Раскройка металла своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Резка металла - процесс деления металлического листа, трубы или отливки на отдельные части с помощью ручной, механической и термической операции.

Одним из вариантов резки металла является операция раскроя заготовки. В этом случае готовое изделие имеет размеры и конфигурацию, указанные в чертеже.

Гидроабразивная резка металла

Этот метод один из первых начал использоваться для раскроя металла. Заготовки заданной формы вырезали из металлического листа струей воды, смешанной с абразивом и подаваемой под давлением до 5000 атмосфер.

Метод имеет ряд ограничений по марке металлического сплава, толщине раскраиваемого листового материала, хотя позволяет выполнить раскрой деталей со сложной траекторией.

Для повышения производительности процесса существует возможность одновременного раскроя тонких листовых материалов в стопке из нескольких слоев.

Раскрой листового металла значительно ускорился, когда появилось оборудование для термической резки. Теперь для раскроя используют установки плазменной резки. Другой вариант оборудования для раскроя - лазерный станок. Функция раскроя, как правило, является одной из опций заложенной в программном продукте таких машин.

Высокоскоростной раскрой, выполняемый по программе, позволяет максимально выгодно расположить детали на листе, минимизирует отходы. При этом лазерный или плазменный автоматизированный раскрой безопасен, экономичен, не вредит экологии.

Резка металла: виды

В промышленном производстве применяют такие способы резки металла - листов, пластин, труб и прочего на части, заготовки:

ручная;
термическая резка;
механическая и ударная.

Каждому из этих способов соответствует своя технология, свои вид оборудования. Каждый процесс по-своему уникален, наделен своими преимуществами и недостатками. Рассмотрим основные способы резки металла подробнее.

Ручная резка металла

Труборезы, у которых рез выполняется дисковыми резцами-роликами из стали, используют для разрезания труб.

Скорость и точность работ, выполняемых вручную, полностью зависят от человека. Толщина разделяемого металла (особенно шлицевыми ножницами) ограничена.

Ручной метод малоэффективен, практически не эксплуатируется в промышленных масштабах. Главная сфера использования ручной резки - в быту.

Термическая резка металла

Применяют такие виды терморезки:

газокислородная;
лазерная;
плазменная.

Все эти методы являются бесконтактными, т.е. при работе между заготовкой и режущим инструментом нет непосредственного контакта. Заготовка разделяется с помощью струи газа, плазмы или луча лазера.

Газокислородная резка

В основу технологического процесса заложены свойство металла нагреваться, плавиться и выгорать в чистом кислороде при высокой температуре (более 1000 °C).

Перед началом технологической операции необходимо разогреть место реза до такой температуры, при которой происходит воспламенение материала. Эта операция разогрева выполняется за счет пламени резака. В качестве разогревающего газа чаще всего эксплуатируют ацетилен. Время прогрева зависит от толщины, марки и состояния обрабатываемой металлической поверхности. Кислород на этом этапе не используется.

После прогрева к операции добавляется кислород. Струя пламени, равномерно перемещаясь вдоль линии реза, прорезает полуфабрикат на всю толщину. Кислород, используемый в процессе, не только режет, но и удаляет окислы, которые образуются на поверхности разрезаемого листового полуфабриката.

Важный критерий для получения качественного реза - выдерживание одинакового расстояния между резаком и разрезаемой поверхностью на протяжении всей операции. Этого сложно добиться, если резка металла выполняется ручным газокислородным резаком. При автоматизированном процессе (скоростная, газокислородная с повышенным качеством, резка кислородом высокого давления) скорость резания увеличивается, а качество реза возрастает.

возможность разрезать заготовки большой толщины;
возможность резать титановые листы.

Отдельные недостатки газокислородной резки:

резке не поддаются цветные металлы типа алюминия, меди, а также высокоуглеродистые или хромоникелевые стали;
большая ширина реза, невысокое качество, образование окислов, наплывов,
невозможно работать с криволинейными поверхностями;
изменение физических свойств в области реза.

Лазерная резка

Эта технология подразумевает резку и раскрой металла посредством сфокусированного лазерного луча, получаемого при помощи специального оборудования.

Луч лазера сосредотачивается в определенной точке разрезаемой детали. Под воздействием тепловой энергии лазерного луча поверхность прогревается, закипает и испаряется. Луч плавно передвигается вдоль границы реза, разделяя металлическую заготовку на части.

