Резка тонкого листового металла

Рассмотрены возможности резки толстого металла в современных условиях, а именно: кислородная резка, дуговая резка, гильотинная резка и резка кумулятивной струей. Отражены особенности резки толстых металлов, физические механизмы процесса резки толстых металлов

Кислородная резка

Кислородная резка во многих случаях механтзируется с помощью специальных

переносных приборов и газорезательных машин. При газокислородной резке используют не только ацетилен, но и другие горючие газы, например природный и нефтяной газы, водород, а также жидкое топливо – керосин и бензин.

Газокислородная резка с качеством и производительностью превышает много других способов резки, поэтому его широко применяют.

Важным является также способ резки кислородным копьем, который применяют при пропиливании металла в металлургических печах, создании отверстий в бетонах и др. Резку кислородным копьем выполняют с помощью трубки из малоуглеродистой стали, в которую к месту резки подают кислород. Сначала место резки и конец трубки подогревают пламенем газосварочного паяльника, а затем в трубку подают кислород. Когда конец трубки загорится, его прижимают к месту резки и процесс резки осуществляется за счет сгорания металла трубки и изделия в струе кислорода.

Дуговая резка

Для разрезания стали толщиной 6…50 мм используют электроды диаметром 4.. 5 мм и силу тока 300…400 А. Покрытие этих электродов изготавливают из компонентов,

богатых на кислород (магниевая руда, оксиды железа), а также из компонентов, которые способствуют активному газообразованию (древесная мука, целлюлоза электродная и др.)

Универсальные инжекторные резаки

Одним из современных способов резки толстых листов металла является использование инжекторной резки. Инжекторный резак состоит из ствола и наконечника. Инжекторное устройство резака является такимже как и устройство горелки.

Мундштуки должны быть особо ответственными деталями резаков. На сегодня все мундштуки изготавливают из бронзы БрХ0,5.

Мундштуки выпускают с кольцевым пламенем (рис. а) и многосопловые (рис. б).

а — щелевые; б — многосопловые: 1 — подогревающем пламени, 2 — режущий кислород чистый

Требования к резакам

Согласно ГОСТ 5191-79Е, резаки, которые предназначены для разделительной резки кислородом (толщиной металла, подвергающаяся разрезанию), подразделяются на следующие мощности:

• малой мощности могут резать металл 5 мм и более до 100 мм;
• средней мощности могут резать металл 8 мм и более до 200 мм;
• большой мощности могут резать металл 10 мм и более до 300 мм.

Резка металла 3 мм до 100 мм толщиной возможна также с помощью вставных резаков. Следует помнить, что вставных резаков большой мощности не существует.

Каждый резак идет с мундштуками c размерами 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6.

В зависимости от типа и модели резака, сменные мундштуки разделяют:

• на составляющие (внешние и внутренние);
• моноблочные (неразборные).

Длина резаков согласно ГОСТ должна быть не более 700 мм.

Гильотинная резка

Гильотинная резка – это прямолинейное резания листового металла. Металл режется противоположными лезвиями двух ножей.

Во время резки подвижный нож движется по отношению к неподвижному с зазором, определяемым условиями резания.

Подвижный нож может быть выставлен под углом по отношению к недвижимому для того, чтобы резание происходило последовательно, с одной стороны к другой. Этот угол называется углом между ножами, уменьшает усилие резания, но увеличивает ход подвижного ножа.

Гильотина — это устройство которое состоит из станины с рабочим столом, системы прижима листа, верхнего и нижнего ножей и заднего упора. Задний упор обеспечивает нужный размер детали, которая отрезается.

Задний угол верхнего ножа незначительно влияет на усилие резки. При использовании 2-х лезвий с 4-мя режущими кромками нужны более повышенные усилия резания, чем тогда, когда верхнее лезвие установлено с небольшим задним углом (как правило, не больше 3°).

Угол между лезвиями существенно влияет на усилие резания и влияет на дефекты. Данный угол — не должен быть больше 3°.

