Способы обработки металлов резкой

Виды резки металла

Резка металла — это процесс разделения металлического листа или трубы на несколько частей ручным, механическим, термическим методом. Череповецкий завод металлоконструкций использует данный процесс при производстве различных изделий, благодаря чему специалисты могут подробно объяснить все особенности. Ответ на вопрос о том, чем резать металл, в условиях современного развития промышленных технологий оказывается достаточно многогранным. Так как режут металл также в бытовых и ремонтных целях, вопрос оказывается актуальным для многих людей.

Способы резки

Способы резки металлов классифицируются в зависимости от используемого оборудования. Этот параметр позволяет выделить следующие типы:

• ручная резка;
• гидроабразивная;
• термическая;
• газокислородная;
• плазменная;
• лазерная;
• механическая;
• резка ленточной пилой;
• при помощи гильотины;
• при помощи дискового станка.

Ручная резка металла

Данный метод резки не применяется в промышленности ввиду низкой эффективности. Разрезать металлический лист вручную можно с помощью ножниц, лобзика, ножовки, болгарки. Скорость и точность выполнения работы в данном случае полностью зависит от мастера, который режет материал. Стоит учесть, что используемые инструменты, особенно ножницы, существенно ограничены по техническим характеристикам. Не каждый металл получится разрезать вручную. Тем не менее такой способ подходит для выполнения большинства бытовых задач.

Гидроабразивная резка металла

Когда разделение проводится с целью раскройки заготовки из металла, одним из самых подходящих способов будет гидроабразивный. Струя воды, смешанная с абразивным веществом, воздействует на материал под давлением, благодаря чему можно вырезать детали сложной формы. Это один из первых методов резки металлов, известных человечеству. Современное оборудование позволяет добиться высокой точности и воспроизвести линии любой кривизны.

Другие преимущества данного способа включают:

• возможность легко резать металлические изделия значительной толщины;
• эффективное получение сложных элементов нестандартной конфигурации;
• минимальный расход металла при порезке благодаря маленькой ширине реза;
• защита материала от деформации и плавления за счет низкого температурного режима в зоне реза.

При всех преимуществах гидроабразивной резки металлов обработать таким образом получится только листы из определенного сплава, имеющие небольшую толщину.

Термическая резка металла

Термическая резка металла позволяет существенно ускорить раскрой. Терморезка бывает:

Каждый из видов термической резки имеет свои особенности, однако отличительной чертой является отсутствие прямого контакта между обрабатываемой поверхностью и инструментом. Бесконтактное разделение заготовки происходит с применением струи газа, лазерного луча или плазмы соответственно.

Газокислородная резка

При высоких температурах металл нагревается, плавится и выгорает. Именно это свойство лежит в основе газокислородной технологии.

Процесс газокислородной резки проходит в два этапа:

1. Сначала в место будущего разреза направляют струю пламени, используя ацетилен как горючий материал.
2. После того как металл разогрелся, в место разреза подают кислород. Под его воздействием мягкая поверхность разделяется, а присутствующие в материале окислы удаляются.

Такой метод позволяет разрезать металлические заготовки большой толщины, в том числе титановые листы. Однако у данного способа есть и особенности, которые можно рассматривать как недостатки:

• металлы некоторых видов, включая алюминий, медь и другие цветные металлы, хромоникелевые стали, высокоуглеродистые стали, не поддаются обработке;
• недостаточно качественный рез;
• широкий рез;
• появление в процессе наплывов и окислов;
• нельзя резать криволинейные поверхности;
• в зоне реза физические свойства материала изменяются.

Основная сложность при получении реза высокого качества возникает из-за необходимости выдерживать идентичное расстояние в течение всего процесса. В отличие от ручного резака автоматизированное устройство режет заготовку более точно и быстро.

Плазменная резка

Режущим инструментом при использовании данного метода выступает струя плазмы. Для такой резки металла применяется специальное оборудование — плазматрон. Через его сопло происходит струйная подача плазмы, которая является по сути ионизированным газом сверхвысокой температуры.

Плазменная резка незаменима тогда, когда необходимо разделить толстый металлический лист. Технология позволяет работать с материалом до 150 мм шириной.

По типу воздействия на материал рез может быть:

• плазменно-дуговым — обрабатываемый металл оплавляется при помощи электрической дуги между изделием и режущим инструментов;
• косвенным — разделение металлической заготовки происходит исключительно за счет плазмы.

Плазменная резка металла характеризуется:

• безопасностью;
• высокой скоростью работы;
• гладкостью реза;
• способностью работы со сложными контурами;
• нагреванием обрабатываемой поверхности до незначительного уровня;
• высокой ценой данного вида оборудования;
• шумом в процессе работы плазмотронов;
• необходимостью обучения;
• ограниченной толщиной материала, который можно разрезать таким способом.

Лазерная резка

Лазерная резка металла — это современный способ обработки изделий с помощью воздействия лазерного луча. Фокусируя лазер на конкретной точке разрезаемого материала, можно прогреть свыше температуры плавления и испарить участок поверхности. Передвигая рабочую головку по заданной траектории, на листовом металле получают рез необходимой формы и размера.

Чаще всего технологию применяют, когда обрабатывают:

• тонкие металлические листы;
• цветные металлы: медь, алюминий;
• трубные изделия;
• нержавеющую сталь.

Однако лазерная резка уникальна тем, что позволяет разрезать любые металлические изделия, а также детали их сплавов и неметаллов.

Кроме того, лазерный метод выделяется:

• возможностью вырезания сложных геометрических контуров;
• высокой точностью резки;
• ровностью кромки, близкой к идеальной;
• высокой производительностью.

Однако следует учитывать и недостатки такой обработки металла:

• ограниченная толщина поверхностей, которые возможно обработать;
• значительные затраты энергии;
• необходимость обучения перед выполнением реза.

Механическая резка металла

Механические технологии предполагают непосредственный контакт инструмента с металлом. Таким инструментом может быть:

• ленточно-пильный станок;
• дисковый станок;
• токарный станок с дополнительно установленными резцами;
• агрегат продольной резки.

Отдельно выделяют ударный способ разделения при помощи гильотины.

Резка ленточной пилой

К преимуществам такой резки металлов причисляют:

• высокую точность реза;
• возможность выполнить резы разных видов: как прямые, так и угловые;
• небольшое количество отходов за счет минимальной ширины реза;
• невысокую стоимость оборудования.

Современные модели удобны в использовании, поскольку оснащены дополнительным электронным оборудованием.

Ударная резка металла с помощью гильотины

Ударная резка металла, она же рубка, выполняется на специальном резаке-гильотине. Происходит фиксация материала в горизонтальном положении и его разделение рубящим ударом. Таким методом удобно разделять листовой металл. Разрезание происходит одновременно по всей длине материала. Способ подходит для работы с разными видами стали, включая нержавеющую, оцинкованную, электротехническую.

Главным преимуществом технологии считается возможность быстро получить абсолютно ровный рез. Однако есть и минусы: шумная работа оборудования, разная ширина у полученный частей металла, ограниченная ширина материала, который можно обработать.

Резка на дисковом станке

Рабочим инструментом выступает диск с зубьями по внешнему краю. Электродвигатель приводит диск в движение, позволяя осуществить качественный рез по металлу.

Среди плюсов данного метода можно отметить:

• высокое качество реза;
• возможность резки под углом;
• точность обработки;
• компактное и универсальное оборудование.

Инструменты для резки металлов

Резать металл можно и в бытовых условиях — с этой целью используют такие механические приспособления, как ножницы и пилы разных видов.

Ручные ножницы

Подходят, если толщина металла не превышает 3 мм. Ручные ножницы — один из самых популярных инструментов для бытовой обработки металлических изделий. При этом они бывают нескольких видов:

• для прямого реза;
• для криволинейного реза;
• пальцевые — для резки по сложной траектории;
• ножницы с одним подвижным лезвием.

Пилы для металла также бывают разные. Каждая имеет свои преимущества и недостатки. Металлорезка выполняется пилой одного из следующих видов:

Выбирать пилу следует с учетом конкретной задачи и особенностей материала. Например, торцевая пила позволяет резать под углом, а дисковая пила отлично справится с распилом тонких листов металла.

Углошлифовальная машина

Этот инструмент для резки металлов широко известен как болгарка. Ею удобно пользоваться за счет небольшого веса и универсальности. Сменные диски позволяют обработку металла разной толщины. Кроме того, болгарка может не только резать, но и шлифовать и полировать поверхность. Благодаря удобству и широкому функционалу именно углошлифовальная машина считается оптимальным инструментом для резки металла в быту.

Специалисты Череповецкого завода металлоконструкций имеют многолетний опыт работы с разнообразными материалами. Для промышленной резки металлов мы используем современное оборудование и сертифицированное сырье, что позволяет гарантировать высокое качество металлоконструкций.

Источник

Резка металлов. Способы, инструмент для резки металла

Металл режут ручными или механическими ножовками, а также ручными и механическими, рычажными, параллельными и дисковыми (круглыми) пилами.

Крупный сортовой металл (круглый, полосовой, угловой, двутавровый и т.п.) разрезают на приводных ножовках и дисковых пилах, а также электрической и газовой резкой, листовой металл — ручными и приводными ножницами, трубы — вручную ножовкой и труборезом (механическую резку осуществляют на специальных станках).

Для резки закаленной стали и твердых сплавов применяют тонкие дисковые шлифовальные круги, а также анодно-механический и электроискровой способы резки металлов.

Устройство ручной ножовки. Ручная ножовка (рис. 1) состоит из станка (рамки), в котором закреплено ножовочное полотно.

Рис. 1. Ручная ножовка: 1 — барашек; 2 — натяжная серьга; 3 — станок; 4 — неподвижная серьга; 5 — ручка; 6 — ножовочное полотно

Ножовочные полотна изготовляют из инструментальной стали марок 9ХС, У10, У10А, У12, У12А или мягкой углеродистой стали (У8, У8А, У9 и У9А) с последующей цементацией зубьев. Ножовочное полотно термически обработано так, что нижняя рабочая часть полотна с зубьями термически обработана с большей твердостью, чем верхняя. Такая термическая обработка уменьшает поломки ножовочного полотна при работе. Ножовочные полотна изготовляют с мелким и крупным зубом. Количество зубьев на 25 мм длины ножовочного полотна колеблется от 15 до 32. Зубья полотна разводят в разные стороны, чтобы уменьшить трение полотна о боковые поверхности обрабатываемой заготовки и исключить заклинивание полотна в пропиле. Величина развода зубьев должна быть такой, чтобы ширина пропила была больше толщины ножовочного полотна на 0,25–0,5 мм.

Разводят зубья отгибанием каждых двух смежных зубьев в противоположные стороны на 0,25–0,6 мм. Применяют развод мелких зубьев созданием волны вдоль нижней части полотна. Амплитуда и шаг волны зависят от толщины полотна и размера зубьев.

Для резки мягких и вязких металлов (медь, латунь) применяют ножовочные полотна с шагом зубьев — 1 мм, твердых металлов (сталь, чугун) — 1,6 мм, мягкой стали — 2 мм. Для слесарных работ обычно применяют ножовочные полотна, у которых на длине 25 мм размещается 15 зубьев.

Прорезание шлицов в головках мелких винтов под отвертку производят ножовками с тонким полотном (толщина 0,8 мм). В головках более крупных винтов шлицы прорезают обыкновенной ножовкой. Широкие шлицы в крупных винтах прорезают полотнами толщиной 1,5–3 мм или в ножовку вставляют одновременно два-три полотна нормальной толщины.

Процесс резки ножовкой. Прежде чем приступить к работе, нужно выбрать ножовочное полотно, сообразуясь с твердостью, формой и размером разрезаемого материала. Необходимо также проверить, правильно ли вставлено полотно в рамку: зубья должны быть направлены остриями от рукоятки, натяжение полотна должно быть достаточно сильным, но не чрезмерным, так как это может вызвать поломку полотна.

Положение корпуса и рук слесаря при работе должно быть таким, как показано на рис. 2, а. Другой способ захвата рамки приведен на рис. 2, б (разница — в положении пальцев).

Рис. 2. Положение рук на рамке при резке ножовкой

Во время резки ножовку держат преимущественно в горизонтальном положении. Движения должны быть плавными, без рывков и с таким размахом, чтобы работало почти все полотно, а не только его середина (нормальный размах не менее 2/3 длины ножовочного полотна).

Усилие нажима на ножовку зависит от твердости обрабатываемого металла и его размеров. В среднем усилие должно соответствовать 1 кг на 0,1 мм толщины полотна.

Нажимать на станок необходимо обеими руками, при этом наибольшее давление оказывать левой рукой, а движение станка осуществлять главным образом правой рукой, приложенной к его ручке. При холостом ходе на ножовку не нажимают. При работе ножовочным станком нужно делать не более 40–50 ходов в минуту. При более быстром темпе полотно нагревается и быстрее затупляется.

Если в начале резки ножовка скользит по поверхности, то место распиливания надрубают зубилом или надрезают ребром напильника.

При резке деталей, имеющих острые ребра, необходимо обеспечивать плавный заход зубьев в металл и не допускать подпрыгивания станка при переходе от зуба к зубу. В противном случае зубья выламываются из полотна и процесс резки оказывается невозможным.

Ручной ножовкой чаще всего работают без охлаждения. Для уменьшения трения полотна о стенки пропиливаемой канавки его полезно смазывать машинным маслом, густой смазкой из сала или графитной мазью, в состав которой входят 2 части сала и 1 часть графита. При механической резке приводную ножовку необходимо охлаждать жидкостью — мыльной водой или эмульсией.

Слабое натяжение полотна иногда способствует «уводу» его в сторону. При уводе полотна следует начать резку в новом месте — с обратной стороны. Попытка выправить косую прорезь приводит к поломке полотна.

Для более продолжительного использования ножовочного полотна рекомендуется вначале разрезать им мягкие материалы, а затем, после некоторого затупления зубьев, — более твердые.

При поломке хотя бы одного зуба работу ножовкой следует прекратить, иначе произойдет поломка смежных зубьев и быстрое затупление всех остальных. Для восстановления режущей способности ножовки, у которой выкрошился зуб, необходимо на точиле или шлифовальном круге сточить дватри соседних с ним зуба по линии а — а (рис. 3).

Рис. 3. Восстановление режущей способности ножовки

Если во время резания сломалось старое, сработавшееся ножовочное полотно, то нельзя продолжать работу новой ножовкой, так как ширина пропила для нового полотна окажется мала и оно не войдет в прорезь. В этом случае поворачивают изделие и начинают резание в другом месте.

Разрезать материал ножовкой легче по узкой его стороне. Поэтому полосовой металл, как правило, режут по узкой стороне полосы, но это можно лишь при условии, если на длине реза с металлом соприкасается не менее двух-трех зубьев полотна. При меньшей толщине полосы зубья ножовки могут выломаться, поэтому тонкую полосовую сталь разрезают по широкой стороне.

Тонкие металлические листы при разрезке ножовкой зажимают между деревянными прокладками по одному или несколько штук и разрезают вместе с прокладками. Такой способ обеспечивает лучшее направление ножовочному полотну и предохраняет его от поломок.

Для вырезки в тонких листах криволинейных или угловых прорезей применяют лобзик. Вместо ножовочного полотна в лобзик вставляют узкую тонкую пилку, у которой зубья направлены к ручке. Пилят лобзиком на себя, а если выпиливаемый лист положен горизонтально, то сверху вниз, держа лобзик за ручку снизу. Перед выпиливанием внутренних фигур или прорезей в местах перехода контура в углах просверливают мелкие (по ширине пилки) отверстия. Пропустив в такое отверстие пилку, закрепляют ее в рамке лобзика.

Процесс резки ножницами. При разрезке листового материала ножницами режущие кромки челюстей ножниц, действуя одновременно, создают напряжения сжатия и растяжения вблизи режущих кромок (рис. 4) и разрушают связь между частицами материала.

Рис. 4. Процесс резки ножницами: 1 — напряжения растяжения; 2 — напряжения сжатия

Челюсти (ножи) ножниц, как и другие режущие инструменты, имеют задний угол α, передний угол γ и угол заострения β (рис. 5), величина которого зависит от свойств разрезаемого материала. Для мягких металлов (меди, латуни и др.) β = 65°, металлов средней твердости – β = 70 ÷ 75° и твердых металлов – β = 80 ÷ 85°.

Рис. 5. Углы заострения челюстей ножниц

При угле заострения меньше указанного ножи быстро затупляются или лезвия их выкрашиваются. Большие углы заострения увеличивают прочность лезвия, но при этом усилия резания возрастают.

Для уменьшения трения касающихся плоскостей режущие кромки ножниц рекомендуется смазывать машинным маслом. Чем точнее пригнаны одна к другой режущие части челюстей ножниц, тем чище получается поверхность среза. Закаленные челюсти ножниц ни в коем случае не должны тереться одна о другую, так как они при этом затупляются (между ними зазор 0,2–0,02 мм). При большем зазоре между челюстями тонкий листовой материал затягивается в зазор и закаленные режущие кромки могут выкрошиться.

Листовую сталь толщиной до 0,7–1 мм режут простыми ручными ножницами (рис. 6, а).

Рис. 6. Ручные ножницы: а — простые; б — рычажные

Допустимая толщина в мм других материалов, разрезаемых на ручных ножницах, следующая: твердый алюминий — 1,0; мягкий алюминий — 2,5; сталь — 0,7; латунь — 0,8; медь — 1,0.

Для слесарных работ применяют ручные ножницы, полная длина которых составляет от 200 до 400 мм, а длина лезвия от 55 до 110 мм.

Изготовляют ножницы из углеродистой инструментальной стали У7, У8, У10.

Ручные ножницы бывают правые и левые. У правых ножниц скос на режущей части каждой половинки находится с правой стороны, у левых — с левой. При резке листа правыми ножницами все время видна риска на разрезаемом металле. При работе левыми ножницами, для того чтобы видеть риску, приходится левой рукой отгибать срезаемый металл, что очень неудобно. Поэтому листовой металл по прямой линии и по кривой (окружности и закругления) без резких поворотов режут правыми ножницами.

Резка простыми ножницами происходит только под действием силы Р1, которая направлена перпендикулярно к поверхности листа и вдавливает челюсти в материал. Горизонтальная составляющая S выталкивает заготовку из зева ножниц до тех пор, пока величина ее больше силы трения, возникающей между челюстями ножниц и заготовкой. Это продолжается до раскрытия челюстей на угол 30°.

У ручных рычажных ножниц (рис. 6, б) угол раскрытия должен составлять 15°. Подвижная верхняя челюсть у ручных рычажных ножниц имеет криволинейную режущую кромку, что при всех положениях верхнего ножа обеспечивает угол раскрытия 15°. Теоретически этот угол должен быть около 8–9°, так как тангенс его имеет значение, равное коэффициенту трения стали о сталь в сухом состоянии μ₀ = 0,15.

При поддерживании разрезаемого материала угол раскрытия ручных рычажных ножниц может быть больше. Резка под углом меньше 10° является самотормозящей, при таком угле заготовка не выталкивается из зева ножниц. Листовой материал толщиной до 2–3 мм разрезают стуловыми и рычажными ножницами. Стуловые ножницы отличаются от ручных размерами и конфигурацией. Одна из их ручек сделана так, что ее можно жестко закрепить в тисках или прикрепить к деревянной колоде (стулу). Общая длина стуловых ножниц 400–1000 мм, длина лезвий 100–250 мм, длина ручек 300–750 мм.

Кроме простых и рычажных существуют ручные ножницы с зубчатой передачей, маховые и дисковые. Ручные ножницы с зубчатой передачей предназначены для резания листового металла, тонких прутков и профильного материала. Рычажные маховые ножницы применяют обычно для прямых разрезов листового металла толщиной до 2 мм на полосы. На конце рычага помещен уравновешивающий груз.

Дисковые ножницы используют для резки листовой стали толщиной до 1 мм как с прямолинейным срезом, так и по кривой любого радиуса. Нижний режущий диск ножниц закреплен на эксцентриковой оси, которая позволяет изменять положение диска по высоте. Верхний режущий диск вращается на валике, который поворачивают рукояткой при помощи храпового колеса и собачки.

Машинные ножницы. Приводными машинными ножницами режут листы и полосы толщиной более 3 мм .

Дисковую ручную пилу применяют для резки профильного проката и труб (рис. 7). В зависимости от профиля разрезаемого металла пила комплектуется сменными направляющими упорами.

Рис. 7. Дисковая ручная пила

Резка производится вулканитовым кругом 4, шпиндель которого закреплен на качающейся раме 5. Вращение круга осуществляется через ременную передачу 7 электродвигателем 8, а подача круга — вручную рукояткой 6. Разрезаемый профильный прокат устанавливают на призмы 1 до регулируемого упора 2 и закрепляют откидным прижимом 3. По окончании резки рама 5 возвращается в исходное положение пружиной 9. Частота вращения абразивного круга 2000 об/мин.

Заменяя абразивный круг тонким стальным диском, можно производить резку на мерные длины резиновых шлангов и шлангов высокого давления из прорезиненных тканей для пневмо- и гидросистем.

Гильотинные ножницы с наклонными ножами (гильотинные) применяют для резки листового и реже полосового проката, а также листовых неметаллических материалов.

Существует большое количество различных типов ножниц, отличающихся друг от друга как по конструктивным признакам, так и по технологическим характеристикам.

На рис. 8 показаны ножницы с наклонными ножами.

Рис. 8. Гильотинные ножницы

Резать материал на этих ножницах можно по разметке и без нее с помощью удлинителей 3. Станина 1 ножниц сварная из листовой стали. В ее передней части закреплен стол 2, на котором установлены удлинители 3 с Т-образными пазами, служащими для удлинения стола в случае разрезания больших листов, а также для установки передних упоров и различных приспособлений.

Привод ножниц осуществляется от отдельного электродвигателя через клиноременную и зубчатую передачи на коленчатый вал. Ножевая платформа (ползун) 4, приводимая от коленчатого вала через шатуны, двигается вверх и вниз. Расположение привода верхнее. Управляют ножницами при помощи кнопок и педали 6. Задний упор 5 состоит из двух цилиндрических реек; на них от одного маховика передвигаются кронштейны для установки упорной линейки на необходимое расстояние от кромок ножей. Мерная резка листа достигается с помощью заднего упора. Ножницы могут работать одиночными ходами и непрерывными (автоматически).

Обычно ножницы снабжены прижимами для удержания разрезаемого материала. Прижимы действуют автоматически при перемещении ползуна вниз.

Максимальная толщина разрезаемого на этих ножницах материала составляет 20–32 мм при ширине реза 2000–3200 мм. Мощность электродвигателей для привода ножниц — от 1,7 до 20 кВт.

Ножницы с наклонными ножами используются для резки по прямым линиям. На них режутся листы на полосы для последующей штамповки, а также мерные заготовки. Изменяя положение упоров, можно изготовлять заготовки трапецеидальной, ромбовидной, треугольной и другой формы.

На ножницах можно вырезать и заготовки более сложной формы по разметке (без применения упоров), а также срезать кромки листа под углом к плоскости реза до 30° (например, при подготовке под сварку). В последнем случае заготовку располагают наклонно к плоскости стола с помощью специальных подставок.

Комбинированные пресс-ножницы (рис. 9) предназначены для резки листового и реже полосового проката, профильного сортового проката (круг, квадрат, уголок, швеллер), а также для пробивки отверстий и выполнения разрубочных работ.

У таких ножниц в зависимости от модели имеются: пробивное устройство 1, ножницы для резки профильного сортамента 2, разрубочное устройство 3 и ножницы для резки листового проката 4.

Рис. 9. Комбинированные пресс-ножницы

Принцип резки сортового проката заключается в том, что материал, помещенный между ножами соответствующего профиля, разрезается при сдвиге одного (подвижного) ножа по отношению к другому (неподвижному).

Пробивка отверстий, как и зарубочные работы, производится чаще всего по разметке и в отдельных случаях по специальным шаблонам. Шаблон повторяет контур высечки. Он накладывается на заготовку и помогает ориентировать ее по отношению к ножам.

Резка на листовых ножницах производится в основном по разметке. Мерные по длине заготовки из проката отрезаются по специальным упорам или по разметке.

Источник