Технологический процесс резки металла

Обновлено: 04.10.2024

Плазменная резка — технологическая операция разделения материалов, при которой роль режущего инструмента играет струя плазмы. Суть процесса плазменной резки - высокоскоростное прохождение через сужающееся отверстие (сопло) потока ионизированного газа, т. е. плазмы, которая выступает проводником электрического тока между горелкой (плазмотроном) и разрезаемым материалом. Она нагревает, расплавляет изделий. Затем высокоскоростной поток плазмы механически сдувает расплав, разделяя.

Температура плазменного потока варьирует от 5000 °C до 30000 °C, скорость — от 500 м/с до 1500 м/с.

Основное назначение операции — разрезание металлических элементов с толщиной до 25 мм. Максимальная толщина материала при плазменной резке не превышает 200 мм. Величина толщины металла, разрезаемого плазмой, зависит от его теплопроводности. А именно: чем больше теплопроводность металла, тем тоньше изделие, которое возможно разрезать. Для получения струи плазмы используют:

неактивные газы (азот, водород, пар воды) - плазменная резка цветных металлов;
для разрезания черных металлов активные газы (кислород, воздух).

Преимущества, недостатки метода плазменной резки

Отметим основные преимущества данной технологической операции:

плазменная резка используется как для черных (сталь, чугун), так и для цветных (алюминий, медь) металлов. Также можно разрезать неметаллические материалы (бетон);
высокая скорость, производительность, точность;
возможность вырезать фигуры сложной конфигурации;
отличное качество кромочной поверхности. Кромку не надо подвергать дополнительной механической обработке;
безопасность, экологичность технологического процесса. В нем не используют горючий газ и сжатый кислород, практически отсутствуют вредные выбросы;
универсальность операции: возможность резать детали большой ширины, трубные заготовки, выполнять рез под определенным углом;
перед работой заготовку не надо предварительно нагревать. Это существенно экономит время технологической операции.

Но в современном, инновационном процессе плазменной резки присутствуют и отрицательные моменты:

при раскрое заготовок большой толщины необходимо использовать источники электричества высокой мощности;
необходимость привлекать для работы обученный квалифицированный персонал;
ограничение по толщине обрабатываемых деталей;
работа по плазменной резке сопровождается высоким уровнем шума;
высокая цена оборудования.

Оборудование для плазменной резки металла

Для осуществления раскроя с помощью плазмы необходимо получить непосредственно саму плазменную дугу. Для этого используют специальный аппарат — плазмотрон, который состоит из:

сопла - выходного отверстия для плазмы;
электрода, изготовленного из металла с высоким показателем температуры плавления (вольфрам, цирконий);
канала для подачи сжатого газа (воздуха, очищенного кислорода);
изолирующего элемента, который одновременно играет роль охладителя.

Часть конструкционных элементов плазмотрона, которая работает в зоне высоких температур и значительных динамических нагрузок, может изнашиваться, требовать периодической замены. К таким элементам относят:

- диффузор, где происходит закручивание потока рабочего газа.

Кроме того, расходными элементами считаются различные защитные экраны, кожухи, которые делают работу с плазмотроном более комфортной.

Износ расходных деталей может привести к ухудшению качества реза, поломке дорогостоящего оборудования. Поэтому необходимо, вовремя выявлять износ расходных элементов, проводить их замену.

В состав установки для осуществления плазменной резки входит:

трансформатор либо инвертор, преобразователь тока для создания электрической дуги;
компрессор для подачи газа под давлением;
плазмотрон для получения потока;
трубка для подачи воздуха, соединенная с электрическим кабелем.

Хотя самый важный технологический процесс происходит в плазмотроне, но при отсутствии любого другого элемента оборудования плазменная резка невозможна.

Процесс работы плазмотрона

После нажатия кнопки в аппарат поступает электрический ток и внутри загорается, распространяется по всей площади канала первичная электрическая дуга с температурой около 8000 °C.

Компрессор начинает подавать в канал с первичной дугой сжатый воздух, который проходя по каналу, разогревается, приобретает свойства ионизированного газа, проводящего электрический ток. Из-за высоких температур нагрева воздух расширяется в объеме в 50-100 раз. Это значительно увеличивает давления газа.

Затем по каналу раскаленный, расширенный поток газа поступает в сопло, которое сужает его и делает более концентрированным. Поток воздуха, преобразованный в плазму, вылетает из отверстия сопла с огромной скоростью (около 3 км/с). При этом температура ионизированного потока возрастает в разы.

Именно такой ионизированный, раскаленный до огромной температуры газ, и является плазмой, посредством которой осуществляется раскрой.

