Термическая резка металла способы
Эта группа способов базируется на плавлении разрезаемого материала по определённому объёму или линии. Термическая резка используется не только для резки, но и для подготовки краёв листа под сварку, вырезки проблемных участков сварного шва и отверстий для арматуры.
Лазерная резка
Рез осуществляется лазером, способным разделять лист на части. Лазер обладает направленностью, когерентностью. Первое качество выражается в концентрации всей силы луча на малом участке пространства и концентрации на нем мощности, в тысячи раз превышающей таковую у луча прожектора. Второе качество проявляется в наличии волновых процессов, протекающих в луче согласованно и приводящих к резонансу, который усиливает мощность луча. Третье качество, монохроматичность, проявляется в единой длине волны луча. Эти качества наделяют луч создавать на малом участке мощность, достаточную для плавления и разделения листа.
Воздействие лазерного луча приводит к нагреву до температуры плавления, а затем температуры кипения. Плавящиеся слои повышают температуру нижних слоёв, затем испаряются.
Резать металл можно двумя способами: как плавлением, так и испарением. Чаще всего применяется первый способ, поскольку второй ведёт к значительным затратам и годится лишь для самых малых толщин. Для увеличения толщины и снижения энергозатрат в участок работы подаётся вспомогательный газ для лазерной резки, удаляющий продукты разрушения и выбираемый в зависимости от вида раскраиваемого металла.
Лазерная резка металла позволяет практически полностью избежать деформации материала, получить ровные и качественные швы шириной до 1 мм. Благодаря этому можно применять лазер в резке практически любых металлов, в том числе с низкой жёсткостью и повышенным риском деформации. Оптимальная толщина, при которой удастся обеспечить быстроту работы и точность, составляет 10 мм. Материалы толщиной 20 мм и выше резать лазером затруднительно.
Плазменная резка
Лист плавится под воздействием тепловой энергии, выделяемой сжатой плазменной дугой и удалении расплава плазменной струёй. Обычная дуга сжимается и наполняется плазмообразующим газом, после чего она становится плазменной дугой.
В таблице ниже представлены металлы, разрезаемые с применением плазменного типа резки.
| Металл | Макс. Толщина, мм |
|---|---|
| Сталь (легированная, углеродистая) | 50 |
| Медь | 80 |
| Чугун | 90 |
| Алюминий и сплавы на его основе | 120 |
Плазменно-дуговая резка
Этот вид резки металла основывается на горении дуги между листом и электродом. Плазменная струя получается из плазмообразуюшего газа и повергающегося под её воздействием нагреву и ионизации. В резе задействованы плазма столба и факел из него, а также приэлектродное пятно дуги.
Резка плазменной струёй
Здесь горение дуги происходит между электродом и наконечником плазмотрона. Разрезаемый материал не входит в электромагнитную цепь. Для реза используется плазменная струя, формируемая из плазменного газа и выходящая из плазмотрона.
Более эффективен первый вариант, и именно он используется чаще.
Техника плазменной резки
Вначале резак ставят на наименьшем расстоянии к краю листа, после чего включают его. Начинать резку можно будет после поочерёдного зажжения дежурной и режущей дуг. В процессе резки сохраняется постоянное расстояние между торцом и материалом. Дуга направляется вниз под прямым углом, резак двигают медленно вдоль линии разреза. Мастер должен увидеть с обратной стороны искры, если их нет, значит, материал насквозь не прорезан.
В состав плазмообразующего газа могут входить:
- Гелий;
- Аргон;
- Азот;
- Аммиак;
- Воздух;
- Вода;
Азот чаще всего применяют для резки металлов толщиной до 2 см. Если толщина от 2 до 10 см, основой газа выступает смесь из азота и водорода. Толстые листы (свыше 10 см) раскраиваются плазмой на основе смеси из аргона и водорода.
Газокислородная резка
Состоит в том, что на разогретую поверхность листа направляется струя чистого кислорода, в результате чего металл сгорает и выдувается струёй из участка реза.
Этапы резки:
- Подготовка поверхности, с которой удаляются посторонние примеси. Удаление окалины особенно важно, поскольку она создаёт препятствие пламени и кислородной струе. Чтобы её убрать, лист предварительно обдают пламенем резака. Делать это нужно по линии реза со скоростью резки.
- Нагрев материала пламенем резака до уровня воспламенения в кислороде. Пламя образуется в результате сгорания горючей смеси с кислородом.
- Подача чистого кислорода с давлением 12 бар. Собственно резка с движением резака по линии реза
- Струя вытесняет окислы, которые в свою очередь повышают температуру и окисляют следующий слой.
Применяют кислород для резки металлических сплавов, но не используют для резки меди, латуни, алюминия, нержавеющей стали, бетона и железобетона, цветных металлов толщиной порядка 2000 мм. Ширина реза до 10 мм.
Кислородно-флюсовая резка
Для резки чугуна, легированной стали, цветных металлов, которые сложно резать обычной кислородной резкой, применяется данный тип. Его отличием является подача флюсового порошка на основе железа.
Флюсовый порошок при горении даёт тепловой эффект, способствующий плавлению тугоплавких оксидов в зоне реза, при этом кромки не подвергаются значительному расплавлению.
