Методы резки металлопроката, их преимущества и недостатки

Изготовление качественных заготовок и деталей занимает важное место в технологическом процессе промышленного производства. Наличие современного оборудования для разрезания металлопроката позволяет предприятию изготавливать точные и качественные заготовки, а также оптимизирует расход материала и трудоемкость, что положительно влияет на экономическую составляющую изделия.

Рассмотрим технологический процесс разрезания металла, методы резки, их преимущества и недостатки.

В упрощенном виде технология резки металла заключается в следующем:

  • Режущее лезвие инструмента врезается в металл заготовки.
  • Движение инструмента по поверхности металла приводит к отделению верхнего слоя металла от основной части заготовки, которая обрабатывается.

В поверхностном слое металла постепенно возрастает напряжение, когда оно превышает порог прочности материала, происходит скол, и образуется металлическая стружка (элементы припуска постепенно переходят в стружку или в расплав при термическом резании).

Резка металла может быть холодной (механической) или с применением высокотемпературных технологий.

При холодном (механическом) методе резки металлопроката прикладывается механическое усилие режущего инструмента. Обязательным условием является то, что твердость инструмента должна быть больше твердости заготовки. В этом случае используют различные гильотинные и пресс-ножницы, угловые шлифовальные машинки (болгарки), циркулярные пилы, ленточнопильные, токарочно-револьверные и гидроабразивные станки и другие.

При высокотемпературной резке металл с помощью специального инструмента и оборудования расплавляется в месте разреза, а расплав выдувается из зоны реза струей разогретого газа. Термическую резку выполняют на современных ручных и механизированных станках газовой, плазменной и лазерной резки (автоген, плазменные и газовые резаки, установки лазерной резки).

Способы резки металла можно разделить на несколько групп, а именно: механическая резка (точение, фрезерование, сверление, рубка, резка на пиле и др.), гидроабразивная, плазменная, газовая и лазерная резка.

Существенным недостатком механической резки на ленточнопильных станках, гильотинных ножницах и циркулярных пилах является то, что разрез на них может быть только прямолинейным, а не сложной конфигурации.

К преимуществам данного типа оборудования можно отнести экономичность, высокую точность и качество плоскости разреза.
Різка металу

  • Резка болгаркой используется в единичном и мелкосерийном производстве для разрезания сортового металлопроката: кругляка и труб малого и среднего диаметра, арматуры, уголков, квадратов и др. Недостатком этого метода резки является низкая производительность труда, повышенный риск травматизма.
  • Резка циркулярной пилой позволяет выполнять не только прямолинейный разрез, но и разрезы под углом. К недостаткам можно отнести низкую скорость, ограничение по глубине разреза и значительное количество отходов.
  • Рубка металла на гильотинных ножницах относится к наиболее экономически выгодным методам резки металла благодаря достаточно высокой производительности, точности и качеству реза. Широко применяется в серийном и массовом типах производства. Недостатком является невозможность рубки заготовок сложной конфигурации.
  • Ленточнопильный станок позволяет выполнять резку арматуры, трубы, уголка, круга, сляба, клейма и другого профиля из черных и цветных металлов, нержавеющей стали, различных сплавов. Резка может быть, как прямолинейной, так и под углом. Станок имеет высокую производительность, минимальную ширину проема и обеспечивает высокую точность размеров заготовок и качество плоскости разреза. Имеет ограничения по размерам металлопроката, разрезается. Ленточнопильные станки широко используются в современном производстве.

Гидроабразивная резка является одним из инновационных методов резки металлов и позволяет получить заготовки произвольной конфигурации, высокой точности и качества. При использовании данного метода не требуется последующая обработка краев резки. Резка производится на специальных станках с числовым программным управлением. Режущим инструментом выступает смесь воды и абразива – песка, которая подается в специальное узкое сопло под очень высоким давлением. Существенным преимуществом гидроабразивной резки является отсутствие термического воздействия на металл, что исключает термическую деформацию детали. К недостаткам данного метода можно отнести достаточно высокую стоимость, невысокую скорость и появление скоса плоскости резания при резке металла толщиной от 8 мм., ограничение по толщине резки. Этот метод с осторожностью используют для металлов с повышенной степенью коррозии.

Газовая резка выполняется с помощью специального оборудования путем интенсивного оплавления металла под действием высокотемпературного пламени смеси кислорода и газа. Окислы, образующиеся в процессе термической резки, выдуваются высокотемпературной струей, частично образуя на краях заготовки решетки. Поэтому заготовка после операции термической резки подлежит галтовке или слесарной обработке с целью устранения грата. К недостаткам можно также отнести значительную термическую деформацию заготовок и закалки поверхности для резки низколегированных и конструкционных сталей, например, сталей марок 40Х, сталь 45.

Основой для технологии газовой резки является кислородная резка металла, нагретого до 1000 — 1200°С. Для подогрева листового металлопроката используют газы: пропан, ацетилен, природный газ или их смесь. На металл, разогретый до высокой температуры, подается под давлением струя кислорода (режущий кислород), который от контакта с подогретой поверхностью вспыхивает. Образуется высокотемпературное пламя, которое формируется газовым соплом машины термической резки, и расплавляет поверхность металла. Газокислородную резку используют для резки углеродистых и низколегированных сталей. Цветные металлы, нержавеющую сталь и сплавы этим методом не режут. Это связано с требованиями к свойствам стали: температура плавления должна быть выше температуры воспламенения, низкая теплопроводность и высокая теплота сгорания, температурный показатель окислов ниже температуры воспламенения.

