Чем режут металл: основные способы резки металла

Обработка металлических заготовок выполняется различными способами. В зависимости от параметров детали, которая должна получиться в итоге, применяются штамповка, гибка, ковка. Но каждая из операций нередко требует резки металла, что обуславливает опережающее развитие соответствующих технологий.

Используются различные технологии резки: горячая (лазер, плазма, газорезка) и холодная (гидроабразивная, механическая). В первой используется только механическое воздействие на заготовку, вторая связана с высокотемпературным нагревом.

Содержание статьи

Лазерная резка

Пример лазерной резки металла

В обрабатывающих операциях, где к конечным параметрам предъявляются повышенные требования по точности и производительности, используются металлорежущие лазерные станки. Суть этой технологии заключается в направленном, точечном воздействии концентрированного энергетического луча на рабочую зону. Толщина светового потока составляет доли миллиметра, благодаря чему сокращается участок, подвергаемый нагреву, и сам рез. Это позволяет резать металл с высокой точностью, без деформации. Оборудование лазерной резки оснащается ЧПУ, что уменьшает риск ошибки оператора и повышает производительность. Лазерное оборудование требует надежного энергоснабжения и потребляет много энергоресурсов, поэтому использование таких станков рационально при изготовлении изделий большими партиями.

Конструкция лазерного станка:

генератор энергии;
рабочая среда, выступающая источником излучения;
зеркальный оптический резонатор, фокусирующий световой поток.

Этапы обработки лазером:

Разработка чертежного эскиза (файловое изображение) требуемой детали.
Загрузка данных составленной программы в модуль ЧПУ.
Обработка файлового изображения и запуск оборудования.

Способы лазерной резки

В качестве источника энергии используются различные энергоресурсы, с учетом чего применяется следующая классификация:

в газовых лазерах в качестве действующей силы применяется смесь рабочих газов, после прохождения луча через которую происходит возрастание его мощности;
в твердотопливных установках концентрацию энергетического потока осуществляет многомерный зеркальный модуль усиления;
газодинамические лазеры работают с углекислым газом, нагрев которого производится пучком лазера.

Также применяется классификация по степени температурного воздействия:

Плавление – достижение температуры расплава металла и придание ему текучей формы. Метод заключается в нагреве определенного участка заготовки узконаправленным лучом и последующим отводом расплавленной магмы из зоны реза. Процедура сопровождается газовой продувкой, которая удаляет жидкий металл и охлаждает кромки. Таким способом можно резать толстый металл, а также алюминиевые и медные изделия.
Испарение – отличается от предыдущего способа высокотемпературным воздействием и является продолжением плавления. После достижения текучести лазерный луч доводит металл до кипения с последующим испарением из обрабатываемой зоны.

Преимущества лазерной резки

Нет ограничений по сложности конфигурации изделий благодаря ширине реза. Луч лазера способен резко менять направление, вырезая минимальные зазоры и канавки.
Исключается механическое давление на заготовку, вследствие чего отсутствует риск деформации и повреждения детали.
Процесс раскроя полностью автоматизирован, что исключает возможные ошибки оператора и увеличивает производительность.
В ходе операции рабочие модули металлорежущего лазерного станка не контактируют с заготовками. Благодаря этому снижается скорость износа основных компонентов оборудования. Это же обуславливает и точность обработки.
Выполненная деталь не требует дополнительной доводки – удаления наплывов, шлифовки или отпускания – вследствие масштабного нагрева и напряжения изделия. Из-за малой зоны температурного воздействия можно резать тонкий металл либо заготовки из сплавов повышенной теплопроводности.

Пример работы по услуге лазерной резки металла 2

Пример работы по услуге лазерной резки металла

Лазерная резка металла - примеры работ 2

Лазерная резка металла - примеры работ 3

Лазерная резка металла - примеры работ 4

Плазменная резка

Этот тип режущих станков использует в качестве рабочей среды плазменный луч, который образуется путем ионизации газа, разогретого до сверхвысокой температуры.

Процесс образования плазмы происходит двумя способами инициации:

Плазменно-дуговой, при котором высокотемпературный луч создается между режущим модулем и заготовкой. Для этого в рабочее поле подается газ, который при прохождении искры разогревается и ионизируется. Источником энергии становится электрод, помещенный в корпус с отводом. Электроплазменная дуга вызывает плавление металла, а разогретый газ выдувает жидкую магму из зоны воздействия.
Косвенного воздействия, при котором рез заготовки осуществляется только за счет плазмы. Сверхразогретый поток образуется с помощью электроискры, возникающей уже внутри режущего модуля.

Преимущества плазменной резки металла:

Металлорежущие плазменные станки способны обрабатывать любые виды металлов, сохраняя повышенную скорость операций и исключая риски деформации и иных повреждений.
Составление программы действий для оборудования с ЧПУ позволяет изготавливать сложноконтурные изделия.
В месте разреза кромки имеют гладкую поверхность, не требуя дополнительной обработки.

Особенности:

экономическая целесообразность технологии идентична применению лазерорежущего оборудования.

Газовая резка

Благодаря простоте и небольшим экономическим затратам газовая резка пользуется повышенной популярностью при изготовлении деталей небольшими партиями. Суть данной технологии заключается в использовании смеси из кислорода и горючих газов, образующих при поджиге пламенную струю.

Процесс состоит из трех этапов:

Нагрев зоны воздействия до температуры плавления металла.
Доведение до точки кипения и испарения.
Удаление шлака с последующим отвердением кромок.

Используемое оборудование

Газосварочный пост включает в себя:

баллоны с газом: кислородный и ацетиленовый;
шланги для подключения газового резака;
режущий инструмент с соплом и регулируемым мундштуком;
систему регуляции в виде водяного затвора и вентильных модулей.

Преимущества газорезки:

Газовым резаком можно резать лист металла и толстостенные заготовки, сохраняя размеры шва по всей его длине.
Оборудование потребляет меньше энергоресурсов и достаточно мобильно, чтобы выполнять соответствующие работы не стационарно.

Особенности:

в работе с резаком допускаются только плавные движения, что усиливает напряжение на руку. Также нужно соблюдать наклон против движения;
металл перед резкой следует разогреть до температуры 1000 0С;
составные сварочного поста при транспортировке требуют физических усилий.

Кислородная резка

Кислородная резка, в которой активатором пламени выступает чистый кислород, поддерживающий горение металла, а также удаляющий шлак. За счет образования окислительного облака заготовка не начинает плавиться, а просто выгорает в зоне воздействия. Остальная часть сохраняет свою прочность и твердость, не деформируясь.

Виды:

кислородно-флюсовая с использованием дополнительных присадок. Флюс способствует быстрому нагреву зоны воздействия, оказывает химическое (антиокислительное) и абразивное воздействие;
кислородно-копьевая при сверхвысоких температурах, создаваемых сгораемым кислородным «копьем». Последнее образуется при помощи стальной трубки, через которую подается газ. Применяется для резки габаритных заготовок.

Газоэлектрическая резка

Газоэлектрическая резка − технология с использованием электрической дуги, которая разогревает газ. Последний концентрируется в точке воздействия, расплавляя металл.

Виды:

воздушно-дуговая, при которой удаление металла из зоны реза осуществляется мощным воздушным потоком;
кислородно-дуговая с использованием чистого кислорода, одновременно поддерживающего горение металла и удаляющего шлак.

Все перечисленные способы экономически выгодны благодаря невысоким материальным издержкам. Оборудование очень простое в использовании, осваивается начинающими сварщиками быстро. Однако в сравнении с плазмой или лазером газопламенная струя обладает большей толщиной, что приводит к повышенному расходу материала заготовки. Требуется дополнительная обработка кромок, существует риск деформации изделия. Вследствие этого газорезка применяется в работе с деталями средней и повышенной толщины, не предъявляющих серьезных требований к точности параметров.

Гидроабразивная резка

Современная методика разделения металлических заготовок на части без использования температурного воздействия. Рабочим инструментом выступает узконаправленная струя водного раствора, которая под большим напором подается в зону реза. В жидкость для повышения режущих свойств добавляется абразивный наполнитель. При увеличении давления до 4000 атмосфер состав приобретает характеристики сверхтвердой пилы, двигающейся со скоростью звука. При этом сам рез отличается небольшими размерами, что позволяет изготавливать изделия любой кривизны. Толщина обрабатываемых деталей допускается в пределах 20 см.

Преимущества:

Технология исключает нагрев металла, за счет чего проводится рез заготовок любой, даже повышенной толщины.
Направление струи меняется с минимальным шагом, также регулируя ее наклон. В результате на таком оборудовании можно изготавливать детали со сложной геометрией и точными параметрами. Поэтому способ востребован в декоративной и художественной металлообработке.
Использование абразива способствует дополнительной шлифовке, которая проводится одновременно с резкой детали.
Сравнительно недорогой способ за счет применения доступных расходных материалов.

Особенности:

требуется постоянный источник воды, а также специальные абразивные присадки к раствору.

Механические способы

К такой группе относятся ручные способы разделения заготовок на части, а также автоматизированные подвиды. Все методики отличаются невысокой производительностью, необходимостью применения физических усилий или трудоемкостью процессов. Однако в непромышленных масштабах механические способы также востребованы, так как позволяют выполнять металлообработку в тех случаях, где масштабность и дорогие энергоресурсы сделают работу нерентабельной.

Станочная резка

Ленточные станки, оснащенные зафиксированным режущим полотном со сверхтвердыми зубцами по одному из краев. Электродвигатель приводит полотно в движение, распиливая заготовку по заданному направлению.
Дисковые станки, вместо ленты оснащенные диском, по внешнему кругу которого расположены сверхтвердые зубцы. Принцип работы данного оборудования идентичен ленточным станкам.
Гильотинное оборудование выполняет скорее рубку металлической заготовки по указанному вектору. Деталь располагается на матрице, по которой сверху ударяет гильотинный нож, разделяя металл.

Ручная резка

Для небольших операций по металлообработке, а также для решения бытовых задач применяются ручные режущие инструменты:

Ножницы – используются в нескольких разновидностях. Могут иметь классическое исполнение с усиленными кромками лезвий. А также имеют вид рычага, нажатие на который приводит лезвия в движение с последующим резом. Последний вариант требует меньше физических усилий, а за счет понижения трудоемкости увеличивается толщина материала. Общее ограничение толщины заготовок – до 3 мм.
Пилы, которые могут быть классическими ножовками по металлу, а также маятниковыми, ленточными и дисковыми. Позволяют обрабатывать изделия толщиной до 6 мм.
Шлифовальные машинки, или «болгарки», с помощью которых можно резать металл с ограничением по толщине согласно параметрам устройства и используемых алмазных дисков.

Сравнение способов

Выбрать из перечисленных способов лучший невозможно по причине узкой специализации каждой из методик. Для высокоточных изделий потребуются одни виды, применение которых при изготовлении грубых деталей будет нерентабельным. Кроме того, учитываются скорость, производительность, объемы, сложность операций и множество других факторов. Также на производстве могут быть собственные ограничения по доступности энергоресурсов и иных источников.

По многим критериям лидируют резки с помощью плазмы и лазера, посредством которых можно:

производить раскройку по сложным кривым линиям с малым шагом изменения направления;
обрабатывать заготовки любой толщины;
изготавливать детали повышенной точности с минимальными потерями от первоначального объема;
работать с изделиями из черных и цветных металлов, а также с нержавеющей сталью.

Однако для раскройки нескольких заготовок запускать такие станки нерационально. В таком случае проще применить ручные инструменты или механическое режущее оборудование. Поэтому предварительно надо составить точную смету, возможно более выгодным окажется использование разных технологий.

Такой опыт и соответствующая производственная база имеются у компании «СтальЛист», в багаже которой сотни выполненных заказов разной сложности. Для получения консультации и заказа услуги можно позвонить по телефону 8-800 350-17-07, отправить запрос по электронной почте info@claser.ru либо через мобильные мессенджеры.

Другие полезные статьи по металлообработке


Что такое лазерная резка металла? Подробнее	Координатная пробивка отверстий в металле: всё, что нужно знать о процессе Подробнее	Какими способами производится сварка латуни Подробнее