Зазор между ножами — это перпендикулярная линия между ними. Чистота реза зависит от толщины листа. Если зазор слишком мал, наблюдается повышенный износ ножей, что предусматривает расходы на заточку инструмента. Если зазор слишком большой – металл сминается между двумя ножами. В результате мы получим конусновидный срез и пластические деформации в материале.

Общими недостатками гильотинной резки является: скручивание, саблевидность, сгиб и не прямолинейность кромки.

Гильотинные ножницы для резки толстого металла применяется для листов толщиной до 5 мм. Край получается ровным, но важно поддерживать зазор между лезвиями 0,03 мм.

Резкая кумулятивной струей

Один из основных методов резки металлов взрывом основывается на применении явления образования кумулятивных струй. Небольшие заряды используют для пробивания отверстий на большой глубине в трубах при добыче нефти и газа. Кумулятивные заряды также используют для разрушения крупногабаритных железобетонных массивов и каменных монолитов.

а — схема кумулятивного заряда;

б — схема формирования кумулятивной струи;

в — схема пробития преграды кумулятивной струей

Резка толстых металлов взрывом с успехом используют для обработки техники, отслужившая, крупногабаритных объектов, мостов. Причем в последнем случае эти операции можно проводить под водой. Данная технология, как и другие виды взрывной обработки, не требует дорогостоящего оборудования, а стоимость взрывчатых веществ относительно невелика.

Особенности резки толстых металлов

На обрабатываемость резанием толстых металлов влияют технологические условия его обработки. В первую очередь следует обратить внимание на жесткость технологической системы резания. Если жесткость системы снижена возникают вибрации, в результате действия которых, фактическая скорость резания возрастает за счет наложения скорости колебательного процесса режущей кромки инструмента. В зависимости от жесткости системы резки фактическая скорость может возрастать на 15…40%, заметно снижая устойчивость инструмента в процессе резания труднообрабатываемых металлов, которые очень чувствительны к изменению скорости резки. К возможностям повышения жесткости технологической системы можно отнести изменения схемы крепления детали, уменьшение вылета резца, увеличение жесткости инструмента, применения устройств гашения вибраций и тому подобное. Для толстых и труднообрабатываемых металлов необходимо искать такие сочетания режимных и других технологических факторов, которые способствовали бы улучшению пластичности обрабатываемого материала в сочетании с его нагревом в зоне резания.

Другое направление — дополнительная внешняя стимуляция (наложения ультразвуковых колебаний, введение электрического тока и тому подобное).

Физический механизм процесса толстых резания металлов, который основан на дислокационно-энергетических закономерностях пластического деформирования и разрушения, дает возможность объяснить природу некоторых известных методов улучшения обрабатываемости, например, нагрев обрабатываемого материала в процессе резания. Этот метод, как правило, приводит к уменьшению твердость труднообрабатываемых материалов. Процесс деформирования также облегчается счет роста роли термической активации преодоления дислокациями барьеров, развитие диффузионных процессов.

Как альтернатива значительного количества критериев можно предложить один общий или интегральный показатель обрабатываемости и оптимальности резки в виде удельного энергоемкости процесса, основанный на определении затраченной энергии на снятие единицы объема припуска. Применение энергетического критерия целесообразно реализовывать для практических задач оптимального назначения технологических условий резания деталей.

Энергия на пластическое деформирование зоны резания распределяется неравномерно и зависит от режимов резания и геометрии инструмента. Наибольшие затраты приходятся как правило на деформацию металла выше поверхности среза (95% и более работы пластического деформирования).

Отсюда можно сделать вывод: для улучшения обрабатываемости достаточно уменьшить твердость слоя металла, который снимается.

Улучшение обрабатываемости металлов и сплавов до или во время обработки является важным эффективным средством управления процессом резания, а также средством достижения минимизации энергозатрат.

Управляя обрабатываемостью, можно назначать такие условия резания, которые будут оптимальные со всех точек зрения: сопротивление стружкообразованию, стойкость инструмента, качество обработки.