Разновидности плазменной резки

Разделение с помощью плазмы классифицируется по ряду признаков.

По способу резания:

дугой. В этом случае разрезаемый материал выступает частью электрической цепи;
струей. Материал не является часть цепи. Электрическая дуга образуется между электродами.

По глубине реза различают:

поверхностную, при которой изделие не разделяется на части;
разделительную, при которой металл делится на несколько отдельных частей.

Чаще эксплуатируется разделительная плазменная резка.

По свойствам среды, в которой происходит технологический процесс:

обычный вид раскроя с использованием окружающего воздуха.
резка с использованием защитного газа.
раскрой с использованием воды.

В последнем случае вода защищает рез от воздействия окружающей среды, остужает резак (плазмотрон), впитывает вредные испарения.

Виды систем для резки

Системы различаются в зависимости от вида плазменного газа, предусмотренного технологией.

Обычные системы используют в виде газа окружающий воздух. Сила тока при таком процессе составляет от 12-20 тыс. А/дюйм². Форма потока плазмы зависит от отверстия сопла. Подобные системы используют как для ручного, так и для механизированного раскроя. Допускаются отклонения в размерах разрезаемой детали.

Высокочастотные системы (с высокой плотностью тока) применяют для плазменной резки с повышенной точностью. В качестве плазменного газа применяют очищенный воздух, кислород, смеси водорода, азота. В технологическом процессе эксплуатируют плазмотроны и расходные материалы более сложной конструкции. Сила тока при высокочастотном разделении составляет 40-50 тыс. А/дюйм². Основная цель — добиться повышенной точности при фокусировке дуги, получить высокое качество реза.

Применение плазменной резки

1. Метод плазменной резки широко эксплуатируется для трубной продукции. Здесь применяют специальные установки — труборезы с центраторами. Кроме основной операции разделения трубы, установки могут выполнять дополнительные функции: зачистку швов, снятие фасок, разделывание кромок.

2. Плазменная резка используется для разделения на части тонких металлических листов. Как правило, для этих операций используют оборудование с ЧПУ, позволяющее проводить автоматизированный, высокоточный раскрой.

3. Вырезанные из металла плоские фигуры сложной конфигурации, так называемая художественная плазменная резка, широко эксплуатируются в строительстве.

4. Плазменная резка чугуна признана самой эффективной операцией для данного материала. Этот метод применяется в тяжелой промышленности для разделения на части отходов чугунного лома.

5. Технологию плазменной резки используют при работе с нержавеющими сталями различной толщины. Здесь ценится высокая скорость, экологичность и безопасность процесса, точность, качество реза.

6. Резка стальных рулонов дает возможность быстрого получения листов определенных размеров, а также изготовления металлических штрипс — узких, длинных полос стали.

7. Плазменная резка применяется не только для разделения металлов. Актуальна для не металлических материалов, в частности, бетона. Здесь применяется вариант резания струей, при котором электрическая дуга образуется между электродами.

8. Получение с помощью плазменных технологий отверстий в металлических листах.

Резка металла: применяемые технологии

Одним из наиболее распространенных материалов на сегодняшний день можно назвать металл. Он применяется при производстве различных деталей для механизмов, вещей бытового и промышленного применения. Часто для изменения размеров и формы изделия проводится резка металла. Механическая обработка рассматриваемого материала усложняется по причине высокой прочности и твердости структуры. Рассмотрим особенности проведения резки подробнее.

Описание и особенности процесса

Под резкой металла понимают технологический процесс, цель которого заключается в разделении заготовки на отдельные части или изготовлении деталей различной формы. При механической обработке могут применяться различные фрезерные и токарные станки, а также специальное металлорежущее оборудование.

При проведении рассматриваемого технологического процесса учитываются нижеприведенные моменты:

Механическая обработка приводит к нагреву материала. Практически все металлы реагируют на нагрев одинаково — происходит изменение основных физико-механических свойств, повышается степень пластичности, уменьшается прочность. В случае когда нужно получить качественный срез, нагрев структуры материала исключается.
Не все сплавы могут обрабатываться без предварительного нагрева. Существуют труднообрабатываемые сплавы, резка которых возможна только при условии предварительного нагрева структуры.
При проведении обработки уделяется внимание таким качествам как теплопроводность, твердость и свариваемость.

Чаще всего резка стали и других сплавов происходит на момент подготовки сырья к дальнейшей обработке, выпуске изделий или при необходимости изменения размеров, формы уже готовых изделий на момент выполнения монтажных работ. Существует огромное количество способов резки, каждый обладает своими определенными свойствами.

Способы резки

Довольно распространена механическая обработка, которая не предусматривает предварительный нагрев материала перед его использованием.

Механические методы

Наиболее распространены следующие технологические процессы:

Рубка. При рубке в качестве режущего инструмента используются ножницы или специальные ножи. Преимуществами данной технологии можно назвать высокую производительность и небольшие затраты. Кроме этого, выделяют высокую точность деления заготовки на отдельные части. Однако этот метод механической обработки подходит не для всех металлов, он также не позволяет получать заготовки сложной формы. Есть и ограничение, касающееся толщины используемых заготовок.
Резка дисковой пилой проводится уже на протяжении многих лет. Особенностями этого метода можно назвать возможность получения заготовок сложной формы, а также отсутствие ограничения толщины обрабатываемого металла. В качестве режущего инструмента используется абразивный армированный круг. При использовании профессионального оборудования можно получить качественный срез. Недостатком этого метода можно назвать относительно невысокую скорость обработки.
Применение метода ленточной резки. Ленточная резка возможна только при использовании специального оборудования. Станки с ленточными пилами могут применяться для обработки сортового и трубного металлопроката, а также прудков различного диаметра. Преимущества этого метода заключаются в большой производительности и высоком качестве получаемого среза.

Как ранее было отмечено, механическая обработка применима не во всех случаях. Довольно часто прибегают к термическим методам обработки, которые имеют ряд своих особенностей.

Термическая обработка

Применяется несколько методов термического разрезания металла:

Лазерная технология в последнее время получила довольно большое распространение. Сфокусированный пучок света может раскраивать деталь с достаточно высокой точностью. Этот метод характеризуется большой универсальностью в применении, подходит для большинства сплавов и металлов.
Плазменная резка проводится при применении специального плазмогенератора, который создает сжатую режущую дугу. Этот метод подходит практически для любой стали, а также титана и чугуна. На сегодняшний день эта технология наиболее востребована среди других, что можно связать с универсальностью в применении, высоким качеством получаемого среза.
Применение газокислородного оборудования основано на повышении температуры в зоне резания до 1000 градусов Цельсия. Металлы при подобной температуре и доступе воздуха способны сгорать. Подобное оборудование может применяться при условии толщины заготовки не более 2 метров.

Гидроабразивное разрезание основано на подаче струи воды, которая подается под давлением до 5000 Атм. В состав воды добавляются специальные абразивы. Последний метод резки не становится причиной деформации или сваривания образующихся краев, так как не происходит нагрева структуры.

Резка металла

Резка металла - процесс деления металлического листа, трубы или отливки на отдельные части с помощью ручной, механической и термической операции.

Одним из вариантов резки металла является операция раскроя заготовки. В этом случае готовое изделие имеет размеры и конфигурацию, указанные в чертеже.

Гидроабразивная резка металла

Этот метод один из первых начал использоваться для раскроя металла. Заготовки заданной формы вырезали из металлического листа струей воды, смешанной с абразивом и подаваемой под давлением до 5000 атмосфер.

Метод имеет ряд ограничений по марке металлического сплава, толщине раскраиваемого листового материала, хотя позволяет выполнить раскрой деталей со сложной траекторией.

Для повышения производительности процесса существует возможность одновременного раскроя тонких листовых материалов в стопке из нескольких слоев.

Раскрой листового металла значительно ускорился, когда появилось оборудование для термической резки. Теперь для раскроя используют установки плазменной резки. Другой вариант оборудования для раскроя - лазерный станок. Функция раскроя, как правило, является одной из опций заложенной в программном продукте таких машин.

Высокоскоростной раскрой, выполняемый по программе, позволяет максимально выгодно расположить детали на листе, минимизирует отходы. При этом лазерный или плазменный автоматизированный раскрой безопасен, экономичен, не вредит экологии.

Резка металла: виды

В промышленном производстве применяют такие способы резки металла - листов, пластин, труб и прочего на части, заготовки:

ручная;
термическая резка;
механическая и ударная.

Каждому из этих способов соответствует своя технология, свои вид оборудования. Каждый процесс по-своему уникален, наделен своими преимуществами и недостатками. Рассмотрим основные способы резки металла подробнее.

Ручная резка металла

Этот способ разрезания материала выполняется мастером с помощью шлицевых ножниц по металлу, угловой шлифовальной машины - «болгарки» или трубореза.

Для раскроя «болгаркой» применяют специальные абразивные круги «по металлу».

Труборезы, у которых рез выполняется дисковыми резцами-роликами из стали, используют для разрезания труб.

