Как правильно выбрать способ раскроя металла

Гильотина

В основе метода лежит использование механических средств – специальных ножниц и ножей по металлу. Сначала мастер помещает металлический лист на рабочий стол станка и фиксирует его при помощи прижимной балки. Затем устанавливает нож и совершает резку. Гильотина позволяет получить идеально ровный край, без зазубрин, заусенцев и лишних кромок. При этом кривизна среза равна нулю, т.к. отрезание производится лезвием по всей ширине листа одновременно.

Сегодня существует четыре вида гильотин для рубки металла: ручные, гидравлические, пневматические и электромеханические. Принцип их действия одинаков, но в последних трех видах для точности и безопасности используется электроника, а некоторые станки способны резать металл как поперек, так и вдоль.

Рубка металла гильотиной используется в основном для заготовительных работ.

Недостатки метода:

1. Ограниченность по типу металла и толщине разрезаемого листа (для гидравлических машин максимум 6 мм).
2. Невысокая точность получаемых полос, которая во многом зависит от квалификации оператора.
3. Нельзя выполнить фигурную резку.

Газокислородная резка

На сегодняшний день газокислородная резка является, пожалуй, самым популярным видом резки металла за счет высокой производительности. Она обеспечивается, благодаря совершенно иному принципу действия, который заключается в горении металла. Перед этим обязателен предварительный подогрев места резки до температуры воспламенения, который производится подогревательным пламенем резака без подвода режущего кислорода. В зависимости от толщины металла и состояния его поверхности, время начального подогрева колеблется от 5 до 40 секунд. По достижении достаточного нагрева подают кислород, и когда его струя прорежет всю толщину металла, начинают равномерное перемещение резака по линии реза. Кислород режет подогретый металл и одновременно удаляет образующиеся оксиды, а за счет выделяющийся теплоты горения подогреваются соседние слои металла. При этом срез сопла должен все время находиться от поверхности детали на одинаковом расстоянии, которое подбирается опытным путем. Максимальная толщина газокислородной резки металла составляет 200 мм.

Однако газокислородной резке поддаются далеко не все металлы. Например, вам никогда не удастся разрезать алюминий. Во-первых, его температура горения 900°С, а плавления – 660°С, следовательно, гореть он будет только в жидком состоянии, и получить стабильную форму реза просто невозможно. Алюминий при горении образует оксиды с температурой плавления 2 050°С. Такой окисел будет при резке твердым, удалить его трудно. И, наконец, алюминий очень хорошо проводит тепло, поэтому потребуется большая концентрация мощности и большой расход газа. Аналогично не подвергаются газокислородной резке высоколегированные, высокоуглеродистые и хромоникелевые стали.

К недостаткам этого вида резки относят большую ширину реза (вдоль которого, к тому же, остаются наплывы, грат и окислы), плохое его качество, невозможность прохода по криволинейным контурам малых радиусов, значительное термическое воздействие на металл. Неравномерный нагрев создаёт напряжения в металле и деформирует его, искажая геометрическую форму. Напряжения могут быть полностью сняты лишь с помощью термической обработки, а это большие дополнительные затраты. К тому же это способ подходит далеко не для каждого вида металла.

Плазменная резка

На сегодняшний день плазменная резка является самым действенным способом раскроя металла, имеющим ряд особенностей, делающих ее лидером в области металлообработки. Так, процесс резки металла плазмой не требует заправки газовых баллонов и их доставки, присадок для резки ценных металлов или особого соблюдения мер пожарной безопасности. Для плазменной резки необходимы только электроэнергия и воздух, а в качестве расходных материалов – сопла и электроды, поэтому данный вид является одним из самых экономичных способов.

Плазменная резка экономически целесообразна для обработки:

• алюминия и сплавов на его основе толщиной до 50 мм;
• меди толщиной до 80 мм;
• легированных и углеродистых сталей толщиной до 120 мм;
• чугуна толщиной до 90 мм.

При толщине металла от 120 до 200 мм обработка плазмой возможна, однако выгоднее в данном случае использовать газокислородную резку.

Однако данный метод имеет и ряд недостатков. В первую очередь метод плазменной резки – термический, что неизбежно влияет на качество кромок металла: происходит частичная потеря материала, кромка приобретает большую твердость, а последующая обработка требует дополнительных затрат. Однако качество кромок, образующихся при плазменной резке, значительно лучше, чем при газокислородной: окалина отсутствует, а ширина зоны с цветами побежалости в пять раз меньше.

Лазерная резка

Это один из передовых методов, заключающийся в интенсивном воздействии лазерного луча на металл.

Не будем останавливаться на технических аспектах получения лазера, скажем только, что преимуществ у этого метода масса: самая маленькая ширина реза, которая может достигать всего 0,1 мм, высокая производительность, прекрасное качество поверхности, отсутствие динамических или статических напряжений, воздействующих на металл, благодаря четко направленному световому потоку лазера в зону резания. Полученные края металлоизделий ровные, без заусенцев, однако на срезе может быть виден след от воздействия высоких температур. Если изготавливается «ответственная» деталь, то без дополнительной механообработки не обойтись.

Крупнейшая компания по производству специальной дорожной техники Vermeer Manufacturing Co. использует в своем производстве всего две установки лазерной резки, которые разрезают 20-25 тонн металла в день и обеспечивают заготовками девять сборочных линий дорожной техники.

Из недостатков: Лазерный луч позволяет разрезать металлы толщиной до 15-20 мм, хотя наибольший эффект достигается при толщине 6 мм.

Гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка – это самая инновационная и прогрессивная технология резки металла. Сила струи воды, выходящей из сопла под огромным давлением, действительно поражает воображение: она способна резать до 300 мм (!) стали.

Важнейшим преимуществом технологии водоструйной резки перед другими видами обработки является отсутствие нагрева разрезаемых заготовок, т.е. отсутствие термического воздействия на материал, что исключает напряжения и деформации обрабатываемого материала. Результатом являются резы поразительно высокого качества, не требующие последующей дорогостоящей обработки.

Некоторые материалы не могут быть разрезаны лазером из-за отражения, а в случае плазменной резки – когда материал не является токопроводящим. В этом плане гидроабразивная резка является универсальным методом, однако она предполагает намокание детали, что может быть критично для металлов, подверженных коррозии.

Технология резки водой имеет еще одно неоспоримое преимущество – тонкая, как волос, струя, создает существенно меньшие потери материала по сравнению с традиционными процессами.

Огромным недостатком метода гидроабразивной резки металла можно назвать крайне высокую стоимость резки.