Используют два метода газовой резки — резка ручным газовым резаком (автоген) и механизированная газокислородная резка на стационарных машинах портального типа с числовым программным управлением (ЧПУ).

Резка автогеном используется в единичном и мелкосерийном производстве для резки профильного и листового металлопроката небольших размеров.

Передовые технологии активно используют стационарные машины термической резки с ЧПУ портального типа. Они позволяют получать заготовки высокой точности и качества, имеют высокую производительность благодаря установке на портале нескольких резаков, работающих синхронно. В зависимости от комплектации и модели оборудования можно разрезать толщины листа от 8 мм. до 300-380 мм. Эти машины достаточно экономны в плане расходников и запчастей, что существенно влияет на цену газокислородной резки. Современные программы раскроя листового металлопроката (ИНТЕХ-РАСКРОЙ, ВРИКЛИС и другие), интегрированные с программами ЧПУ машины, позволяют оптимизировать раскрой и сэкономить на материале.
Круг

Плазменная резка
металлов базируется на технологии образования плазменной дуги, температура которой достигает до 18000-30000°С. Под плазмой понимают высокотемпературный ионизированный газ, который может проводить электрический ток. Плазменная дуга формируется в агрегате под названием плазмотрон с обычной электрической дуги. Электрическую дугу сжимают и добавляют к ней плазменно-создающий газ (азот, воздух, оксиген — в зависимости от модели станка).

На современных предприятиях применяется оборудование, базируется на методе плазменно-дуговой резки металла. В данном случае дуга горит между разрезаемым металлом и сварным электродом, который не плавится. Плазменная высокоскоростная струя сочетается со столбом плазменной дуги, процесс резки происходит за счет высокой энергии плазменного столба, около-электродных пятен и факела, образующегося из плазменного столба. Эта технология резки является максимально эффективной и широко используется во всем мире.

Преимуществом плазменной резки является универсальность технологии — практически все известные металлы можно резать с помощью плазменной дуги: от чугуна и меди, алюминиевых листов и конструкционной листовой стали, сплавов цветных металлов. Достаточно высокая скорость для резки листового металлопроката толщиной от 0, 5 до 8мм. (от 2, 5 – 6, 0 м/мин.) обеспечивает высокую производительность труда. Заготовки вырезаются точными и с высокой шероховатостью поверхности, поэтому требуют минимальной слесарной обработки. Передовое программное обеспечение позволяет вырезать заготовки различной конфигурации. Термическая деформация значительно ниже по сравнению с газокислородной резкой металла.

К недостаткам следует отнести отклонение от перпендикулярности в пределах 8-10% плоскости резания на листах толщиной 10-20 мм., значительное ограничение по толщине резки до 30 мм. — в зависимости от мощности источника тока, а также высокую стоимость расходников — сопел и электродов. Дополнительных расходов требует и обеспечение соответствующего температурного режима помещения, где установлен плазменный резак. Выделение в процессе резки вредного газа фосгена требует установки вытяжной вентиляции и емкостей для сбора металлической пыли, чтобы исключить попадание его в атмосферу. Квалификация оператора термической резки тоже должна быть высокой.

Но стоимость плазменной резки остается оптимальной для соотношения качество-производительность-экономия материала.

Лазерная резка металла базируется на технологии разогрева металла сфокусированным лазерным лучом большой мощности. Небольшая часть излучения поглощается поверхностью металла и нагревает его. В результате на поверхности образуется пленка из окислов, которая способствует еще большему поглощению тепловой энергии излучения, и температура металла возрастает до точки плавления.

Параллельно с лазерной струей подается активный газ — оксиген (кислород). Он поддерживает горение металла, существенно повышая скорость и глубину резания, выдувает продукты горения, что улучшает качество поверхности разрезаемого интенсивно охлаждает поверхность металла, которая прилегает к зоне резания. Это минимизирует термическую деформацию после лазерной резки. Детали после вырезки имеют очень высокую точность, не требуется дополнительная механическая обработка. Практически, мы получаем не заготовку, а готовую деталь.

Мощный лазерный луч достигается за счет промышленных генераторов лазерного излучения, которые позволяют проводить лазерный раскрой листа на высоких скоростях, что значительно повышает производительность труда. Структура металла в зоне резки практически не меняется. Это является несомненным преимуществом по сравнению с газовой и плазменной резкой. Позиционирование станка производится высокоточными приводами по двум взаимно — перпендикулярных направляющим, которые обеспечивают высокую точность размеров. Перемещением и силой излучения управляет компьютер в соответствии с настроенной программой.

К недостаткам можно отнести ограничение по толщине материала для резки, а также высокую стоимость оптики. Это влияет на стоимость лазерной резки.

Лазерная резка очень популярна в серийном производстве и в точном машиностроении.

Уважаемый клиент, теперь Вы ознакомлены с различными методами резки сортового металлопроката. Выбор метода резки зависит от требований конструкторской и технологической документации на изделие.
Спасибо, что посетили наш сайт!

 

Recent Posts

Leave a Comment