Скорость и точность работ, выполняемых вручную, полностью зависят от человека. Толщина разделяемого металла (особенно шлицевыми ножницами) ограничена.

Ручной метод малоэффективен, практически не эксплуатируется в промышленных масштабах. Главная сфера использования ручной резки - в быту.

Термическая резка металла

Применяют такие виды терморезки:

газокислородная;
лазерная;
плазменная.

Все эти методы являются бесконтактными, т.е. при работе между заготовкой и режущим инструментом нет непосредственного контакта. Заготовка разделяется с помощью струи газа, плазмы или луча лазера.

Газокислородная резка

В основу технологического процесса заложены свойство металла нагреваться, плавиться и выгорать в чистом кислороде при высокой температуре (более 1000 °C).

Перед началом технологической операции необходимо разогреть место реза до такой температуры, при которой происходит воспламенение материала. Эта операция разогрева выполняется за счет пламени резака. В качестве разогревающего газа чаще всего эксплуатируют ацетилен. Время прогрева зависит от толщины, марки и состояния обрабатываемой металлической поверхности. Кислород на этом этапе не используется.

После прогрева к операции добавляется кислород. Струя пламени, равномерно перемещаясь вдоль линии реза, прорезает полуфабрикат на всю толщину. Кислород, используемый в процессе, не только режет, но и удаляет окислы, которые образуются на поверхности разрезаемого листового полуфабриката.

Важный критерий для получения качественного реза - выдерживание одинакового расстояния между резаком и разрезаемой поверхностью на протяжении всей операции. Этого сложно добиться, если резка металла выполняется ручным газокислородным резаком. При автоматизированном процессе (скоростная, газокислородная с повышенным качеством, резка кислородом высокого давления) скорость резания увеличивается, а качество реза возрастает.

возможность разрезать заготовки большой толщины;
возможность резать титановые листы.

Отдельные недостатки газокислородной резки:

резке не поддаются цветные металлы типа алюминия, меди, а также высокоуглеродистые или хромоникелевые стали;
большая ширина реза, невысокое качество, образование окислов, наплывов,
невозможно работать с криволинейными поверхностями;
изменение физических свойств в области реза.

Лазерная резка

Эта технология подразумевает резку и раскрой металла посредством сфокусированного лазерного луча, получаемого при помощи специального оборудования.

Луч лазера сосредотачивается в определенной точке разрезаемой детали. Под воздействием тепловой энергии лазерного луча поверхность прогревается, закипает и испаряется. Луч плавно передвигается вдоль границы реза, разделяя металлическую заготовку на части.

Лазерная резка применяется для разделения металлов с низкой теплопроводностью. Ее используют при резке, раскрое тонких листов (от 0,2 мм), цветных металлов (алюминия, меди), нержавеющей стали, трубных изделий.

Уникальность метода: обрабатываются практически все металлы, металлические сплавы, неметаллы.

Ряд недостатков технологии резки лазером:

ограничение по толщине разделяемых изделий;
большие энергетические затраты в ходе процесса;
работу может выполнить только специально обученный персонал.

Плазменная

Эта технология подразумевает использование в качестве оборудования плазмотрон, в котором роль режущего инструмента выполняет струя плазмы.

Раскаленный ионизированный газ (плазма) с высокой скоростью проходит через сопло плазматрона. Плазма нагревает, расплавляет металл, а затем сдувает расплав, тем самым образуя линию раздела заготовки.

безопасность процесса;
высокая скорость;
незначительный ограниченный нагрев разрезаемой поверхности.

Недостатки данной технологии - высокая цена оборудования, необходимость в обучении персонала, шум при работе плазменных установок, ограниченность значений толщин обрабатываемого металла.

Механическая резка металла

Механическое разделение основано на прямом контакте обрабатываемого металла с режущим инструментом. Материал инструмента, как правило, тоже металл, но более высокой твердости.

Выделяют механическую резку с применением ножниц, пилы, резцов. Частным случаем механической резки выступает ударная (рубка). Ударная резка или рубка с помощью гильотины используется на стадии заготовительных работ.

Виды оборудования, используемые для механического разделения материалов:

ленточно-пильные станки (ЛПС);
гильотины;
дисковые станки;
токарные станки с установленными на них резцами;
агрегаты продольной резки.

Резка ленточной пилой

Разрезание материала ленточной пилой часто используется для разделения сортового, листового металла. Пила ленточная - основной узел на так называемом ленточно-пильном станке (ЛПС). Суть работы пилы ленточной такая же, как у обычной ножовки. Полотно пилы замкнуто в ленту большого диаметра, одна сторона которого имеет специальные зубья. Лента пилы движется непрерывно за счет вращения шкивов, подключенных к электромотору. Средняя скорость резки станка - 100 мм/мин. Материал для изготовления полотна пилы - углеродистая сталь или биметаллический сплав.

Достоинство метода: точность, доступность, невысокая цена оборудования, возможность выполнять не только прямой, но и угловой рез; малый процент отходов, так как ширина реза составляет всего 1,5 мм.

Современные модели ЛПС оснащаются электроникой и дополнительным оборудованием, с помощью которого можно включить станок в состав технологической линии.

Ударная резка металла на гильотине

Такой вид обычно именуют рубкой. Основная сфера применения рубки – разделение листового металла. Это может быть черный металл, различные виды стали – нержавеющая, оцинкованная или электротехническая сталь.

Метод основан на использовании механических приспособлений: ножниц, ножей для рубки металлического листа. Металлический лист размещают на рабочей поверхности гильотины. Закрепляют с помощью прижимной балки и выполняют операцию.

Уникальность метода состоит в том, что рубка (резка металла) происходит одномоментном ударом ножа по всей длине разрезаемой заготовки. В результате получается абсолютно ровный край без лишних кромок и заусенцев.

В промышленном производстве применяют три вида гильотин:

электромеханические;
гидравлические;
пневматические.

На некоторых производствах сохранились ручные гильотинные ножницы, где режущий механизм включается нажимом на педаль.

К недостаткам можно отнести шум при работе механизма, ограничение по толщине заготовки, разность ширины у отрезанных частей.

Резка на дисковом станке

Основное достоинство данного оборудования простота эксплуатации, компактность, универсальность.

Роль режущего инструмента играет диск с зубьями, защищенный кожухом. Диск крепится на поверхности рабочего стола, приводится в действие электродвигателем.

Резка дисковой пилой характеризуется высоким качеством среза, возможностью раскроя под углом, высокой точностью обработки.

Агрегат продольной резки - узкоспециализированное оборудование, которое эксплуатируется исключительно для продольного разделения металлической заготовки.

Процесс резания полностью автоматизирован. Оператор следит за процессом и управляет работой, находясь за специальным пультом.

Уникальность метода: возможность разделить листы на узкие элементы большой длины (ленты, полосы, штрипсы).

Общие недостатки, свойственные всем видам контактной резки можно сформулировать так:

режется только по прямой линии или под углом;
проблематично получить детали сложной конфигурации.

В современных технологиях находят применение новейшие способы разделения металла, в частности, криогенная (операция с использованием сверхзвукового потока жидкого азота).

Раскрой, резка металла - первичные заготовительные стадии обработки металлов и сплавов. Применение прямосторонних заготовок правильной формы, как конечного продукта металлообработки, ограничено. После раскроя механическими способами и газокислородной резкой детали передаются на механическую обработку. А вот используя термические операции лазерной и плазменной резки, можно получить детали, которые являются конечным продуктом. Это будут детали сложной конфигурации с прорезанными отверстиями, высечками и прочими элементами.

Стоимость раскроя

Цена на работы по раскрою, резке металла зависит от ряда факторов:

выбора технологии;
мощности используемого оборудования;
марки, толщины исходного сырья;
категории качества заготовок готовой продукции;
объема сырьевой партии.

Если предстоит работа с большим объемом сырья, то общая стоимость заказа может быть снижена за счет снижение значения стоимости расчетной единицы (килограмма, погонного метра).

Стоимость резки или раскроя небольших партий, как правило, обговаривается с заказчиком заранее. Она не всегда рассчитывается по формуле «цена расчетной единицы, умноженная на количество», так как любой заказ - большой или малый - требует переналадки оборудования.

Современный промышленный рынок предоставляет массу вариантов резки и раскроя сортового, профильного металла. Но основными критериями для определения исполнителя заказа всегда остаются качество работы, срок изготовления, стоимость выполняемых работ, дополнительные услуге по погрузке, транспортировке.

Лазерная резка металла

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.

Технология резки металла

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

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

Разнообразие технологий резки металла

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

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

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

Технологии термической резки металла

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

Плазменная резка

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

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

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

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

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

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

Газовая резка

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

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

Технологии кислородной резки металла

Кислородная резка металла

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кислородно-флюсовая резка

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

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

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

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

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

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

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

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

Обработка кислородно-флюсовым методом может быть разделительной или поверхностной.

Технологии механической резки металла

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Технология гидроабразивной резки металла

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

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

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

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

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

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

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

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.

Читайте также: