов, прутков и балок разных профилей (фиг. 39).

Фиг. 39.

При разрезке таврового, двутаврового, швеллерного железа площадь сечения постоянно изменяется соответственно глубине прохождения пилы, вследствие чего при равномерной подаче пилы происходят весьма резкие изменения усилий станка. Эти изменения не только отражаются на работе станка, но вызывают сильные напряжения в отдельных частях станка.

Единственный способ избежать таких явлений, — это производить подачу соответственно величине распиливаемого сечения в данный момент так, чтобы станок всегда работал при одинаковом давлении на пилу, т. е. с переменной величиной подачи (фиг. 40).

Фиг. 40. Изменение подачи при изменении сечения при работе круглой пилой.

Так как производство пил большого диаметра из быстрорежущей стали затруднительно и обходится дорого, то в настоящее время изготовляются пилы, состоящие из диска углеродистой стали со вставными зубьями из быстрорежущей стали (фиг. 41).

Фиг. 41. Круглая пила высокой производительности со вставными зубьями быстрорежущей стали и со шлифованными бороздками.

Новейшие дисковые пилы снабжаются гидравлической подачей и гидравлическими зажимными приспособлениями. Схема устройства такой пилы изображена на фигуре 42.

Фиг. 42. Схема устройства дисковой пилы с гидравлической подачей и гидравлическим зажимным приспособлением.

Гидравлическая система подачи имеет преимущество перед механической, так как даёт возможность точно устанавливать соответствующую скорость подачи, и работа протекает значительно спокойнее.

С уменьшением ширины пропила уменьшается время резания и расход разрезаемого материала, вследствие чего выгоднее вести работу при наименьших диаметрах диска.

Отсюда следует, что для каждого станка целесообразно иметь набор пильных дисков различных диаметров; это даёт возможность также расширить диапазон скоростей резания, благодаря , чему достигается лучшее использование станка.

Расположение разрезаемого материала относительно диска пилы прежде всего отражается на величине врезания (фиг. 43).

Фиг. 43. Схема расположения разрезаемого материала относительно диска пилы.

Наименьшая величина врезания будет при совпадении центровых линий материала и диска пилы.

С увеличением врезания увеличивается основное время разрезки и, как следствие этого, увеличивается общий расход времени, в результате чего получается снижение производительности.

Рациональная укладка материала для разрезки дисковой пилой изображена на фиг. 44. Скорости резания для дисковых пил видны из табл. 29.

Подача на 1 зуб пилы колеблется от 0,02 до 0,2 мм в зависимости от мощности, диаметра пилы, шага, ширины пропила и материала.

Фиг. 44. Рациональная укладка материала для разрезки дисковой пилой.

Скорости резания для дисковых пил (м/мин). Таблица 29.

Ленточные пилы

Ленточные пилы для холодной резки металла ( фиг. 45 и 46) применяются, главным образом, для отрезки и разрезки цветных металлов (красной меди, латуни, алюминия и др).

Они имеют форму бесконечной ленты, толщиной 1,0—.1,5 мм потери на прорез получаются незначительные.

Ленточные пилы применяются также для вырезки кривошипов, шатуна и других машинных частей.

Ленточные пилы бывают вертикальные, горизонтальные и наклонные.

Широкого распространения ленточные пилы не имеют ввиду высокой стоимости инструмента, т. е. самой пилы.

Режимы резания для ленточных пил приведены в таблице 30.

Фиг. 45. Ленточная пила.

Фиг. 46. Ленточная наклонная пила.

Режимы резания для ленточных пил. Таблица 30.

Фрикционные (беззубые) пилы

Фрикционной или беззубой пилой называется тонкий стальной диск, вращающийся от электромотора; диск подаётся в направлении разрезаемого материала и благодаря возникающему трению нагревает частицы металла в прорезе до температуры, при которой начинается плавление.

Расплавленный металл удаляется из прореза самим же диском, который не нагревается благодаря охлаждению воздухом и водой.

Для увеличения трения поверхность круга снабжают частой насечкой, что несколько увеличивает пропил, но зато диск вращается свободнее.

Скорость резания фрикционных пил 100 — 140 м/сек. Подача диска бывает ручная и механическая, 200—500 мм/мин.

Размеры фрикционных пил: диаметр от 300 до 1300 мм при толщи по от 1,5 до 8 мм.

Эти пилы работают очень быстро, например, двутавровую балку в 450 мм пила режет 50 сек., угловое железо 160 X 100 мм — 25 сек.

Основной недостаток фрикционных пил заключается в том, что они требуют большой мощности приводного электромотора, которая должна быть примерно в 5—6 раз выше, чем для обыкновенных дисковых пил.