Лазерная резка применяется для разделения металлов с низкой теплопроводностью. Ее используют при резке, раскрое тонких листов (от 0,2 мм), цветных металлов (алюминия, меди), нержавеющей стали, трубных изделий.

Уникальность метода: обрабатываются практически все металлы, металлические сплавы, неметаллы.

Ряд недостатков технологии резки лазером:

ограничение по толщине разделяемых изделий;
большие энергетические затраты в ходе процесса;
работу может выполнить только специально обученный персонал.

Плазменная

Эта технология подразумевает использование в качестве оборудования плазмотрон, в котором роль режущего инструмента выполняет струя плазмы.

Раскаленный ионизированный газ (плазма) с высокой скоростью проходит через сопло плазматрона. Плазма нагревает, расплавляет металл, а затем сдувает расплав, тем самым образуя линию раздела заготовки.

безопасность процесса;
высокая скорость;
незначительный ограниченный нагрев разрезаемой поверхности.

Недостатки данной технологии - высокая цена оборудования, необходимость в обучении персонала, шум при работе плазменных установок, ограниченность значений толщин обрабатываемого металла.

Механическая резка металла

Механическое разделение основано на прямом контакте обрабатываемого металла с режущим инструментом. Материал инструмента, как правило, тоже металл, но более высокой твердости.

Выделяют механическую резку с применением ножниц, пилы, резцов. Частным случаем механической резки выступает ударная (рубка). Ударная резка или рубка с помощью гильотины используется на стадии заготовительных работ.

Виды оборудования, используемые для механического разделения материалов:

ленточно-пильные станки (ЛПС);
гильотины;
дисковые станки;
токарные станки с установленными на них резцами;
агрегаты продольной резки.

Резка ленточной пилой

Разрезание материала ленточной пилой часто используется для разделения сортового, листового металла. Пила ленточная - основной узел на так называемом ленточно-пильном станке (ЛПС). Суть работы пилы ленточной такая же, как у обычной ножовки. Полотно пилы замкнуто в ленту большого диаметра, одна сторона которого имеет специальные зубья. Лента пилы движется непрерывно за счет вращения шкивов, подключенных к электромотору. Средняя скорость резки станка - 100 мм/мин. Материал для изготовления полотна пилы - углеродистая сталь или биметаллический сплав.

Достоинство метода: точность, доступность, невысокая цена оборудования, возможность выполнять не только прямой, но и угловой рез; малый процент отходов, так как ширина реза составляет всего 1,5 мм.

Современные модели ЛПС оснащаются электроникой и дополнительным оборудованием, с помощью которого можно включить станок в состав технологической линии.

Ударная резка металла на гильотине

Такой вид обычно именуют рубкой. Основная сфера применения рубки – разделение листового металла. Это может быть черный металл, различные виды стали – нержавеющая, оцинкованная или электротехническая сталь.

Метод основан на использовании механических приспособлений: ножниц, ножей для рубки металлического листа. Металлический лист размещают на рабочей поверхности гильотины. Закрепляют с помощью прижимной балки и выполняют операцию.

Уникальность метода состоит в том, что рубка (резка металла) происходит одномоментном ударом ножа по всей длине разрезаемой заготовки. В результате получается абсолютно ровный край без лишних кромок и заусенцев.

В промышленном производстве применяют три вида гильотин:

электромеханические;
гидравлические;
пневматические.

На некоторых производствах сохранились ручные гильотинные ножницы, где режущий механизм включается нажимом на педаль.

К недостаткам можно отнести шум при работе механизма, ограничение по толщине заготовки, разность ширины у отрезанных частей.

Резка на дисковом станке

Основное достоинство данного оборудования простота эксплуатации, компактность, универсальность.

Роль режущего инструмента играет диск с зубьями, защищенный кожухом. Диск крепится на поверхности рабочего стола, приводится в действие электродвигателем.

Резка дисковой пилой характеризуется высоким качеством среза, возможностью раскроя под углом, высокой точностью обработки.

Агрегат продольной резки - узкоспециализированное оборудование, которое эксплуатируется исключительно для продольного разделения металлической заготовки.

Процесс резания полностью автоматизирован. Оператор следит за процессом и управляет работой, находясь за специальным пультом.

Уникальность метода: возможность разделить листы на узкие элементы большой длины (ленты, полосы, штрипсы).

Общие недостатки, свойственные всем видам контактной резки можно сформулировать так:

режется только по прямой линии или под углом;
проблематично получить детали сложной конфигурации.