Оксид железа FeO, образующийся во время горения флюса, способствует образованию оксидов металла, которые легче плавятся, и обеспечивают доступ кислорода к неокисленным частям листа.
Резка кислородным копьём
Копье разогревается до 1400 градусов Цельсия внешним источником нагрева, после чего оно воспламеняется и разогревается до 2000 градусов. Копье прикладывают к прожигаемому материалу, углубляют в него. Давление кислорода повышается до требуемой величины, а копьём вращают и совершают возвратно-поступательные движения. Угол вращения до 15 градусов, амплитуда до 20 см. Между копьём и стенкой отверстия образуется зазор, в который выводятся образуемые шлаки.
Этот тип резки отличается низкой производительностью. Нужно израсходовать довольно много кислорода, а копьё пройдёт довольно малое расстояние.
Гидроабразивная резка
Материал разрезается высокоскоростной струёй воды с добавлением абразива. Вода сжимается под давлением 4000 атмосфер и пропускается через очень узкое отверстие (до 1 мм). В результате скорость струи превышает скорость звука в 4 раза, что само по себе наделяет её режущими свойствами.
Сжатая вода проходит сначала через сопло, где она собирается в тонкую струю (0,2 мм) затем в смеситель, где смешивается с абразивом. Получившийся раствор попадает в твердосплавное сопло диаметром 1,2 мм, откуда со скоростью 1000 м/сек попадает на металл и разрезает его.
Струёй сжатой воды с добавлением абразива можно разрезать почти любой материал, при этом полностью избежать механических или термических деформаций. Струя воздействует с силой до 100 Н, а температура в месте реза не превышает 90 °С. Гидроабразивная резка является экологически безопасным видом производства, не выделяются никакие газы или вредные вещества. Полностью исключена опасность взрыва или пожара. Водную струю можно использовать для резки материалов с большой толщиной (порядка 300 мм) и объёмных изделий. Гидроабразивным способом режутся металлы, которым из-за высокой теплопроводности и неспособности поглощать лазер не подходят другие виды резки: латунь, алюминиевые сплавы, медь.
Механизированные и ручные способы резки металла
Старейшие способы резки листового металла, появившиеся раньше высокоточных технологий. Заключаются в применении механических приборов, непосредственно контактирующих с разрезаемой поверхностью.
Резка дисковой пилой
Дисковая пила оснащена стальным зубчатым диском, что сближает её с обычной циркулярной пилой. Ей можно раскраивать любой металл, в том числе сталь, сплавы, цветные металлы. Чаще всего пилой раскраивают толстые трубы и крупный профиль. Станок с дисковой пилой долговечен, удобен и обеспечивает высокую точность, его можно приобрести в любом специализированном магазине. Однако пила требует от мастера значительной физической силы и реза под углом. Пилой можно разрезать листы толщиной до 100 мм, а в процессе реза теряется до 6 мм толщины профиля. Также этот способ отличается низкой скоростью резки.
Ленточная пила
Ленточная пила — большое продолговатое замкнутое кольцо с зубьями по одному краю - является режущим инструментом ленточнопильного станка, к которому также устанавливаются два шкива и вращающий их электромотор. Материал инструмента — углеродистая сталь или сплав.
С помощью этого способа можно резать любой материал толщиной до 200 мм с высокой точностью и качеством кромки. Потери минимальны, угол резки до 60 градусов. Ленточная пила позволяет выполнить прямую и фигурную резку. На рынке представлен широкой ассортимент пил.
Электрический лобзик
Лобзик — это электрический ручной инструмент, состоящий из электродвигателя и корпуса, к которым под прямым углом в посадочном отверстии крепится пильное полотно. Вверху инструмента расположена грибовидная или D-образная рукоять, а внизу опорная подошва. В стационарных моделях рукояти нет, а платформа расположена в верхней части.
Достоинства резки лобзиком — удобство, производительность. Как и дисковую пилу, лобзик можно легко купить в профильном магазине. К недостаткам относятся ограниченная толщина, доступная для резки и необходимость резать металл полностью вручную, что неприаемлемо
Гильотина
Инструмент для резки, состоящий из ножниц и рабочего стола. Позволяет делать ровный разрез с ровными краями без заусенцев. Этот способ отличается высокой производительностью и низкой ценой работ. Недостаток метода — ограничения на работу со сложными деталями и толщину раскраиваемого материала (до 20 мм).
Все механические способы исключают "обратный удар", являющийся частым явлением для газокислородной резки. Однако все инструменты механической резки оснащены острыми элементами, что требует неукоснительного соблюдения техники безопасности.
В конечном итоге, выбор способа резки зависит от стоящих перед вами задач, объёмов производства и возможностей. Если разовые, штучные изделия можно изготовить ручным способом, то для серийного производства потребуется автоматизация и стандартизация процессов.
Также к механическим способам резки можно отнести токарные и фрезерные работы по металлу. Но это отдельная группа работ, которая заслуживает полноценной статьи.
Мы работаем с металлом не одно десятилетие и можем организовать полный цикл работ по производству металлоизделий и конструкций.
