Методи різки металопрокату, їх переваги та недоліки

Виготовлення якісних заготовок та деталей посідає важливе місце в технологічному процесі промислового виробництва. Наявність сучасного обладнання для розрізання металопрокату дозволяє підприємству виготовляти точні та якісні заготовки, а також оптимізує витрати матеріалу та трудомісткість, що позитивно впливає на економічну складову виробу.

Розглянемо технологічний процес розрізання металу, методи різання, їх переваги та недоліки.

В спрощеному вигляді технологія різання металу полягає в наступному:

  • Ріжуче лезо інструменту врізається в метал заготовки.
  • Рух інструменту по поверхні металу призводить до відокремлення верхнього шару металу від основної частини заготовки, що обробляється.

В поверхневому шарі металу поступово зростає напруга, коли вона перевищує поріг міцності матеріалу, відбувається скол, і утворюється металева стружка (елементи припуску поступово переходять в стружку або в розплав при термічному різанні).

Різка металу може бути холодною (механічною) або з застосуванням високотемпературних технологій.

При холодному (механічному) методі різання до металопрокату прикладається механічне зусилля ріжучого інструменту. Обов’язковою умовою є те, що твердість інструменту повинна бути більшою від твердості заготовки. В цьому випадку використовують різноманітні гільотинні та прес-ножиці, кутові шліфувальні машинки (болгарки), циркулярні пили, стрічкопильні, токарно- револьверні та гідроабразивні верстати та інші.

При високотемпературній різці метал за допомогою спеціального інструменту та обладнання розплавляється в місці розрізу, а розплав видувається з зони різання струменем розігрітого газу. Термічну різку виконують на сучасних ручних та механізованих верстатах газової, плазмової та лазерної різки (автогени, плазмові та газові різаки, установки лазерної різки).

Способи різання металу можна поділити на декілька груп, а саме: механічна різка (точіння, фрезерування, свердління, рубка, різка на пилі та ін.), гідроабразивна, плазмова, газова та лазерна різка.

Суттєвим недоліком механічної різки на стрічкопильних верстатах, гільотинних ножицях та циркулярних пилах є те, що розріз на них може бути тільки прямолінійним, а не складної конфігурації.

До переваг даного типу обладнання можна віднести економічність, високу точність та якість площини розрізу.
Різка металу

  • Різка болгаркою використовується в одиничному та дрібносерійному виробництві для розрізання сортового металопрокату: кругляка і труб малого та середнього діаметру, арматури, кутників, квадратів та ін. Недоліком цього методу різки є низька продуктивність праці, підвищений ризик травматизму.
  • Різка циркулярною пилою дозволяє виконувати не тільки прямолінійний розріз, але і розрізи під кутом. До недоліків можна віднести низьку швидкість та обмеження по глибині розрізу і значну кількість відходів.
  • Рубка металу на гільотинних ножицях належить до найбільш економічно вигідних методів різки металу завдяки достатньо високій продуктивності, точності і якості різу. Широко застосовується в серійному та масовому типах виробництва. Недоліком є неможливість рубки заготовок складної конфігурації.
  • Стрічкопильний верстат дозволяє виконувати різку арматури, труби, кутника, круга, сляба, тавра та іншого профілю з чорних і кольорових металів, нержавіючої сталі, різноманітних сплавів. Різання може бути як прямолінійним, так і під кутом. Верстат має високу продуктивність, мінімальну ширину прорізу і забезпечує високу точність розмірів заготовок та якість площини розрізу. Має обмеження по розмірах металопрокату, що розрізається. Стрічкопильні верстати широко використовуються в сучасному виробництві.

Гідроабразивна різка є одним з інноваційних методів різання металів і дозволяє отримати заготовки довільної конфігурації, високої точності і якості. При використанні даного методу не потрібна подальша обробка країв різання. Різка проводиться на спеціальних верстатах з числовим програмним керуванням. Ріжучим інструментом виступає суміш води і абразива – піску, яка подається в спеціальне вузьке сопло під дуже високим тиском. Суттєвою перевагою гідроабразивної різки є також відсутність термічного впливу на метал, що виключає термічну деформацію деталі. До недоліків даного методу можна віднести достатньо високу вартість, невисоку швидкість і появу скосу площини різання при різці металу товщиною від 8мм, обмеження по товщині різання. Цей метод з обережністю використовують для металів з підвищеним ступенем корозії.

Газова різка виконується за допомогою спеціального обладнання шляхом інтенсивного оплавлення металу під дією високотемпературного полум’я з суміші кисню (оксигену) і газу. Окисли, що утворюються в процесі термічної різки, видуваються високотемпературним струменем, частково утворюючи на краях заготовки грат. Тому заготовка після операціїї термічної різки підлягає галтуванню або слюсарній обробці з метою усунення грату. До недоліків можна також віднести значну термічну деформацію заготовок та гартування поверхні різання для низьколегованих та конструкційних сталей, наприклад, сталей марок 40Х, сталь 45.

Основою для технології газової різки є киснева різка металу, нагрітого до 1000 — 1200°С. Для підігріву листового металопрокату використовують гази : пропан, ацетилен, природній газ або їх суміш. На метал, розігрітий до високої температури, подається під тиском струмінь кисню (ріжучий оксіген), який від контакту з підігрітою поверхнею спалахує. Утворюється високотемпературне полум’я, яке формується газовим соплом машини термічної різки, і розплавляє поверхню металу. Газокисневу різку використовують для різки вуглецевих і низьколегованих сталей. Кольорові метали, нержавіючу сталь і сплави цим методом не ріжуть. Це пов’язане з вимогами до властивості сталі : температура плавлення має бути вищою від температури займання, низька теплопровідність і висока теплота згорання, температурний показник окислів нижчий від температури займання.

Використовують два методи газової різки — різка ручним газовим різаком (автогени) і механізована газокиснева різка на стаціонарних машинах портального типу з числовим програмним керуванням (ЧПК).

Різка автогеном використовується в одиничному і дрібносерійному виробництві для різки профільного і листового металопрокату невеликих розмірів.

Передові технології активно використовують стаціонарні машини термічної різки з ЧПК портального типу. Вони дозволяють отримувати заготовки високої точності і якості, мають високу продуктивність завдяки встановленню на порталі декількох різаків, що працюють синхронно. В залежності від комплектації і моделі обладнання можна розрізати товщини листа від 8мм до 300-380мм. Ці машини доволі економні в плані розхідників і запчастин, що суттєво впливає на ціну газокисневої різки. Сучасні програми розкрою листового металопрокату (ІНТЕХ-РОЗКРІЙ, ВРІКЛІС та інші), інтегровані з програмами ЧПК машини, дозволяють оптимізувати розкрій і зекономити на матеріалі.
Круг

Плазмова різка металів базується на технології утворення плазмової дуги, температура якої сягає до 18000-30000°С. Під плазмою розуміють високотемпературний іонізований газ, який може проводити електричний струм. Плазмова дуга формується в агрегаті під назвою плазмотрон зі звичайної електричної дуги. Електричну дугу стискають і додають до неї плазмоутворюючий газ (азот, повітря, оксіген — в залежності від моделі верстата).

На сучасних підприємствах застосовується обладнання, що базується на методі плазмово-дугової різки металу. В даному випадку дуга горить між металом, що розрізається, і зварним електродом, який не плавиться. Плазмовий високошвидкісний струмінь суміщується зі стовпом плазмової дуги, процес різання відбувається за рахунок високої енергії плазмового стовпа, навколоелектродних плям і факелу, що утворюється з плазмового стовпа. Ця технологія різання є максимально ефективною і широко використовується в усьому світі.

Перевагою плазмової різки є універсальність технології — практично всі відомі метали можна різати за допомогою плазмової дуги: від чавуна і міді до алюмінієвих листів і конструкційної листової сталі, сплавів кольорових металів. Достатньо висока швидкість різання для листового металопрокату товщиною від 0, 5 до 8мм ( від 2, 5 – 6, 0 м/хв) забезпечує високу продуктивність праці. Заготовки вирізаються точними і з високою шорсткістю поверхні, тому потребують мінімальної слюсарної обробки. Передове пограмне забезпечення дозволяє вирізати заготовки різноманітної конфігурації. Термічна деформація значно нижча порівняно з газокисневою різкою металу.

До недоліків слід віднести відхилення від перпендикулярності в межах 8-10% площини різання на листах товщиною 10-20мм, значне обмеження по товщині різання до 30мм — в залежності від потужності джерела струму, а також високу вартість розхідників — сопел та електродів. Додаткових витрат потребує і забезпечення відповідного температурного режиму приміщення, де встановлено плазмовий різак. Виділення в процесі різання шкідливого газу фосгену вимагає встановлення витяжної вентиляції та ємностей для збирання металевого пилу, щоб унеможливити попадання його в атмосферу. Кваліфікація оператора термічної різки теж має бути високою.

Але вартість плазмової різки залишається оптимальною для співвідношення якість-продуктивність-економія матеріалу.

 

Лазерна різка металу базується на технології розігріву металу сфокусованим лазерним променем великої потужності. Невелика частина випромінювання поглинається поверхнею металу і нагріває його. В результаті на поверхні утворюється плівка з окислів, яка сприяє ще більшому поглинанню теплової енергії випромінення, і температура металу зростає до точки плавлення.

Паралельно з лазерним струменем подається активний газ — оксіген (кисень). Він підтримує горіння металу, суттєво підвищуючи швидкість і глибину різання, видуває продукти горіння, що покращує якість поверхні, що розрізається, інтенсивно охолоджує поверхню металу, яка прилягає до зони різання. Це мінімізує термічну деформацію після лазерної різки. Деталі після вирізки мають дуже високу точність, не потрібна додаткова механічна обробка. Практично, ми отримуємо не заготовку, а готову деталь.

Потужний лазерний промінь досягається за рахунок промислових генераторів лазерного випромінення, які дозволяють проводити лазерний розкрій листа на високих швидкостях, що значно підвищує продуктивність праці. Структура металу в зоні різки практично не змінюється. Це є безперечною перевагою порівняно з газовою і плазмовою різкою. Позиціонування верстату проводиться високоточними приводами по двох взаємно — перпендикулярних направляючих, які забезпечують високу точність розмірів. Переміщенням і силою випромінювання керує комп’ютер у відповідності до заведеної програми.

До недоліків можна віднести обмеження по товщині матеріалу для різання, а також високу вартість оптики. Це впливає на вартість лазерної різки.

Лазерна різка надзвичайно популярна в серійному виробництві і в точному машинобудуванні.

 

Шановний клієнте, тепер Ви ознайомлені з різними методами різки сортового металопрокату. Вибір методу різки залежить від вимог конструкторської і технологічної документації на Ваш виріб. Дякуємо, що завітали на наш сайт!


Recent Posts