На промышленные предприятия сталь и другие металлы из металлургических комбинатов поступают в виде листов, рулонов и профильного проката. Для изготовления различных изделий из металла необходимо вырезать заготовки заданного размера и формы. Резка – сложный технологический процесс, которые требует соблюдения определенных правил. Необходимо учитывать физические и химические особенности материала, определяющие возможность обработки тем или иным методом.
Главная задача резки – получение максимально точных по форме и размеру заготовок, не требующих сложной и трудоемкой доработки в дальнейшем. Учитывая различия в свойствах сплавов и металлов, в промышленности используются разные методы разрезания материалов. Отличаются они сложностью оборудования, экологичностью процесса, возможностью использования станков с ЧПУ, энергоемкостью. Часть методов можно реализовать только в условиях крупного производства, часть – как в промышленных цехах, так и в домашней мастерской или непосредственно на строительном объекте.
Механические средства
Обработка металла механическими средствами базируется на использовании абразивных кругов, зубчатых пил, линейных резаков и гильотин. При механической обработке во взаимодействие вступают рабочая часть инструмента и металл. В результате такого контакта заготовка разрушается в узкой области реза под действием различных сил.
Если это отрезной диск, то на металл действуют абразивные частицы, из которых он состоит. В зоне контакта возникает большая сила трения, разогревающая материал. Абразивные частицы, впрессованные в бакелитовую основу, действую как зубья пилы, вырывая фрагменты вещества и прорезая в нем сквозную канавку. Зона выгорания и разрушения материала достаточно тонкая – не более 2 мм. Но резать при помощи кругов металл можно только по прямой линии, иначе инструмент разрушится.
Абразивные круги применяются при:
- раскрое листов стали;
- резке труб, круглых и профильных;
- срезании болтов и шпилек;
- разборке конструкций из труб и швеллера.
Инструмент для резки кругами – болгарка (углошлифовальная машина), отрезной станок.
Второй популярный способ механической обработки – рубка. Для раскроя листового металла используются стационарное оборудование – гидравлические прессы, ножницы, гильотины сабельного типа. Здесь процесс осуществляется за счет воздействия большой силы на заостренное лезвие, соприкасается с материалом. Промышленные станки оборудуются гидравлическим, пневматическим или электрическим приводом.
Для обработки металла в условиях небольшой мастерской или на строительном объекте используются ручные станки, действующие по тому же принципу. Только лезвия приводятся в действие от мускульной силы человека. Для резки тонкого листа и вырезания мелких деталей используют ручные ножницы и роликовые резаки. Часть из ручного инструмента оборудуется электроприводом, позволяющим разрезать заготовку по сложному контуру.
Для профильного проката и листов черного и цветного металлов также используют станки с ленточными пилами и ручные электролобзики. Ленточными пилами оснащаются промышленные станки для прямолинейной и фигурной резки. Оборудование обеспечивает высокую скорость и обладает большим количеством настроек под определенный тип металла.
Особенность резки ножницами и прессами – возможность обработки листов с цинковым и полимерным покрытием. В отличие от отрезного круга, лезвия не нагревают металл в зоне реза и не нарушают целостности и химической структуры покрытия.
Промышленные станки
В крупных металлообрабатывающих мастерских и цехах, кроме механических, используется ряд других, более продуктивных и точных методов резки металла. В качестве режущего инструмента используются:
- плазма;
- лазерный луч;
- пламя;
- струя воды под давлением.
Это исключительно промышленные методы, которые не используются в быту и кустарных мастерских, кроме газовой резки. Они требуют сложного и дорогого оборудования, расходуют много электроэнергии и окупают себя только при постоянной загрузке мощностей.
Плазменная резка
Один из самых продуктивных методов раскроя. В качестве рабочего инструмента выступает струя раскаленного газа, нагретого до температуры 5000–30 000 оС. Поток ионизированного газа разгоняется в электрическом поле до скорости около 1500 м/с и расплавляет металл в узкой зоне линии реза. Расплав выдувается потоком плазмы, не успевая образовать наплывов и швов, а кромки детали охлаждаются водой и за счет этого не нагреваются и не изменяют структуру.
Плазменная резка обеспечивает высокую точность линий и гладкость кромок. Полученные детали не нуждаются в дополнительной механической обработке. Промышленное оборудование с ЧПУ позволяет резать металлы и неметаллы толщиной до 200 мм. Используется в крупносерийном производстве и изготовлении сложных по конфигурации штучных деталей.
Лазерная резка
Рабочий инструмент такого оборудования – высокоэнергетический монохроматичный лазерный луч. Излучаемый лазером свет попадает на металл, прогревает его в узкой зоне до температуры намного выше точки плавления и испаряет его. Продукты горения удаляются струей инертного газа, исключающего окисление кромок раскаленного металла, или охлаждающей жидкостью.
Отсутствие механического контакта с заготовкой позволяет резать тонкие листы, хрупкие материалы и добиваться исключительно точной линии контура детали. Возможность поворота лазерного излучателя под любым углом позволяет создавать заготовки криволинейной конфигурации. Лазерный луч действует на токопроводящие металлы и диэлектрики, независимо от их электрического сопротивления. Это делает метод лазерной резки по-настоящему универсальным.
Для проведения таких работ обратитесь в компанию «Лазеры и технологии». Мы специализируемся на обработке лазером металлов и других материалов. У нас большой парк оборудования для решения самых сложных задач. В станках используются лазерные, а также твердотельные, волоконные и газовые источники.
Гидроабразивная резка
Сложный метод металлообработки с высокой степенью механического воздействия на заготовку. В роли рабочего инструмента выступает струя воды под давлением до 6200 бар. В жидкость добавлены мельчайшие частицы минеральных веществ высокой твердости, выступающие в роли абразива. Вода закачивается специальными насосами в рабочую головку с соплом, откуда вырывается в заданном направлении.
Использование ЧПУ в промышленных станках позволяет добиться высочайшей точности линии реза, сравнимой с лазерной обработкой. В отличие от плазмы и лазера, гидроабразивная резка не предполагает нагревания металла. Это «холодный» процесс, исключающий химические преобразования в структуре металлов и сплавов. На линии реза отсутствует окалина и зона остаточных деформаций.
Точность гидроабразивной резки достигает 0,1 мм. Как и лазер, струя воды позволяет получать детали сложных контуров без дополнительной обработки механическими инструментами. Кроме стали и цветных металлов, гидроабразивной резкой можно обрабатывать камень, полимеры и другие твердые материалы. Одна из особенностей этого метода – возможность резки под углом к горизонту. Отдельные модели станков рассчитаны на отклонение головки до 50 градусов от вертикали.
Газовая резка
Рабочим инструментом выступает струя пламени, получающаяся от горения пропана, ацетилена или другого газа в смеси с кислородом. Температура горения струи выше точки плавления металла, но ниже, чем создаваемая плазмой или лазером. Это определяет использование газопламенной резки в работах, где не требуется высокая скорость и точность, например, при демонтаже металлоконструкций, заготовке металлолома, подготовке труб к сварке. При газовой резке образуется много продуктов горения, поэтому производится она на открытом пространстве или в помещениях с принудительной вентиляцией. Автоматизировать такой вид резки очень сложно, преимущественно используются установки с ручными газовыми резаками.
Резка электродами
Как вспомогательный метод резки металла, особенно труб и проката, используется сварка ММА покрытыми электродами. Такой способ достаточно энергозатратный, особенно с применением аппаратов трансформаторного типа, но в определенных условиях не теряет актуальности. Часто резка электродами применяется на строительных площадках, линиях прокладки магистральных трубопроводов, на буровых и других полевых объектах.