В зависимости от толщины металла и формы обработки, кромки готовят обрезкой на ножницах, механической строгальным или газовой резкой. Наиболее распространено механизированная газовая резка (в заводских условиях) и ручное газовой резки (в условиях монтажа). После газовой резки поверхность заготовки требует механической обработки до удаления следов резки. А для некоторых сталей (мартенситно-ферритного класса) после газовой резки необходимо механическим удалить слой металла толщиной как минимум 1-2 мм, поэтому перед резанием необходимо предусмотреть припуск. Для обработки высоколегированных сталей применяют пламенную и воздушно-дуговую резку.

• Существует множество видов разделки кромок:
• Стыковое соединение без разработки кромок;
• Стыковое соединение с двухсторонней симметричной обработкой кромки или соединение с К-образной разделкой;
• Стыковое соединение с односторонней разделкой одной кромки;
• Стыковое соединение с односторонней симметричным разделкой двух кромок или соединения с V-образным разделкой кромок;
• Стыковое соединение с двусторонним симметричным обработкой двух кромок или соединения с Х-образным разделкой кромок;
• Стыковое соединение с односторонним симметричной разделкой двух кромок под разными углами. Как правило, применяется при сварке трубопроводов с толщиной стенки от 10 мм и выше.

Для изготовления деталей особо ответственных конструкций с кромками определенной конфигурации применяют токарные станки, труборезы и другое механическое оборудование. Также можно воспользоваться ручными механическими фрезами и абразивными машинками, если конструкция не является особенно ответственным или ее габариты позволяют прибегнуть к обработке такого вида.

Для получения заготовки, готовой к сборке, необходимо выполнить ее очистки для устранения неровностей, образовавшихся в процессе проката, и транспортировки.

Зачистку выполняют до сборки узла механически или химически. Ниже показаны участки поверхности деталей, требующих очистки:

Во время проведения этого вида огневых работ могут наблюдаться хлопки и обратные удары пламени, что могут привести к разрыву шланга и возникновения пожара.

Обратные удары возникают при условиях:

• перегрева мундштука;
• попадание горючего в кислородные шланги;
• если скорость истечения горючей смеси из мундштука становится меньше скорости горения;
• ослабление накидной гайки мундштука или камеры смешения.

Воспламенение и взрыв кислородного шланга в случае обратного удара происходит, если в кислородную трубку и шланг попадает жидкое топливо.

При изготовлении металлоконструкций из цветных металлов возникает необходимость их резки. Если выполнение прямолинейных и некоторых криволинейных срезов может быть достигнуто механическими методами в холодном состоянии и не вызывает трудностей, то резка металла большой толщины, изготовление фасонных деталей, отверстий, поверхностной обработки всегда связано с использованием тепловых методов резки.

Плазменная резка сопровождается сильным шумом, который в сочетании с ультразвуковым эффектом является опасным для обслуживающего персонала.

В настоящее время одной из наиболее современных технологий резки различных материалов является лазерная технология. С помощью сфокусированного лазерного луча высокой мощности, управляемого с помощью ЧПУ, можно резать практически любой материал, в том числе различные марки нержавеющей стали. В процессе резки металл расплавляется, испаряется и выдувается струей газа, благодаря чему возможно получить узкие резы с минимальной зоной нагревания, при этом как такового механического воздействия на обрабатываемую поверхность не оказывается, поэтому возможные деформации металла сводятся к минимуму.

В результате, при использовании лазерного луча достаточной мощности, достигается высокая производительность резки металла в сочетании с высоким качеством поверхности реза. Использование в процессе лазерной резки металла управления ЧПУ позволяет осуществлять резку по сложным контурам плоских или объемных заготовок и деталей.

Применение газо-лазерной резки металлов в промышленности увеличивается каждым годом, однако следует учитывать тот факт, что, в сравнении с традиционными технологиями резки стали, стоимость лазерных станков для резки металла все еще достаточно высока, поэтому процесс лазерной резки экономически целесообразен только в случаях, когда использование традиционных способов, таких как резка металла на гильотине или ленточно-пильном станке, трудоемко либо невозможно.

Компания «Металло Промышленный Холдинг» предлагает услуги лазерной резки металла в Москве с использованием оборудования на основе твердотельных и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсных режимах. Мы располагаем собственным цехом с промышленными станками для выполнения качественной лазерной резки и раскроя листового металла различных марок.

Преимущества лазерной резки металла

Резка металла на большой мощности сфокусированным световым лучом позволяет выполнять обработку заготовок быстро и качественно.

Причем оборудованию доступен покрой высокой сложности. Считывание чертежей заказчика с помощью компьютера позволяет оптимально разместить детали на листе. Место среза не имеет заусенцев, других дефектов и не требует дополнительной обработки.

Важнейшие преимущества резки лазером:

• технология лазерной резки имеет ряд существенных преимуществ перед другими традиционными способами;
• высокая скорость реза тонколистовой стали;
• экономный расход сырья;
• значительная экономия при выпуске мелкосерийных партий продукции, так как не нужно изготавливать форы для прессования или литья;
• использование ЧПУ позволяет достигать высокой точности при минимальных погрешностях, при этом достаточно всего лишь адаптировать чертеж в специальной программе;
• возможность без проблем осуществлять резку материалов из твердых сплавов;
• доступная стоимость.

Лазерный резак с легкостью разрежет трубу, уголок, а также вырежет металл по сложному рисунку. Причем себестоимость операции намного ниже, конструкцию не требуется нагревать, оказывать длительное механическое воздействие и выполнять дополнительную обработку места рассечки.

Виды материалов для лазерной резки

Компания «Металло Промышленный Холдинг» предлагает вам лазерную резку в собственном цеху таких материалов, как:

• алюминий и его сплавы
• углеродистая и легированная сталь в листах или заготовках;
• нержавеющая сталь;
• черная сталь;
• медь;
• латунь;

Выгоды сотрудничества с компанией МПХ

Такая услуга, как лазерная резка металла, является одной из самых востребованных операций. Что привлекает клиентов «Металло Промышленный Холдинг» заказывать данную услугу? Наличие в МПХ специального оборудования с волоконным лазером позволяет выполнять работы с высокой точностью и быстротой. В сравнении со стандартным процессом скорость резки возрастает до 5 раз. Высокая чистота реза избавляет от дальнейшей обработки краев детали шлифованием.

Стоимость лазерной резки металла

Минимальная стоимость заказа на услуги лазерной резки составляет от 5000 рублей. Для привлечения клиентов на постоянной основе на нашем предприятии разработана система льготных цен, а так же установлены выгодные расценки на партии большого объема. Срочные заказы, исполнение которых требуется в пределах 24 часов, выполняются с наценкой 50%.

Цена лазерной резки металла за 1 погонный метр рассчитывается с учетом следующих параметров:

• сложность контура;
• размер, вес заготовки;
• количество деталей;
• дополнительные операции.

Стандартна резка осуществляется по прайсу.

Толщина листа, мм	до 100 м.п., руб/м	от 100 до 500 м.п., руб/м	более 500 м.п., руб/м
Черный металл, конструкционная сталь
0,7 – 0,8	30	25	22
1 – 1,2	32	26	23
1,5	33	30	26
2 – 2,5	39	37	34
3	41	39	36
4	50	48	45
5	58	53	51
6	67	65	62
8	78	74	72
10	92	89	85
12	188	179	168
16	305	288	277
20	450	435	422
Нержавеющая сталь, алюминий, цветные металлы
0,7 – 0,8	44	35	33
1,0 – 1,2	47	37	35
1,5	55	47	45
2,0 – 2,5	65	58	56
3	100	80	77
4	145	95	91
5	155	110	107
6	188	145	141
8	300	225	200
10	550	500	400

* Все цены указаны в рублях включая НДС, без стоимости материала.

** Указанные цены являются справочными и могут быть изменены в зависимости от сложности контура, количества врезаний, объемов исполнения.

Требования к чертежам для лазерной резки

Для предоставления услуг по лазерной резке металла принимаются файлы практически любых форматов, в том числе картинки, однако для минимизации времени конвертации предпочтительны файлы форматов .dwg (AutoCAD) и *.dxf. На листе проекта не предусматривается дополнительной информации кроме непосредственно контуров линии резки, без осевых, размерных линий, каких-либо шапок. Название файла должно включать:

• наименование, номер детали;
• материал изготовления;
• толщину;
• количество деталей.

Допускается доработка нестандартного чертежа до допустимого норматива (стоимость работы инженера 700 руб./час).

Резка — одна из самых обычных операций по обработке металлических заготовок.

Но тут сразу возникает вопрос: как и чем режут металл?

Металл можно резать механическим или термическим путем.

Принято различать две основных группы способов резания:

1. Механические — распилка, резка ножницами и т. д.
2. Термические, базирующийся на использовании струи какого-либо вещества — газа, воды и т. д.

Механические способы

В основе классификации механических способов резания обычно лежит ответ на вопрос: чем резать металл?
Разрезание ножовкой и ножницами по металлу

Разрезание ножницами: а) разрезание листа на полосы; б) разрезание листаножницами.
Вырезание круглой формы: в) неправильно; г) правильно

В домашних условиях металл обычно режут обыкновенной слесарной ножовкой. Процесс этот является достаточно трудоемким. Он значительно упрощается, если в распоряжении есть механическая ножовка.

В отличие от ножовок, существует достаточно много видов ножниц по металлу:

1. Ручные ножницы позволяют разрезать относительно тонкий листовой металл. Они позволяют делать это быстро и точно, правильно следуя линии реза. Можно выделить несколько типов ручных ножниц: пальцевые, силовые, стуловые, рычажные, для криволинейного реза.
2. Шлицевыми ножницами осуществляют как прямолинейную, так и криволинейную резку. Они позволяют резать металл в ограниченном пространстве, сохраняя при этом высокое качество реза. Приводятся в действие электродвигателем.
3. Гильотинные ножницы могут разрезать металл с высокой точностью. Основные преимущества — отсутствие дефектов, высокая точность резания, сохранность внешнего покрытия разрезаемого материала.

Типы гильотинных ножниц:

Ручными ножницами можно резать относительно тонкий лист металла.

1. Ручные ножницы. Главный недостаток — развиваемое усилие недостаточно для резки, если металл очень прочный.
2. Механические ножницы. Приводятся в действие электродвигателем, поэтому производительность значительно выше, чем у ручных гильотин.
3. Ножницы с гидравлическим приводом. Обеспечивают очень высокую точность работы. К тому же их можно оснащать ЧПУ, позволяющим заметно увеличить их производительность за счет сохранения в памяти типовых параметров разрезов.

Сабельные и дисковые пилы, углошлифовальные машины

Сабельные пилы по принципу действия похожи на электролобзик. Внешне выглядят как электродрель, только вместо сверла — выдвинутая вперед пила длиной от 10 до 35 см, совершающая возвратно-поступательное движение. Обычно пила питается от сети, но выпускаются и аккумуляторные варианты.

Для точного и быстрого резания металла применяют сабельные пилы.

Для разных видов работ применяются различные виды пильных полотен. Они легко меняются, подобно сверлам в электродрели. Система крепления надежная и рациональная. Зная, с чем предстоит работать, можно правильно выбрать соответствующую пилку. Например, чем больше кривизна разреза, тем уже должно быть полотно.

Для работы с сабельной пилой нужны навык, твердая рука и хороший глазомер.

Проще работать дисковыми пилами. Их режущие диски обычно изготовляют из твердого высоколегированного сплава или специальной быстрорежущей стали. Предназначены пилы для резки разнообразных металлических профилей, изготовленных из самых различных металлов и сплавов, обеспечивают узкий пропил, малое количество стружки.

Чтобы правильно выбрать пилу, следует особое внимание обратить на распиловочный круг, в частности на его диаметр. Чем он больше, тем больше возможности инструмента. После выполнения распила обычно требуется дополнительная обработка по удалению острых кромок. К минусам следует отнести довольно большие габариты и достаточно высокую стоимость.

Дисковой пилой можно пилить медь, алюминий и другие цветные металлы.

Большинство потребителей даже и не подозревает, что «болгарка» — это углошлифовальная машина. Дело в том, что это чудо техники родом из Болгарии, а наши люди длинных названий не любят. В большинстве случаев болгарка, оснащенная диском для распила стали, прекрасно заменяет дисковую пилу по металлу, хотя, судя по названию, изначально она предназначалась для шлифовки.

Сегодня очень многие используют ее именно как пилу, а не для шлифования, хотя современной болгаркой можно и резать, и зачищать, и полировать, и т. п. Причем резать и шлифовать можно практически все материалы. Главное — покупать различные инструменты не нужно. Для различных материалов и работ приобретаются лишь разные расходные материалы, а сама машина нужна только одна.

Термические способы

Способы резки, относящиеся к этой группе, можно разделить на такие виды: газовая и газоэлектрическая резки металлов.

В этих способах резки нагрев металла осуществляется газовым (кислородным) пламенем, а источники электроэнергии не используются. Различают три основных способа такой резки:

Кислородная резка металла предусматривает его нагревание. кислородная горячая струя режет металл и удаляет оксиды которые там возникают.

1. Кислородная. При этом способе металл в зоне реза сгорает в кислородной струе, ею же выдуваются образовавшиеся оксиды.
2. Кислородно-флюсовая. В область разреза поступает порошок-флюс, который облегчает процесс резки благодаря химическому, термическому и абразивному воздействиям.
3. Кислородно-копьевая. Высокая температура создается за счет сгорания так называемого копья — трубки, через которую продувается струя кислорода.

Основные преимущества этих способов:

• низкая стоимость;
• можно резать толстый слой металла.

• большой расход металла;
• низкая точность;
• необходимость дополнительной обработки деталей;
• малая скорость резки;
• большая толщина реза;
• термическая деформация металла.

При газоэлектрической резке металл нагревается за счет источника электроэнергии, а расплав из зоны реза удаляется газовой струей. Существует два способа этой резки:

1. Воздушно-дуговая — жидкий металл из зоны плавления удаляется струей сжатого воздуха.
2. Кислородно-дуговая — нагретый в пламени дуги металл сгорает в поступающей струе кислорода, ею же выдувается.

Применяется в основном для исправления дефектов сварных швов. Главный недостаток — науглероживание места разреза вследствие сгорания угольных электродов.

Плазменная резка на сегодняшний день самый совершенный, быстрый и экономически эффективный способ резки металла.

Весьма перспективный и быстро прогрессирующий метод. Разрезаемый металл плавится струей плазмы — ионизированного газа с температурой в десятки тысяч градусов. Плазменная струя создается в особом устройстве — плазмотроне — из обычной электрической дуги за счет ее сжатия и вдувания в зону реакции плазмообразующего газа. Две основных схемы обработки:

1. Резка плазменной струей. При этом способе дуга возникает между электродом и наконечником плазмотрона. Обрабатываемая деталь в электрическую цепь не включена.
2. Плазменно-дуговая — дуга возникает между неплавящимся электродом из тугоплавкого материала и разрезаемым металлом. Эффективный и более часто применяемый метод.

Преимущества плазменной резки в сравнении с газовыми способами:

• высокая скорость резки;
• универсальность применения;
• возможность резать с высокой точностью и качеством;
• отсутствие необходимости в дорогостоящих газах;
• возможность вырезания деталей сложной формы;
• безопасность и экологичность.

• дороговизна и сложность оборудования и его техобслуживания;
• невозможность резки заготовок толщиной более 80-100 мм;
• ограниченный угол отклонения реза от перпендикулярности;
• повышенный уровень шума.

Остальные термические методы вследствие ряда причин, из которых основная — высокая сложность и стоимость оборудования, пока широкого распространения не получили. Ограничимся лишь их перечислением:

• гидро- и гидроабразивная резка;
• лазерная и газолазерная резка;
• метод электрической эрозии;
• криогенная резка.

Резюмируя все вышесказанное, можно сделать вывод: способов и видов оборудования для резки металлов очень много. Правильно выбрать наиболее подходящие способы можно, лишь взвесив множество факторов, прежде всего финансовые возможности.