Виды резки металла: обзор современных технологий и оборудования

Одна из самых распространенных операций металлообработки – резка. Она представляет собой технологический процесс, в ходе которого листовая или сортовая заготовка разделяется на части нужного формата. Современные виды резки металла позволяют выполнять данную операцию с высокой точностью и минимальным количеством брака.

Способы ручной механической резки

По-прежнему самый доступный и распространенный подход к выполнению резки металлических заготовок – применение ручного инструмента. И в бытовой сфере, и в строительстве используют разного рода резчики, гильотины, а иногда и болгарки. Дисковые резчики на станине эффективно справляются и с полосками металла, и с трубами, а также с арматурой. Достаточно прочно закрепить платформу резчика к напольной поверхности и с помощью рукоятки выполнять рабочие действия. Специально для обработки листового металла применяется станочная гильотина. Ее принцип действия в целом схож с резаком – от мастера требуется совершение аналогичных манипуляций, но сама механика воздействия на заготовку отличается в силу конструкции режущей части.

Ручные виды механической резки металла с применением электротехнической начинки применяются редко из-за низкого уровня безопасности. К таким способам можно отнести уже упомянутую болгарку (УШМ) и циркулярную пилу, для которой потребуются специальные диски. Оба варианта с соблюдением правил безопасности можно применять в случаях выполнения поперечных разрезов, при обработке труб, уголков и швеллера. Но добиться высокого качества в обоих случаях не получится.

Промышленная механическая резка

На уровне профессиональной поточной обработки в рамках производства, конечно, ручные методы резки не используются. Сегодня на предприятиях металлообработки широко применяют ленточнопильные установки, состоящие из корпуса с опорной частью, электродвигателя высокой мощности до 1-1,5 кВт и ленточной пилы, которая крепится на шкивах. Средняя скорость резки на таком станке достигает 100 мм/мин с сохранением высокой точности обработки кромок. Причем новейшие механические виды резки металла активно задействуют электронные средства автоматизации и программирования операций. Это обеспечивает более детальную настройку рабочих параметров, дает возможность моделирования параметров резки, обработки тех же кромок и формирования фигурного реза по компьютерным графическим шаблонам.

Промышленная ударная резка металла

Метод реализуется оборудованием типа гильотины, но не в ручном вышеупомянутом исполнении, а с электромеханическими, гидравлическими и пневматическими приводными системами. От оператора требуется лишь укладывать заготовку (как правило, листовую) на рабочий стол и фиксировать ее прижимными направляющими элементами. Далее работник нажимает на кнопку через пульт или панель управления, после чего специальный нож бьет в технологическое отверстие, разрезая насквозь уложенную деталь. Принцип силового воздействия определяется использованным приводом. Гильотинный вид резки металла с гидравликой, к примеру, считается наиболее мощным, позволяя аккуратно справляться с 6-миллиметровыми листами. В электромеханических моделях ставка делается на реализацию автоматической подачи заготовок, что положительно сказывается на производительности.

Технологии плазменной резки

Данная группа методов обработки металла предполагает использование плазменной высокотемпературной струи, формируемой газовыми смесями. Технология применяется уже несколько десятилетий, но только в последние годы удается достичь ощутимой оптимизации в плане организации процесса, избавив исполнителей от необходимости применения газовых баллонов и крупногабаритного оборудования.

Современные виды плазменной резки металла предусматривают использование компактных и эргономичных аппаратов-плазморезов, которые генерируют высокотемпературную электрическую дугу. Под действием потоков ионизированного газа образуется металлический расплав. Способ достаточно эффективный, но требует высоких мощностей для поддержания температур порядка 20000–25000 °С. При таких режимах можно рассчитывать на следующие показатели толщины раскроя:

• Легированные и углеродистые стальные сплавы – до 50 мм.
• Медь – до 80 мм.
• Чугун – до 90 мм.
• Алюминий – до 120 мм.

Как отмечают специалисты, плазморезы себя оправдывают при высокоточной обработке заготовок толщиной до 100 мм. Более толстые изделия целесообразнее резать другими способами, которые будут рассмотрены ниже.

Технологии лазерной резки

Один из методов высокоточной резки, которая также позволяет выполнять гравировку. На сегодняшний день применяются следующие виды лазеров для резки металла:

• Универсальные. Могут резать, кроме металла, пластик, древесину и композитные материалы.
• Волоконные. Лазер генерируется оптоволоконной оптической начинкой, обеспечивающей высокую скорость резка при минимальных потерях материала. К слову, ширина линии реза может составлять до 0,1 мм.
• Модели с ЧПУ. Регулирующая основа базируется на числовом программном управлении.
• Промышленные модели. Ориентируются не столько на качество раскроя, сколько на мощность и производительность. Таким аппаратам под силу обрабатывать до 10 т заготовок в сутки.

Один из немногих недостатков всех видов лазерных резчиков заключается в ограничениях по использованию применительно к отдельным видам металлов. Это в первую очередь касается титана и алюминия, но в зависимости от характеристик могут не допускаться и некоторые из высоколегированных сплавов.

Термическая резка металла

Довольно обширная группа методов, которые широко применяются на производствах, в строительстве и в домашнем хозяйстве. Наиболее эффективные виды термической резки металла базируются на сочетании принципов лазерной и плазменной обработки. Акцент же делается на сбалансированное сочетание мощности температурного воздействия и точности оптического излучения. Реализуется технология машинами термической резки, которые в зависимости от функционала также могут выполнять операции фигурного раскроя и гравирования, снимать фаски и обрабатывать торцы.

Кислородная резка металла

Метод основывается на высокотемпературном воздействии по сути сварочной дуги, которая образуется в процессе сгорания газокислородной смеси. В отличие от обычных газовых, термических и плазменных методов обработки этот способ требует предварительного нагрева детали и только потом в дело входит газокислородная струя, аккуратно формируя линию реза на целевой поверхности. Качество работы во многом будет зависеть от того, какой инструмент используется. На данный момент существует несколько признаков разделения резаков для кислородной резки металла по видам:

• Назначение – для ручной или автоматической резки.
• Тип горючего – на ацетилене, на газах-заменителях или жидкостном топливе.
• Тип резки – разделительная, поверхностная, флюсовая.
• Принцип действия – безинжекторные или инжекторные.
• Уровень кислородного давления – высокий или низкий.
• Тип мундштука – многосопловый или щелевой.

Гидроабразивная резка металла

Весьма технологичный и производительный метод обработки разных материалов, благодаря которому металлические заготовки можно резать с толщиной порядка 300 мм. Главным средством воздействия в данном случае является водяная струя, подаваемая под высоким давлением на уровне 6000 бар. Для ее подачи используются алмазные, рубиновые и сапфировые сопла, выпускным диаметром до 0,1 мм. Практически все виды резки металла данным способом предусматривают подмешивание частиц песчаного абразива (обычно гранатовый песок). Также встречаются техники с применением мелкого металлического песка, которые можно использовать повторно. Что касается производительности, то по средним оценкам гидроабразивные установки обеспечивают резку металла толщиной в 100 мм на скорости порядка 20 мм/мин.

Заключение

Раскрой металла с теми или иными параметрами может требоваться как строительным или производственным предприятиям, так и рядовому частнику. Решать такие задачи тоже можно разными путями, но далеко не всегда есть возможность применять специализированное оборудование. Поэтому существует отдельный вид деятельности – резка металла с возможностью дополнительной обработки. Расценки на подобные услуги в среднем составляют 500-700 руб./м при толщине заготовки от 70 до 100 мм. Своими же силами можно обойтись, если речь идет о небольших объемах и под рукой есть болгарка или механический резак. По крайней мере, такое оборудование вполне доступно по цене тому же домашнему мастеру.