В современных технологиях находят применение новейшие способы разделения металла, в частности, криогенная (операция с использованием сверхзвукового потока жидкого азота).

Раскрой, резка металла - первичные заготовительные стадии обработки металлов и сплавов. Применение прямосторонних заготовок правильной формы, как конечного продукта металлообработки, ограничено. После раскроя механическими способами и газокислородной резкой детали передаются на механическую обработку. А вот используя термические операции лазерной и плазменной резки, можно получить детали, которые являются конечным продуктом. Это будут детали сложной конфигурации с прорезанными отверстиями, высечками и прочими элементами.

Стоимость раскроя

Цена на работы по раскрою, резке металла зависит от ряда факторов:

выбора технологии;
мощности используемого оборудования;
марки, толщины исходного сырья;
категории качества заготовок готовой продукции;
объема сырьевой партии.

Если предстоит работа с большим объемом сырья, то общая стоимость заказа может быть снижена за счет снижение значения стоимости расчетной единицы (килограмма, погонного метра).

Современный промышленный рынок предоставляет массу вариантов резки и раскроя сортового, профильного металла. Но основными критериями для определения исполнителя заказа всегда остаются качество работы, срок изготовления, стоимость выполняемых работ, дополнительные услуге по погрузке, транспортировке.

Фигурная резка металла осуществляется на станках, с которыми можно работать без специальных навыков.

Основными способами резки считаются плазменная, лазерная, гидроабразивная и гильотинная резка. Рассмотрим основные виды фигурной резки металла.

Лазерная технология

Лазерная технология является универсальной, так как дает возможность обрабатывать любые металлические сплавы, ведь на станке устанавливаются определенные параметры для каждого металла.

Главной особенностью лазерной резки является отсутствие контакта металла и режущего устройства.

Лазерная резка материала осуществляется тонким сфокусированным световым лучом, благодаря которому металлический лист нагревается и проплавляется насквозь.

Преимуществами лазерной резки являются:

отсутствие деформации материала;

возможность вырезания сложных контуров;

отсутствие последующей обработки.

Оборудование бывает твердотелым и газовым. Твердотелый инструмент довольно простой в управлении и использовании.

Лазерный стержень производится из неодимового стекла, обладающего способностью пропускать импульсный лучевой поток мощностью 6кВт.

В газовом станке установлена газоразрядная трубка вместо стеклянного стержня.

Трубка заполняется углекислым газом, азотом, гелием. Электроимпульсы активизируют молекулы газа, которые начинают излучать энергию, превращающуюся в направленный пучок.

Мощность некоторых моделей оборудования составляет 20 кВт. Такое оборудование отличается дороговизной.

Лазерная технология обработки листового металла дает возможность формировать любые сложные фигуры с минимумом отходов.

Благодаря точечному лучевому воздействию получаются гладкие и ровные кромки без неровностей не требующие дополнительной обработки.

Исключением для лазерной обработки является алюминий и сплавы алюминия с нержавейкой. Алюминий плохо поддается лазерной резке в связи с его отражающей способностью.

Плазменная технология

Фигурная плазменная резка листового металла дает возможность обрабатывать плазмой материал толщиной до 10 см.

Различные покрытия, ржавчина, загрязнения не снижают качество резки. Принцип работы следующий: в сопло плазмотрона подается газ под давлением.

Под действием электроимпульсов газ становится плазмой и образуется электрическая дуга между режущей головкой и стальным листом.

Резка осуществляется за счет струи плазмы. Основой метода является воздушно-плазменная дуга постоянного тока прямого действия.

В процессе резки плазмой металл раскаляется до 30000°.

К достоинствам плазменной резки можно отнести:

высококачественный и чистый разрез;

отсутствие высокотемпературного воздействия, приводящего к деформации материала;

По сравнению с резкой лазером, плазменная технология более производительная, менее затратная, имеет больший диапазон обрабатываемых материалов. Плазмой можно резать металл толщиной до 150 мм.

К недостаткам плазменной резки можно отнести большую ширину резки, которая способна увеличиваться пропорционально силе тока плазменной дуги, а также конусность кромки, которая образуется из-за формы плазменной струи.

Плазменная резка является самой востребованной для вырезания фигур, так как сочетает в себе основные критерии по соотношению цена-качество.

Гидроабразивная технология

Гидроабразивная резка – это технология обработки тонкой высокоскоростной струей воды с добавлением частиц абразивного материала – абразива.

Оборудование для такой резки позволяет работать не только с металлом, но и с пластмассой, деревом, керамикой.

Следует отметить, что данным способом можно работать с любым металлом, не подверженным коррозии.

На станке есть возможность настроить глубину резки, что особенно актуально, когда требуется резка до определенной толщины, а не насквозь.

Процесс гидроабразивной резки происходит следующим образом: вода под давлением подается в смесительную камеру, в которой вода смешивается с абразивом.

Затем через твердосплавное сопло смесь подается на место среза. После чего струя гасится водой из специального резервуара.

Температура во время резки не превышает 90°.

Достоинствами данной технологии являются:

отсутствие деформации материала из-за низких температур резки;

возможность разрезания металлов толщиной до 3 см, иных материалов – толщиной до 10 см;

универсальность оборудования, подходящего для резки большого количества материалов;

наличие оборудования, способного работать автономно, без человека.

Однако резка гидроабразивом имеет и недостатки, которые касаются не самой технологии, а оборудования:

Появление конусности. Срез металла вырезается неровно, а в виде воронки. Устранить конусность можно специальным оборудованием:
Неизменная скорость. Скорость является одинаковой и для тонкого, и для толстого металла, что влечет за собой большие энергозатраты.

Резка ножницами

Ножницы по металлу довольно часто используются для фигурной резки металла.

Ножницы способны разрезать металл толщиной до 1 мм. Ручной инструмент представляет собой два режущих ножа, расположенных под определенным углом 7-12°.

Для фигурной резки используются криволинейные ножницы и пальцевые ножницы.

Также для фигурной резки применяются гильотинные ножницы, представляющие собой станок, который используется в промышленных условиях.

Такие ножницы имеют максимальную глубину резки до нескольких миллиметров толщиной. Станок может быть ручным и электрическим.

При резке гильотинами срез получается ровным, без заусенцев.

Однако данным способом возможно вырезать не все контуры, сложные фигуры выполнить достаточно сложно.

Каждая их технологий фигурной резки металла имеет определенные достоинства и недостатки, что позволяет выбрать оптимальный вариант для каждого случая.

Обязательным этапом большинства технологических процессов при изготовлении различных заготовок и деталей является раскрой металла. Операция может быть самостоятельной или предваряться пробивкой, резкой, вырубкой материала. Раскрой выполняется специальным инструментом несколькими способами.

Способы раскроя листового металла

Наиболее продуктивными и востребованными технологиями считаются лазерная и плазменная резка материала. Можно также использовать традиционные механические инструменты (ножницы, гильотину, циркулярную пилу), гидроабразивный или электроэрозионный метод, фрезеровку, сверление. Распространено применение просечных прессов — преимущественно для изготовления просечно-вытяжных изделий из мягких металлов (жести, алюминия). Популярен и газокислородный способ, применяемый во многих отраслях промышленности, но образующий широкий, неровный, часто неаккуратный срез, не дающий возможность провести раскрой тонкого листового проката.

Раскрой с помощью лазера

Лазерный раскрой металлов позволяет с высокой скоростью реза и точностью результата выполнять обработку практически любого проката (включая цветной и нержавеющий) в формате листов.

Сначала заготовка разогревается по нужной линии толщиной от 0,07 до 0,1 мм лазерным лучом. Управляется процесс специальным программным обеспечением на компьютере. Материал под нагревом плавится и разрушается по линии реза. Затем подается вспомогательный газ, ликвидирующий продукты деструкции.

Преимущества использования лазера для резки листового металлического проката:

доступная стоимость;
возможность обработки твердых или, напротив, хрупких сплавов;
высокая скорость;
достаточная производительность;
хорошее качество реза даже при сложных конфигурациях;
отсутствие механического контакта с материалом;
экономный расход металла.

Детали, полученные лазерным раскроем листового металла, не требуют дальнейшей обработки.

В работе следует придерживаться некоторых рекомендаций. Не стоит подвергать обработке изначально некачественный, например, имеющий следы коррозии или значительные неровности прокат. Итоговый результат также зависит от расположения деталей на листе — они должны находиться от края листа не ближе, чем в 10 мм; друг от друга — на расстоянии не меньше, чем 5-10 мм.

Повысить качество реза можно, применяя листы металла со скругленными углами, режущая головка не замедляется настолько, как на прямоугольных угловых участках.

Плазменный раскрой металла

В этом случае основным инструментом выступает плазменная струя воздуха, который нагревается до высокой температуры и ионизируется под воздействием электрической дуги. Дуга возникает между электродом и рабочей поверхностью (материалом, подлежащим раскрою) в среде газа, который доставляется в сопло станка под давлением. Температура в месте контакта плазмы с заготовкой достигает 30000 °C и выше — можно разрезать металл толщиной до 100 мм.

Принцип действия плазменно-резательного станка достаточно прост. Между соплом (распылителем) и обрабатываемой поверхностью возникает электрическая дуга, благодаря чему струя воздуха становится режущим элементом. Газовая среда может быть активной (кислород, традиционная воздушная смесь без каких-либо добавок), что нужно для раскроя черных металлов. Неактивные газы (азот, водород, аргон, водяной пар) используются для цветных металлов и сплавов.

Рабочие параметры (мощность дуги, глубина, ширина разреза) корректируются настройками оборудования:

состав применяемого вспомогательного газа;
сила тока;
расстояние от металлической рабочей поверхности до распылителя;
размеры основных узлов станка.

Рабочее напряжение и температурные показатели вдоль оси разреза и в сечении струи непостоянны. Их значения тоже определяются настройками, указанными выше.

Значительная температура дает потоку плазмы врезаться в материал практически мгновенно. Если соотношение габаритов листа и мощности дуги оптимально, а все настройки выставлены корректно, луч проникает полностью сквозь всю толщу заготовки, кромки реза получаются строго вертикальными. В процессе резки оператор должен следить за значениями скорости резака — они не должны превышать требуемые уровни, иначе лист будет прорезываться не полностью.

Достоинства плазменной резки заготовок:

универсальность применения;
возможность раскроя различных видов металла;
высокая скорость процесса;
получение точного и аккуратного разреза, не требующего последующей механической, химической или иной обработки;
способность вырезать детали любой формы, включая самую сложную;
работа без необходимости использовать дорогостоящие вспомогательные смеси (ацетилен, кислород, пропан/бутан) повышает экономичность;
достаточная безопасность благодаря неиспользованию газовых баллонов, других взрывоопасных предметов;
экологическая безопасность раскроя.

Обрабатываемая поверхность не деформируется при резке, а если заготовка была окрашена до того, как начат раскрой металла, никакой предварительной подготовки не требуется. Плазма минимально воздействует на красочный слой, внешний вид детали испорчен не будет.

При раскрое листа металла таким способом следует корректно устанавливать значения параметров, от которых зависит качественная резка материала. Стоит предварительно выполнить пробную резку с использованием более высоких значений мощности, а затем корректировать эту величину в нужную сторону. Параметры движения разрезающего элемента следует устанавливать такие, чтобы с обратной стороны листа, подвергающегося раскрою, были видны искры. Их отсутствие говорит о том, что заготовка не прорезается насквозь из-за:

недостаточной силы тока;
слишком большой скорости режущего элемента;
направления струи под углом, отличным от прямого.

Заключение

Лазерный и плазменный раскрой металлов - технологические операции, позволяющие получать готовые детали или отдельные заготовки необходимых размеров и форм. Большинство специалистов в данной области склоняются к лазерной обработке, как более эффективной, производительной и экономичной, особенно, если процедура выполняется на современном технологичном оборудовании. Раскрой металла лазером применяют для листов материала любого типа. Процедура резки этим способом безопасна для персонала (при соблюдении регламента проведения работ) и не вредит окружающей природе.

Раскрой металла — разметка деталей на металлическом листе, причём не просто разметка, а размещение их с наибольшей экономией, чтобы использовать лист с минимальным количеством отходов. Чем меньше отходов, тем дешевле получается деталь. Совсем избежать их получается только с изделиями правильной геометрической формы, фасонные заготовки, как правило, имеют большое количество неровных линий и кривых.

Грамотный раскрой металла — один из основных способов снизить стоимость изготовления металлического изделия.

Технологии раскроя металла

Технологии бывают разными, они зависят от:

толщины листа,
состава металла,
бюджета, выделенного на процедуру,
скорости, с которой раскрой необходимо провести.

В зависимости от всех этих переменных используются разные типы резки-раскроя:

Как происходит раскрой

Обязательно составление раскройной карты, когда из бумаги вырезаются шаблоны заготовок, затем накладываются на чертёж листа, который предстоит раскраивать. Следом шаблоны перемещают, сдвигают и переставляют, пока они не занимают пространство таким образом, чтобы после раскроя осталось минимальное количество остатков.

Видео

Плазменная резка листового металла на станке с ЧПУ

Читайте также: