Как сделать раскрой листа металла

Под раскроем металла обычно имеется в виду разметка будущих заготовок на металлическом листе наиболее экономным и целесообразным способом – то есть, с минимальным количеством отходов.

Если раскрой металла является первоначальным шагом к проектированию и созданию целостной металлоконструкции, то такая экономия материала приводит к уменьшению общей стоимости для клиента – чем меньше отходов создается, тем меньше металла требуется для вырезки нужного количества заготовок.

Таким образом, грамотный раскрой металла – один из основных способов снижения стоимости общего заказа по созданию металлоконструкций.

Раскрой листа металла происходит так: 

1. При наличии нескольких заказов будущие заготовки группируются по марке и толщине металла.
2. Составляются карты раскроя: рассчитывается приблизительное количество необходимых листов металла, а затем их габариты вычерчиваются в наиболее удобном масштабе. 
3. Размеры деталей и их конфигурация переносится в раскройную программу (расположение и группировка деталей на листе), а затем отправляется непосредственно в программу портального станка.

Сначала рассмотрим самые простые и традиционные механические способы раскроя металла. Данные методы подразумевают чисто механическое воздействие на лист металла и применимы только к созданию заготовок прямых и простых форм.

Рубка гильотиной (гильотинными ножницами)

Конструкция станка: наличие верхнего (подвижного) и нижнего (недвижимого) лезвия, между которыми помещается лист металла. Ножи могут быть прямыми или дугообразными.

Принцип воздействия на металл: принцип обычных ножниц – фиксация металла между лезвиями и давление на лист с большой силой острым краем верхнего лезвия.

Предназначение: прямая продольная и поперечная резка листового и полосового металла, металлических сплавов и стали. С помощью гильотины возможно выполнять прямые и простые резы, не требующие фигурности.

Преимущества:

• качественный станок при резке образует минимальное количество металлической крошки (отходов)
• ровный рез, не требующий дополнительной обработки (также возможно только при хорошей наточенности устройства и правильно выставленном зазоре с помощью специализированной таблицы). В противном случае на нижней кромке образуется острый опасный выступ – грат
• достаточно высокая скорость резки
• хорошая точность резки
• отсутствие необходимости предварительно подготавливать металл
• отсутствие температурного воздействия на металл
• невысокая стоимость за счет несложной технологии производства

Недостатки:

• невозможность резки большой толщины листа (более 20 мм)
• невозможность создания сложных и фигурных форм заготовок
• для хорошего результата необходимо филигранно выставлять зазор и регулировать взаимное положение ножа и металла
• мощные и производительные гильотины являются стационарными, мобильные и переносные устройства заметно теряют в эффективности

Виды гильотин:

1. гидравлические – работают за счет гидравлических приводов.  Обладают достаточно большим запасом мощности (разрезают листы до 20 мм), высокой производительностью, бесшумностью и плавностью работы, поэтому применяются обычно в серийном производстве. Недостатком является большая масса и вес, трудность перемещения.
2. электромеханические – работает на электромоторе, который передает усилие балке с ножами. По завершении оборота двигателя, ножи возвращаются в исходное положение. Обладают повышенной скоростью и эффективностью работы (больше, чем у гидравлической гильотины)  – за минуту способны выполнить до 30 разрезов. Недостаток – шумная работа. Существуют как полноразмерные, так и малогабаритные (и маломощные) модели для частной работы – они, конечно, не способны разрезать толстые листы, но вполне годятся для частных мастерских или гаражей.
3. пневматические – приводятся в действие компрессором со сжатым газом. По уровню производительности приближаются к электромеханическим и также работают с некоторым уровнем шума. Сегодня их широко используют на крупных серийных производствах.  Пневматические станки также удобны тем, что на них достаточно легко устанавливается ЧПУ (числово-программное управление). Сочетание пневматики и электроники повышает одновременно скорость и точность реза.
4. ручные – осуществляют работу за счет рычага или педали (соответственно, ручное или ножное управление). Здесь основную работу совершает верхний нож, который опускается на изделие по той или иной траектории. Данное оборудование не подходит для раскроя толстых листов, углеродистых, легированных сталей. В основном оно используется в маленьких частных мастерских.

Резка дисковыми и ленточными пилами

Конструкция станка:  рабочий «орган» ленточной пилы – замкнутое в кольцо гибкая стальная лента с зубьями по одному из краёв, дисковой (или циркулярной) пилы – режущий диск. Работают на электрическом двигателе. Дисковые пилы могут быть ручными, переносными  и стационарными; ленточные пилы всегда устанавливаются на габаритный стационарный станок (он так и называется: ленточнопильный).

Предназначение: дисковые и ленточные пилы эффективна при работе с легированной и нелегированной сталью, цветными металлами и сплавами; режут листовой металл, профиль, трубы.

В основном, они способны выполнять только прямые резы и резы под углом, но на некоторых ленточных станках возможно осуществлять и фигурную резку.

Под конкретные цели и металл часто подбирается оптимальный станок: он может быть абразивным, с твердосплавным зубом, зубом из быстрорежущей стали, из биметаллического материала и т.д.

Преимущества:

• достаточно высокая скорость и производительность
• широкий спектр разновидностей под различные цели и материалы резки от древесины до металла
• доступность дисковой (циркулярной) пилы – сегодня ее часто используют в частных домашних мастерских

Недостатки:

• невозможность совершения сложных фигурных и криволинейных резов
• у ручных и переносных станков не самая высокая точность (поэтому это оборудование применяется в случаях, не требующих идеально точного реза). Более высокая степень точности – у стационарных машин.
• работа дисковой пилой требует приложения значительной физической силы

Газокислородная резка

Оборудование: для резки необходим газокислородный резак, баллоны с кислородом и газом, редуктор, манометр для контроля давления, рукава и предохранительные затворы.

Принцип воздействия на металл:  формирование реза происходит под воздействием струи кислорода с добавлением газа, подающегося на поверхность под высоким давлением. Рез в данном случае – это фактически сгорание металла, происходящее с высокой скоростью. Дополнительно воздушная струя удаляет остатки продуктов сгорания, очищая поверхность.

Предназначение: данным способом возможен раскрой низкоуглеродистой и низколегированной стали, а также титана и его сплавов. Эти материалы удовлетворяют широкому перечню требований для газокислородной резки.

Некоторые другие стали можно резать при добавлении флюса – железного порошка.  Самое главное – при помощи газокислородного оборудования можно выполнять не только разделительную и прямую, но и поверхностную и фигурную резку.

Преимущества:

• возможность разрезать металл большой толщины (в этом газокислородная резка не знает равных)
• возможность выполнения сложных и фигурных резов: многоступенчатых, на определенную глубину и т.д.
• высокая скорость и производительность работы
• возможность использования одновременно нескольких резаков
• низкая себестоимость
• высокая мобильность аппарата резки – можно производить раскрой даже в труднодоступных местах конструкции и «полевых условиях»

Недостатки:

• невозможность раскроя очень тонких листов металла
• необходимость достаточно высокой квалификации оператора: нужен тщательный подбор интенсивности потока кислорода и газа, скорости обработки (чтобы избежать оплавления кромок или, наоборот, охлаждения зоны реза); соблюдение идеально точного вертикального угла реза.
• температурное воздействия может приводить к появлению окалины с неровностями на кромке реза, короблению металла и другим деформациям
• необходимость соблюдения строгой техники безопасности для защиты здоровья оператора
• необходимость предварительной подготовки металла (зачистка от ржавчины, масложировых пятен, старой краски и т.д.)

Лазерная резка

Принцип воздействия на металл:  рез осуществляется лучом лазера, управляемым специальным программным комплексом. Материал, подвергаемый воздействию лазера, в процессе расплавляется, испаряется или выдувается сжатым воздухом.

Для каждого металла важно подбирать оптимальные настройки лазерного станка или технологию раскроя: помимо стандартной лазерно-кислородной резки сегодня используется технология LASOX, резка в инертном газе, испарительная лазерная резка и другие.

Предназначение: простая и сложная, прямолинейная и фигурная резка практически любых металлов.

Следует учитывать, что материалы с высокой теплопроводностью (например, алюминий или медь) обрабатываются лазером сложнее, поэтому здесь необходимо применение особых навыков и технологий лазерной резки.

Также производительность лазерного раскроя снижается при работе с материалом с высокими отражающими характеристик, (к примеру, полированной нержавейки).

Преимущества:

• резка происходит без оказания механического и температурного воздействия на металл, а значит, любые деформации материала минимальны
• возможность обработки тонких или легко деформируемых материалов
• возможность получения заготовок сложных форм и фигурных контуров
• «экономное» обращение с металлом и малое количество образуемых отходов благодаря тонкости лазерного луча
• высокая точность и производительность (скорость)
• результатом резки являются аккуратные перпендикулярные кромки с малой степенью шероховатости

Недостатки:

• невозможность раскроя слишком толстого металла (хотя технология LASOX существенно увеличивает доступную толщину)
• достаточно высокая стоимость раскроя
• необходимость подбирать оптимальный тип лазера и технологии для получения хорошего результата, значимость квалификации оператора

Плазменная резка

Принцип воздействия на металл: плазменная струя представляет собой сочетание сильно нагретой электрической дуги и сжатого ионизированного воздушного потока. Плазма моментально разрезает металл, а крошки сдуваются воздухом из сопла резака.

Предназначение: плазменной резке подвластны любые металлы и сплавы. Однако стоит учитывать, что чем больше теплопроводность, тем меньше толщину листа может раскроить плазменный станок. Аппарат предназначен для выполнения резов любого уровня сложности и фигурности.

Преимущества:

• возможность раскроя любых металлов практически без ограничений
• возможность сколько угодно сложной и фигурной резки
• более выгодная по сравнению с лазером стоимость операции
• крайне высокая скорость и производительность работы
• отличное качество и точность реза, минимальная ширина и чистые кромки
• минимальное термическое воздействие и, соответственно, еле заметные деформации металла под воздействием температуры
• возможность реза одновременно очень тонких и толстых материалов
• отсутствие необходимости в предварительной подготовке металла
• безопасность и экологичность данной технологии раскроя

Недостатки:

• все же достаточно высокая стоимость по сравнению с простыми механическими способами раскроя или газокислородной резкой
• возможность производить раскрой только одним резаком единовременно
• сложное техническое обслуживание станка, необходимость высокой квалификации оператора

Именно данный способ раскроя – самый современный и эффективный — использует наша компания. Благодаря ему, мы можем оперативно и безукоризненно раскроить любой ваш металл, практически любой толщины и в любом состоянии.

Смело приносите нам ваш листовой металл, профиль, трубы и другие металлоконструкции! Наша работа займет минимум времени и не разорит ваш кошелек, а получившиеся детали станут идеальными заготовками для вашего изделия.

Раскрой металла: что это, виды раскроя

Дата: 13.04.2020 МОП «Комплекс 1»

Просмотров: 439

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 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:

• рубка с использованием инструмента «гильотина» (перейти к услуге), электрического либо механического, во втором случае даже не нужно подпитывать станок электроэнергией. Пожалуй, самый дешёвый и быстрый способ, но с существенными ограничениями: во-первых, лист толще 6 мм не возьмёт, во-вторых, нож гильотины имеет постоянную форму и «заточен» либо под прямую рубку, либо под вырезание конкретных заготовок,
• раскрой с использованием лазера позволяет вырезать из сплошного металла изделия разных форм, включая сложные. Непосредственно технология представляет из себя прямое воздействие лазером на поверхность. Ширина луча может быть достаточно тонкой, чтобы экономно обращаться с металлом, сам лазерный резак имеет высокий КПД, он легко справляется с практически любыми сплавами. Есть недостатки: чем теплопроводнее материал, тем выше риск расплавить больше, чем нужно, кроме того, лазер необходимо отдельно подбирать под каждый тип металла,
• плазменный раскрой — ещё один универсальный метод сродни лазерному раскрою, похож на него и по общему принципу действия. На материал направляется сфокусированный поток раскалённой плазмы с температурой порядка 6000°C. Метод позволяет выполнять любую резку практически без риска деформировать материал. Недостаток — производство с применением плазменных резчиков довольно вредное и шумное, оборудование — дорогое, так что могут быть амортизационные наценки,
• раскрой с использованием гидроабразивной методики — резка смешанной с абразивом водой, которая подаётся под таким давлением, что разрезает даже металлические листы. Идеальна для легированных сплавов, поскольку не способствует их выгоранию, подходит для толщины листа более 150 мм. Недостатки — сравнительно медленная технология, оборудование быстро изнашивается и дорого стоит.

Способы раскроя металла непосредственно зависят от вида станка, на котором будет осуществляться резка (перейти к услуге). Например, лазерная (перейти к услуге) и плазменная резки (перейти к услуге) допускают практически любое размещение заготовок на материале, однако «гильотина» требует возможности осуществлять прямолинейные сквозные разрезы поперёк и вдоль, а также под углом.

Часто, если речь идёт об изготовлении большой партии, каждая заготовка предварительно «вписывается» в трапецию или прямоугольник, которые затем технологично и грамотно размещаются на листе материала. Обычно размещение происходит от более крупных заготовок к более мелким.

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

Ваш браузер не поддерживает HTML5 видео. Используйте ссылку на Youtube.

Плазменная резка листового металла на станке с ЧПУВсе видео

Увидели незнакомый термин? Посмотрите его значение в словаре.

Рекомендуемые статьи

Основная зона обслуживания в ЮФО: Ростовская областьАзовБатайскВолгодонскКаменск-ШахтинскийНовочеркасскНовошахтинскРостов-на-ДонуТаганрогШахты, АдыгеяМайкоп, Астраханская областьАстрахань, Волгоградская областьВолгоградВолжскийКамышин, КалмыкияЭлиста, Краснодарский крайАнапаАрмавирЕйскКраснодарНовороссийскСочи, КрымЕвпаторияКерчьСимферополь, Севастополь

Современные способы раскроя листового металла

В зависимости от решаемых задач при изготовлении заготовок, в различных областях промышленного производства раскрой металла может выполняться с разной степенью точности. Сотые доли миллиметра необходимые в точном машиностроение, автомобилестроении и авиации, не обязательны для строительства с допусками в 1мм и более.

Но в любом случае, точная порезка металла сократит трудоемкость изготовления, так как операции по доводке фрезеровкой уже не понадобятся.

Наиболее распространенные способы

• Рубка гильотиной. Разнообразие видов оборудования на рынке позволяет качественно выполнять резку металла от 0,45 мм до 2,5мм простым механическим устройством, до 20 мм электрическими или пневматическими гильотинными ножницами. Гильотинные ножницы выполняют чистый прямой рез, толщина пропила в зависимости от класса оборудования может быть разной.
  Недорогие механические гильотины, как станок для раскроя листового металла, популярны в строительстве для и изготовления деталей кровли из оцинкованного листа или металлочерепицы, оконных отливов и карнизных свесов, обшивки парапетов.
  Гидравлические, пневматические и электромеханические гильотины используется в технологическом цикле при изготовлении листового проката, для мерной порезки профилированных листов, раскроя рулонного металла. Основной недостаток — только прямой рез.

• Резка металла ленточными и дисковыми пилами. Наиболее известный инструмент, очень популярный для решения задач, не требующих высокой точности — углошлифовальная машина «болгарка». Стационарные пилы с большим диаметром дисков дают более точные размеры и активно используются при мелкосерийном изготовлении металлоизделий в промышленности и строительстве. Толщина пропила составляет до 8 мм, что следует учитывать при раскрое. Одно из главных преимуществ — возможность резки под углом, фигурный криволинейный рез получить очень затруднительно.
• Просечные прессы. В зависимости от мощности, применяются в промышленном производстве и изготовлении строительных алюминиевых конструкций, или же для финишной обработки листового проката, при изготовлении, например, просечно-вытяжных листов.
• Газокислородная резка. Благодаря высокой производительности наиболее популярный вид раскроя металла. Применяется во всех отраслях промышленности. Недостатком является широкий рез с окалиной и неровностями, невозможность раскроить тонкий листовой прокат

Общее свойство для вышеперечисленных методов — одинаковый принцип обработки и для черного, и для цветного проката и нержавейки. Исключение — алюминиевый лист при газокислородной резке.

Лазерная и плазменная резка

Одним из главных достоинств, кроме высокой производительности плазменной и лазерной резки металлов является возможность выполнения сложного фигурного реза в листовом материале.

Раскрой проката плазморезом

Плазменный раскрой металла выполняется посредством интенсивного нагревания металла вдоль реза энергией электродуги с последующим удалением расплава плазменным потоком. За счет высокой температуры режущего потока ионизированного газа (15-30 тыс. градусов Цельсия), метод обладает высокой скоростью резки. Это наиболее эффективный термический способ резки листового металла.

Перечисляя достоинства плазменного раскроя металла, кроме высокой точности реза, стоит отметить:

• Возможность раскроя заготовок сложной формы, в том числе по шаблону;
• Отсутствие термальной деформации листа;
• Высокую повторяемость для однотипных деталей, с допуском по контуру до 0,5мм;
• Экологичность и безопасность процесса;
• Возможность обработки черного и цветного проката, нержавейки с большим диапазоном толщин.

Плазменный раскрой листового металла возможен для:

• Алюминиевого проката толщиной до 120 мм;
• Меди и сплавов (бронзы) до 80 мм;
• Легированных сталей — до 50 мм.

Различия по максимально возможной толщине обработки связаны с различной теплопроводностью цветных и черных металлов. С увеличением толщины листа, экономическая целесообразность снижается в связи с большим расходом ресурсов (электротока).

К недостаткам плазменного раскроя можно отнести:

• Увеличение твердости кромок в результате термического нагрева;
• Зону побежалости, радужного изменения цвета, по краям реза.

На рынке представлено оборудование разного класса, в том числе и для ручной плазменной резки. Раскрой черного и цветного металла выполняется контактными аппаратами, электродуга возникает между электродом и обрабатываемым листом.

Устройство для плазменной резки состоит из:

• Плазмотрона, преобразовывающего энергию электродуги в тепловую энергию плазмы;
• Источника питания;
• Компрессора или газового баллона для обеспечения струи газа или воздушной смеси

Для плазменной резки требуется высокая квалификация, обеспечить постоянство зазора между соплом и поверхностью листа достаточно трудно, неравномерность движения резака также может привести к наплывам по краям и появлению окалины.

Лазерный раскрой листового проката

Лазерный раскрой металла обеспечивается за счет сфокусированного излучения с концентрацией тепловой энергии в области резки.

В результате — высокоточные тонкие резы, позволяющие раскроить лазером множество деталей с минимальными зазорами между разметкой. Процесс резки роботизирован.

Лазер выполняет сложные перемещения согласно электронному чертежу, заложенному в программное управление без малейших отклонений по контуру.

К преимуществам лазерного раскроя можно отнести:

• Воспроизведение замкнутых криволинейных контуров любой сложности;
• Экономия материала за счет плотного расположения деталей на листе и программного раскроя с минимальной вероятностью ошибки;
• Отсутствие механического и продолжительного термического воздействия, края деталей не деформируются, отсутствуют цвета побежалости;
• Перпендикулярность кромки, низкий коэффициент шероховатости поверхности.

Негативными параметрами являются:

• Максимально возможная толщина резки — 20мм;
• Снижение производительности при резке металла с высокими отражающими свойствами, например, полированной нержавеющей стали, уменьшающие мощность воздействия лазера.

Лазерный раскрой листовой стали широко используется при изготовлении деталей с максимальными требованиями к точности геометрической формы и повторяемости, в автомобилестроении, точном приборостроении, а также для создания эксклюзивных элементов декора, резных решеток и держателей.

Плазменный и лазерный раскрой листового проката не так давно получил относительно широкое распространение, любые наработки, специфические навыки, опыт и просто теоретические соображения было бы интересно обсудить совместно. Надеемся увидеть ваше мнение в х.

Поиск записей с помощью фильтра: ГибкаЗаточкаЗащитаКовкаРезкаСваркаСверлениеСлесарнаяТермоТокарнаяШлифовка АрматураКвадратКругЛистПолосаПроволокаТрубаУголокШвеллер АлюминийЛатуньМедьНержавейкаОцинковкаТитанЧугун

Обзор технологий раскроя металла: выбор метода, минимизация отходов типичные ошибки

Для оптимизации расположения контуров заготовок на стальном листе, полосе или другом основании необходим правильный раскрой металла. Выбор технологии влияет на скорость выполнения работ, качество кромок, количество отходов. Выход – проанализировать все способы раскроя, узнать их преимущества и недостатки.

Задачи раскроя металла

Основные функции процесса – получение качественных заготовок при минимальных объемах отходов. Основание размечают на контуры требуемых изделий (заготовок). Затем с помощью инструмента (оборудования) происходит резка. Правильный раскрой листового металла начинается с формирования технических требований к процессу.

Что нужно учитывать:

• Качество кромок – ровность реза, минимальное количество дефектов, отсутствие поверхностного или внутреннего натяжения.
• Скорость выполнения. Зависит от выбранной технологии резки – механическая, лазерная или плазменная.
• Расчет отходов. Учитывают технологические потери (стружка, оплавление и испарение материала) и раскроя (металл, расположенный между контурами заготовок).
• Составление карты раскроя. Влияет на объем отходов, и скорость обработки.

К конечным изделиям (заготовкам) могут предъявляться дополнительные требования. Они описаны в нормативных документах и являются частью технологического процесса. В частности – допустимые отклонения в размерах.

Важно: точный раскрой листа металла влияет на конечную себестоимость продукции. Последняя складывается из затрат на порезку, отходов и трудоемкости процесса.

Способы раскроя металла

Выбор способа порезки заготовки зависит от нескольких факторов – конфигурации будущей конструкции, толщины и марки металла.

Возможно применение комбинированных методов, когда сначала формируются общие контуры с помощью механических резов, а затем выполняется точная обработка краев. Также учитывается однотипность заготовок.

Если необходимо сформировать разные по форме изделия, необходима точная карта раскроя.

Механические

Суть метода заключается в механическом воздействии на стальной лист или полосу. Подобная резка металла применяется для формирования прямых сторон простой формы. Оборудование – гильотина, дисковые или ленточные пилы. Для небольших однотипных форм можно использовать просечной пресс.

Механические методы раскроя:

• Гильотина. Лист (полоса) фиксируется на рабочем столе, прижимается, затем лезвие разрезает необходимый фрагмент. Толщина металла – 0,45-2,5 мм. Преимущества: скорость обработки, нет температурного воздействия. Недостатки: возможны отклонения геометрии по краям, нельзя делать сложные формы.
• Дисковые или ленточные пилы. Заготовка располагается на небольшой станине, часть вырезается диском или ленточной пилой. Максимальная толщина – до 8 мм. Технология не относится к высокоточным, часто применяется как вспомогательная. Преимущества: скорость порезки, небольшой размер оборудования. Недостатки: нельзя автоматизировать процесс, невозможно делать криволинейные резы.
• Просечной пресс. Рабочая головка различной формы формируется на листе отверстия или выемки нужной формы. Технология только косвенно относится к раскрою металла. Области применения: создание рифленой формы, небольших однотипных отверстий.

Отдельно рассматривается гибка металла, принцип которой напоминает гильотинный. С помощью насадок на пресс специальной формы создается изгиб на листе. Способы давления – ручной механический, гидравлический или электрооборудованием. Выбор зависит от максимальной толщины материала, необходимого угла гибки.

Лазерная резка

Технология относится к бесконтактному способу обработки. На материал в импульсном или непрерывном режиме воздействие лазерный луч. Для удаления окалины используют вспомогательный газ. Это зависит от требований к кромке заготовки.

Эффективный лазерный раскрой металла выполняется твердотельным (YAG лазеры) или газовым (СО2-лазеры) оборудованием. Мощность – от 0,05 до 30 кВт. Максимальная толщина материала – до 8 см. Однако для большинства стандартных станков она не превышает 1 см. Также существуют ограничения на максимальный размер листа. Они зависят от площади рабочего стола.

Преимущества лазерной резки:

• точность обработки;
• возможность создания сложных фигур;
• применяется для металлов с высокой теплопроводностью;
• реализация автоматического раскроя;
• минимальное термическое воздействие на края.

Недостатки технологии:

• ограничения по толщине заготовки;
• изменяемая скорость обработки, зависит от марки металла и его толщины;
• высокая стоимость оборудования.

Помимо этого, раскрой металла лазером минимизируется технологические потери. Толщина реза равна диаметру луча или незначительно превышает его. Это позволяет формировать сложные по форме заготовки без увеличения расхода. Но дополнительно нужно составить правильную карту раскроя.

Интересно: Кроме резки металла с помощью лазерного оборудования можно обрабатывать другие материалы: пластик, дерево, сплавы. Это делает подобные станки универсальными.

Плазменный раскрой

Суть метода заключается в формировании пучка плазмы в ограниченной области, в результате чего происходит испарение материала.

На практике для этого между электродом и соплом нужна электрическая дуга. На нее подают воздушную струю под давлением до 8 атм.

При контакте формируется плазма, температура которой может составлять 30 тыс. °С. Происходит быстрое испарение металла в узкой области.

На производстве плазменный раскрой металла применяется для обработки заготовок толщиной до 110 мм. Однако нужно учитывать конусность – изменение ширины реза в зависимости от глубины материала. Для черных металлов она составляет 1-10°, для цветных до 20°. Это влияет на требуемую геометрию кромки.

Преимущества плазменной резки:

• высокая производительность;
• возможность обработки разных материалов (сталь, чугун, алюминий, медь) без глобальной перенастройки оборудования;
• минимальная ширина реза;
• отсутствие наплывов, окалины.

Недостатки:

• ограничения по отклонению от перпендикулярности, наблюдается существенное увеличения толщины реза;
• обязательная подготовка воздушной смеси, фильтрация;
• невозможно одновременное использование сразу 2-х резаков, подключенных к одной установке.

Для получения точного реза используется прецизионная технология. Ее суть заключается в сжатии дуги, повышения плотности энергии. Однако такой метод обладает недостатком – небольшая скорость обработки. Он подходит для автоматических, механизированных комплексов.

Интересно: Помимо воздушной смеси для плазменной резки могут применять другие газы, например – азот. Это повышает эффективность раскроя, но в процессе работы выделяются вредные вещества.

Газокислородный способ

Формирование реза происходит из-за воздействия струи чистого кислорода с добавлением газа, подающегося на поверхность под высоким давлением. В результате материал сгорает с высокой скоростью, что позволяет делать раскрой металла для листов толщиной 5-60 мм. Дополнительно воздушная струя удаляет остатки продуктов сгорания, очищая поверхность.

Сложность газокислородного способа заключается в необходимости выбора интенсивности потока, а также скорости обработки. Превышение расхода кислорода может привести к охлаждению зоны обработки, а недостаточная интенсивность к неполному окислению. На небольшой скорости появляются оплавления кромок, при обратном процессе (слишком быстрая обработка) металл режется не до конца.

Преимущества газокислородного способа:

• возможность разрезания металла большой толщины, до 500 мм;
• большая скорость работы;
• при правильном подборе горючей смеси почти отсутствует конусность;
• можно использовать несколько резаков.

Недостатки:

• не все металлы можно обрабатывать, только часть черных и цветных;
• минимальная толщина при формировании раскроя от 4 мм, иначе теряется качество;
• применении активных газов повышает требования к технике безопасности.

Качество раскроя металла по газокислородной технологии зависит от правильности подготовительного процесса, расчетов и настройки оборудования. Чаще всего этот метод применятся для обработки толстостенных заготовок, листовые и рулонные обрабатываются более технологическими способами, например – лазерной резкой.

Расчет раскроя металла, минимизация отходов

Первый этап – формирование карты раскроя. Это схема расположения контуров деталей (заготовок) на листовом металле. Делается в ручном режиме, либо с использованием программных комплексов.

Последний вариант предпочтителен, так как карта раскроя получается оптимальной.

Это важно для потокового производства, когда нужно учитывать деловые остатки, которые уменьшат объем невозвратных отходов.

Принципы формирования карты раскроя металла.

1. Размещение однотипных заготовок позволяет использовать материал максимально эффективно.
2. Сначала размечаются габариты длинных и широких деталей, затем остальные заготовки заполняют свободное пространство.
3. Совмещение контуров для оптимизации порезки, меньше проходов резака или лазерной головки.
4. Технологическая ширина реза. Для тепловой обработки она составляет 3-5 мм от фактической ширины. При механическом раскрое не учитывается.
5. Чем больше стальной лист, тем выше коэффициент использования. Это отношение площади заготовок к площади листа.

Учитывается, какой станок или другое оборудование выбрано для раскроя металла. Основной параметр – максимальная и минимальная ширина реза, возможность изменения этой величины. Основание для выбора технологии – требования к качеству получаемой заготовки. Так, для высокоточного производства важно отсутствие конусности среза, либо минимальное значение этого параметра.

Важно: для изготовления деталей разной толщины рекомендуется составлять несколько карт, а также рассчитывать параметры оборудования. Это нужно для оптимизации процесса, повышения скорости обработки, качества изделий.

Распространенные ошибки

Основные типы ошибок при раскрое металла можно разделить на расчетные и технологические.

Первые появляются при неправильном формировании схемы порезки, не учитываются размеры деталей, порядок их расположения на листе. Минимизировать эти неточности можно с помощью программ по раскрою.

В платных версиях возможна организация потокового производства, в расчет берутся деловые остатки после предыдущих раскроев.

Примеры технологических ошибок для различных видов резки металла:

• Плазменная резка. Неправильный режим работы приведет к формированию дефектов. Дополнительно будет сильный износ сопла, последствия – растяжение дуги, расширение реза.
• Лазерная обработка. Быстрый проход луча может стать причиной появления грата – затвердевание наплывов на кромке. Обязательна настройка направляющей рамы, ее износ влияет на точность реза.
• Механический раскрой. Частая причина искривления края – затупившаяся кромка диска, гильотины или полотна. Также для механической обработки важна фиксация листа.

Для оптимизации процесса и получения качественных заготовок можно использовать несколько технологий раскроя. Это актуально для изготовления сложных по форме изделий или для организации постоянного потокового производства. Главное преимущество такого подхода – уменьшение отходов, что положительно сказывается на себестоимости продукции.

Итоги

Выбор технологии раскроя металла начинают с составления технических требований. Учитывается толщина, свойства материала, конфигурация заготовки. Исходя из этого определяют оптимальную методику порезки.

Следующий важный момент – формирование карты раскроя. Она должна максимально эффективно использовать всю площадь листа, обеспечить минимизацию неделовых отходов. Для выполнения этой задачи используют специализированные программные комплексы.

Настройка и техническое состояние оборудования, станков для порезки напрямую влияет на качество выполненных работ. Необходимо периодически проводить диагностику, плановый ремонт и замену комплектующих.

Для эффективного раскроя металла следует учитывать все факторы – от выбора технологии до фактического состояния оборудования. Это важно не только для массового производства, но и при изготовлении штучной продукции.

Раскрой листового металла: лазерная, плазменная резка проката

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.

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.