Чем режут металл

Чем режут металл

Какими бы совершенными не были металлургические производства, как бы там не старались предвосхитить все запросы заказчика, ассортимент металлопроката ограничен. Особенно трудно поменять размерный ряд, потому что он сильно зависит от параметров прокатных станов и другого оборудования. Именно поэтому конечным заказчикам приходится резать металл самостоятельно. Для такой цели разработан целый ряд ручных и машинных приспособлений, которые действуют с различной степенью точности.

Горячая и холодная обработка

Прорезать металлические заготовки можно как при предварительном разогреве, так и без него. Во втором случае действующий фактор только один – механическое усилие, прилагаемое рабочей частью режущего инструмента. В первом варианте подаётся поток какого-либо горячего вещества, который и выполняет всю работу. Основных подвидов горячей резки три:

• лазерная;
• с подачей плазмы;
• струёй горящего газа.

Иногда проводится гидроабразивная резка. По своему принципу работы она мало отличается от термической, но в прорезаемой области температура расти не будет.

Плазменное воздействие

Подача с высокой скоростью потока ионизированного газа – вполне результативный способ разрезать даже титан или ванадиевую сталь. Поступление режущего агента происходит напрямую из сопла. Наконечник должен быть сближен с заготовкой, чтобы не терять дорогостоящее рабочее тело. Плазменный разрез при соблюдении технологии очень точный, чистый, не засорённый никакими ухудшающими характеристики материалов веществами.

Сильные и слабые стороны такого прорезания:

• большая скорость;
• возможность формировать рез произвольного контура, даже очень сложной формы;
• практически полное отсутствие проблем с любыми металлами, сплавами и даже с покрытиями;
• ускорение работы до 20–25 раз в сравнении с газовыми резаками;
• нулевой уровень окисления металла;
• воздействие только на ограниченную область;
• деформация кристаллической решётки;
• снижение твёрдости;
• чрезмерное уплотнение кромки.

Газовая резка

Подача горящего газа позволяет расплавить и даже выжечь металл. Чтобы он плавился надёжнее, температуру повышают дополнительно, вдувая в пламя кислород. В домашних и кустарных условиях обычно режут ацетиленом и пропаном.

В промышленности могут использовать

Даже самые дорогие газы и их смеси заметно дешевле (в пересчёте на обрабатываемую площадь поверхности), чем плазма. Кроме того, газовая резка эффективнее плазменной при работе с толстыми (крупнее 3–5 см) слоями металлов и сплавов. Работать можно даже при отсутствии электроснабжения – это не мешает добиваться приличных показателей. Однако точность обработки будет ниже, а разрезать можно только углеродистую сталь. Скорость будет весьма низкой, потому что нужно долго подготавливать аппарат к работе.

Лазерная резка

Высокоточный поток энергии может разрезать даже очень твёрдый и неподатливый металл. Однако расход энергии окажется огромным, и хоть какую-то целесообразность этот метод имеет только для тонколистовых заготовок. Если нужно с высокой точностью резать толстые предметы, чаще применяют комбинированную газолазерную схему. Полное отсутствие контакта тоже можно считать плюсом, поскольку материал не страдает. Чтобы дополнительно предотвратить выгорание и появление дефектов, обрабатываемую область защищают инертными газами, такими как неон или аргон. Не получится разрезать вещество с высокой отражающей способностью, поэтому проблемы с отполированными конструкциями неизбежны.

Плюсы и минусы:

• долгий срок службы оборудования;
• простота автоматизации;
• стабильность, предсказуемость работы;
• только высококвалифицированные операторы смогут выполнить задачу грамотно и оперативно;
• нужно систематическое ТО.

Гидроабразивная резка

Эрозию металла в этом случае обеспечивает предельно тонкая водяная струя, размером несколько десятых долей миллиметра. Напор составляет 4000–6000 бар (в 4–6 раз выше, чем в глубочайших впадинах океана). Чтобы ещё больше усилить эффективность прорезания, добавляют мелкие абразивные частицы. Хотя струя буквально истирает металл в зоне контакта, его свойства, определяемые кристаллической решёткой, не будут затронуты. Темп работы окажется очень высоким, правда, зависящим от угла подачи жидкости и от придаваемого импульса.

Так как нагрев исключён, нет никакой окалины. Даже материалы и покрытия, которые могут быть повреждены тепловым импульсом, останутся целыми. Как и в случае с лазерной системой, можно добиться очень мелкой детализации прореза. Готовая кромка будет безупречно качественной. Однако:

• стоимость такой работы очень большая;
• без спецтехники не обойтись;
• резка склонного к коррозии металла не слишком желательна;
• придётся израсходовать много абразива и воды;
• темп медленнее, чем у лазерных или газовых установок.

Особенности такой обработки позволяют уверенно резать даже алюминиевые сплавы. Гидравлическая резка часто рекомендуется для машиностроения, особенно при производстве летательных аппаратов. Ещё одна частая область применения – изготовление декоративных предметов и архитектурных компонентов. Можно будет прорезать даже жаропрочную сталь, высокопрочные сплавы с добавлением никеля или кобальта. Толщина обрабатываемого слоя достигает 9–12,5 сантиметра. Более точно можно сказать с учётом используемого оборудования, его настроек и режимов.

Механическая резка

При таком способе полностью отсутствует температурное воздействие. В промышленности механически резать металл помогают фрезерные и токарные станки. В быту и строительстве применяют ручной инструмент – электрифицированный или приводимый в движение мускульной силой. Особых требований к точности не предъявляют.

Металлорежущие ножницы работают по точно тому же принципу, что и парикмахерские или канцелярские. Хотя оператору приходится прикладывать собственные усилия, это наиболее экономичный вариант, позволяющий разрезать металл.

Широкое распространение получило резание циркулярной пилой. Его рекомендуют, чтобы разделять:

• профильную трубу;
• уголок;
• балку.

Работа происходит быстро и точно. Необходимы диски с твердосплавными напайками либо алмазным напылением для повышения твёрдости режущей кромки. Циркулярные пилы успешно разрушают сталь, медь, алюминий, многие иные металлы и сплавы. Такой способ резания очень продуктивен при работе в полевых условиях или в плохо оборудованных мастерских. Однако резать придётся на высоких оборотах, чтобы диски не изнашивались раньше времени.

Резка ленточнопильным станком высокоэффективна, когда надо обрабатывать большие заготовки, получая очень точный разрез. Материал режется чисто, с минимумом отходов или заусенцев. Современные модели станков часто оборудованы комплексами автоматизированной подачи и не нуждаются в сложном уходе во время операции. Не составит труда разрезать даже заготовку длиной до 12 метров, а сечением до 1150 миллиметров. При этом полоса прорезания составит всего около полутора миллиметров, то есть бесполезных опилок образуется немного.

Гильотинный способ резания подразумевает применение сразу двух ножей. Один резак расположен снизу. Другой находится сверху. Между ними точно и отсекается металл. Да, это один из наиболее точных вариантов отрезать заготовку или её кусок чисто механически. Гильотинами часто пользуются, чтобы резать листовой металл. Особых ограничений по кругу разрезаемых металлов нет, что полезно для мелкосерийного производства товаров из самого разного металлического сырья. Процесс идёт постепенно, поэтому инструмент изнашивается слабо, появляется возможность не повредить критически сам обрабатываемый лист. Метод подходит даже для нержавеющих марок стали. Если установить ножи особого образца, можно вообще нарезать даже цветной металл. Гильотина позволит подготовить фрагменты материала, которые потом легко:

• штамповать;
• сваривать;
• просекать;
• припаивать к чему-либо.

Ручная резка – самый простой вариант. Во многих сараях, гаражах и частных домах есть ещё ручные ножницы, пилы по металлу. Для самых мелких работ или корректировки грубого среза подойдут вообще зубило или стамеска и молоток. Разовые работы в домашних, кустарных условиях, мелкий ремонт таким способом выполняются неплохо. Но уже в серьёзной мастерской обязательно нужно иметь электроинструмент.

Заводы и фабрики располагают фрезерными и токарными станками. Это оборудование делает даже очень сложные по форме резы. С его помощью можно выполнить почти прецизионную операцию. Механическая резка не повлияет на структуру и микроструктурур металла. Она может быть выполнена довольно аккуратно. Полностью отсутствует риск что-либо перегреть, повредить основной материал либо защитное покрытие. Темп быстродействия даже у лучших механических приспособлений ниже, чем у плазменных либо лазерных систем. Каждый инструмент придётся регулярно проверять и затачивать. По мере износа его меняют. Причём изнашиваться рабочая часть будет больше, чем в оборудовании с минимумом движущихся деталей.

Важное достоинство – метод применим в сколь угодно грубых условиях, даже буквально в чистом поле. Для демонтажа старых металлоконструкций и мелкого ремонта это идеальное решение. Порой приготовить к работе электроинструмент или пневматический резак будет гораздо дольше, чем взять проверенные десятилетиями ножницы и сделать надрез. Кровельные работы вообще часто выполняют именно с ручной резкой металла.