Так, например, для пилы диаметром 600 мм требуется электромотор мощностью 40 л. с. Фрикционными пилами можно разрезать закалённые стальные детали, не поддающиеся разрезке обыкновенными пилами.

Электрическая фрикционная пила

Процесс работы на этой пиле осуществляется совместной работой фрикционной беззубой пилы с вольтовой дугой (фиг. 47).

Пила, вращающаяся со скоростью 120 150 м/сек, соединена с одним полюсом источника электроэнергии, а разрезаемый материал — с другим; таким образом образуется вольтова дуга.

Металл в прорезе плавится, а вращающаяся пила только удаляет расплавленный металл.

Структура металла в прорезе изменяется очень незначительно, и поверхность получается довольно ровной и чистой.

Схема электрической фрикционной пилы. Фиг. 47.

Резка металла шлифовальным кругом

Резка металла шлифовальным кругом производится за один проход.

Шлифовальные круги выбираются эластичные толщиной 2—3 мм, так что потеря металла на прорез получается незначительной.

Скорость круга доходит до 80—100 м/сек, а подача б мм/сек.

Станки строятся для шлифовальных кругов диаметром 300—400 мм и применяются для резки прутков диаметром до 100 мм.

Можно разрезать также трубы большого диаметра, при этом необходимо поворачивать их вокруг оси.

Разрезка кругом производится довольно быстро; так, например, пруток диаметром 40—50 мм разрезается за 5—6 сек., угловое железо 30 X 30 X 3 мм — в 3 сек.

Отрезные станки

Отрезные станки служат для разрезки по длине круглых, шестигранных и тому подобных прутков и валов, которые подлежат обработке на других станках. На отрезных станках можно разрезать также и трубы.

На фиг. 48 представлен отрезной станок наиболее употребительной конструкции.

На прочной станине расположена передняя бабка с пустотелым шпинделем, приспособленным (у больших станков) для прутков диаметром до 150 мм.

По обоим концам шпинделя расположены самоцентри-рующие зажимные патроны.

Фиг. 48. Отрезной станок.

Достоинством отрезного станка является большая производительность, простота и дешевизна самого станка и в особенности инструмента (резцов).

Резцы дешевле и легче изготовить, чем другие виды инструментов, применяемых при отрезке материала (полотна к ножовкам или ленточным пилам, дисковые пилы — цельные или со вставными ножами, шлифовальные круги). Недостатком отрезного станка является довольно широкий прорез материала (3 — 5 мм), что вызывает большую потерю материала.

Заслуживают внимания станки, снабжённые двумя супортами —передним и задним — и работающие одновременно двумя резцами, благодаря чему производительность их повышается ещё больше.

Увеличение производительности достигается также соответствующим устройством, допускающим работу станка с постоянной скоростью резания. Как известно, при отрезке вследствие уменьшения диаметра заготовки по мере приближения резцов к центру скорость резания при одинаковом числе оборотов станка постепенно убывает, и следовательно, время обработки повышается. В станках иге с постоянной скоростью резания по мере удаления резцов от наибольшего диаметра заготовки и приближения к центру число оборотов станка всё время повышается, а скорость резания остаётся почти без изменения.

Заслуживают внимания также и вертикальные отрезные автоматы, у которых пруток закладывается сверху, благодаря чему они занимают мало места в цехе. Эти станки работают вполне автоматически, и один рабочий может обслуживать несколько станков. Автоматы приспособлены для отрезки только строго калиброванного по диаметру и правленого по всей длине материала. Автоматы допускают

отрезку прутков диаметром до 20 мм. Пруток под действием своего веса падает на соответствующую подставку, после чего происходит зажим материала, затем подходит супорт, который при помощи резца и производит отрезку.

Токарно-сверлильно-отрезной станок. Фиг 50.

Токарно-сверлильно-отрезные станки

В заготовительных цехах применяются часто токарно-сверлильно-отрезные станки для предварительной обдирки, расточки, отрезки, сверления. В подвижную заднюю бабку (фиг. 51) обычно вставляется спиральное сверло. Задний супорт служит для отрезки изделия от прутка. На таких же станках предварительной обработке подвергаются поковки и штамповки (шестерни, крупные гайки и пр.).

Отрезка на других станках

Кроме упомянутых выше способов отрезку можно производить на простом токарном станке, на строгальном, долбёжном и горизонтально-фрезерном станках. Все последние способы являются менее производительными и применяются не в заготовительных цехах и отделениях, а в механических цехах. Более часто встречается отрезка на горизонтально-фрезерных станках при помощи отрезных фрез.

Схема расположения инструмента на токарно-сверлильно-отрезном станке. Фиг. 51.

Читайте также: