Типы резки металла

Процесс резки подразумевает разделение металла на части произвольного размера либо детали заданной формы. Промышленные методы делятся на две категории:

• с применением механики — рубка на гильотине, штамповка и вырубка на координатно-пробивных станках;
• с применением термического или струйного источника — плазменного, лазерного, кислородного, гидроабразивного.

У каждой из перечисленных технологий есть плюсы, минусы и рекомендованные области применения. При подборе метода в первую очередь учитываются основные характеристики заготовки: химический состав, уровень электропроводимости, термостойкость, хрупкость и прочность. Главная задача — получить изделия с заранее известными параметрами без потери исходных свойств материала.

Параметры процесса

Технологи выделяют 10 аспектов, характеризующих идеальный метод резки:

• повышение скорости обработки без потери качества;
• чистый срез без деформаций и остаточных следов;
• вариативность толщины металла;
• стойкость режущей оснастки;
• опция обработки загрязненных поверхностей;
• создание криволинейных контуров;
• изменения профиля разреза;
• совмещение с другими операциями (например, со снятием фаски);
• простая перенастройка оборудования;
• экономичный раскрой.

Способа резки, который бы удовлетворял полному списку требований, пока не изобрели. Но для решения конкретных задач достаточно подобрать технологию, отвечающую максимальному количеству заданных параметров.

Механические способы

Механическая обработка остается востребованной во многих производственных сферах. К ее плюсам относят отсутствие термического воздействия, функцию резки перфорированных листов и стабильное соотношение «цена-качество». Размерный ряд и конфигурация деталей ограничены габаритами станков, поэтому «механику» чаще всего применяют для простых операций.

Основные методы механической резки

Современные технологии

Наиболее востребованы способы, которые позволяют выпускать максимальное количество заготовок со стабильным качеством в сжатый период времени.

Лазерная резка

Воздействие на материал производится при помощи сфокусированного луча. В роли резака выступают твердотельные или газовые лазеры.

Преимущества лазерной резки:

• Принцип «летающей оптики» исключает сдвиги листа при раскрое.
• Выпуск изделий со сложной геометрией.
• Детали обрабатываются с микронной точностью.
• Управление процессом производится в автоматическом режиме.

Лучше всего поддаются обработке металлы с низкой теплопроводностью, в остальных случаях может образовываться грат. К минусам лазерной резки относится ограничение по габаритам и толщине материала (до 20 мм), непостоянная скорость.

Плазменная резка

В процессе задействован высокоскоростной плазменный поток с температурой около 20 000 градусов. Технология наиболее эффективна при обработке алюминия толщиной до 120 мм, меди толщиной до 80 мм, чугуна толщиной до 90 мм и стали толщиной до 50 мм.

Преимущества плазменной резки:

• Отсутствие наплывов и перекаливания.
• Проведение фигурного раскроя.
• Минимальное воздействие человеческого фактора.
• Опция обработки загрязненного материала (с остатками краски, ржавчины и т.п.).

Экстремальные температуры влияют на качество кромки деталей. Из-за высокой твердости края последующая обработка занимает больше времени. При этом окалина отсутствует, а размер зоны с цветами побежалости минимален.

Кислородная резка

Технология основана на процессе интенсивного окисления металла в заданной области и последующем «вымывании» образовавшего оксида струей кислорода. Метод подходит для металлов, температура плавления которых превышает температуру воспламенения в кислороде.

Преимущества кислородной резки:

• Опция проведения поверхностной обработки.
• Одновременный раскрой различных видов сортового проката.
• Разделительная резка любого уровня сложности.

Основным минусом технологии является выгорание полосы металла. При толщине 60 мм этот показатель может достигать 10 мм. Неравномерный нагрев приводит к искажению геометрической формы заготовки. Следовательно, метод не подходит для «ювелирной» обработки.

Гидроабразивная резка

Сердцем системы является насос сверхвысокого давления (до 6000 бар). Вода с примесью абразива проходит сквозь сопло диаметром 0,1 мм и образует тончайшую сфокусированную струю, которая способна разрезать сталь толщиной до 30 см. Скорость резки миллиметрового листа может доходить до 2,7 м/мин.

Преимущества гидроабразивной резки:

• Холодная обработка не меняет физико-химические свойства металла.
• Нарезка материала под любым углом.
• Пожарная безопасность, отсутствие вредных испарений.
• Кромка высочайшего качества.

К явным минусам можно отнести высокие эксплуатационные расходы и шум во время работы.

В последнее время на рынке появилось оборудование для криогенной, ультразвуковой и электроимпульсной резки. Эти технологии открыли новые возможности для точной обработки толстых металлов. Перечисленные методы пока не нашли широкого применения из-за высокой стоимости оборудования и сложности управления.