Меню

Стадии процесса резки металла



Резка металла – физические основы процесса.

Думаю, вы уже в курсе, что резка металла – один из основополагающих процессов в металлообработке. В обработке листов и рулонов нам также никуда не уйти от этого понятия. Любой технологический процесс по изготовлению детали из тонкого листа начинается с разделительных операций – то есть, с резки.

Рабочие органы режущего оборудования (ножи), внедряясь в металл, пластически деформируют его до полного отделения одной части от другой – вот так можно кратко описать весь процесс. Все! И я бы с радостью закончил эту статью на этом, будь все настолько просто.

На самом деле, как водится, существует ряд нюансов и подробностей при ближайшем рассмотрении.

Давайте же приглядимся получше. Вот, что мы примерно увидим

Итак, ножи при резке металла всегда устанавливают с некоторым зазором z. Как следствие, возникает изгибающий момент М, который зависит от силы, приложенной к ножу, и от величины зазора между лезвиями.

Изгибающий момент вызывает поворот отрезаемой заготовки, что влечет к возникновению распирающих реакций N на боковых поверхностях ножей. Так вот, прежде всего очень важно уменьшить эти реакции. Чем меньше этот процесс контролируется, тем хуже будет качество реза.

В зависимости от типа режущего оборудования, производитель предусматривает наличие прижимного устройства или способа противодействия этому явлению (Q) – иначе никак.

Но продолжу свой экскурс, все самое интересное впереди.

Процесс резки можно разделить на отдельные стадии. В начале первой стадии пластическая деформация сосредоточена у рабочих кромок ножей и напряжения в металле не превышают предел упругости. Эту стадию еще называют «упругой». Зоны деформации снизу и сверху идут навстречу друг другу, вот так

Вторая стадия начинается при необратимом смещении одной части листа относительно другой.

В этот момент образуется гладкая блестящая поверхность, сглаженная силами трения, направленными вдоль боковой поверхности ножей. При этом напряжения в металле уже больше предела текучести, но меньше сопротивления металла срезу.

По мере смыкания ножей степень деформации увеличивается и когда ресурс пластичности исчерпывается, начинается третья стадия – появление трещин скалывания и разрушение металла. Напряжения в металле соответствуют сопротивлению срезу.

В итоге одна часть металла отделяется от другой.

Разрушение металла или скалывание всегда опережает внедрение кромок ножа в лист. Начинается скалывание в тот момент, когда нож достигает определенной глубины h. Эта глубина (h) у металлов разная и зависит от толщины и физико-механических свойств. Значение h составляет примерно 0,2-0,8 толщины металла (S). Соответственно, чем мягче металл, тем h больше.

Все стадии резки металла можно проследить по получившейся боковой поверхности среза.

Зона 1 представляет собой скругленную часть листа. Зона 2 – это блестящая поверхность, сглаженная силами трения. Зона 3 представляет собой поверхность скола, образующуюся в результате возникновения и развития трещин скалывания. Трещины скалывания направлены под определенным углом θ к плоскости листа. Этот угол называют естественным углом скола. Значение этого угла также зависит от физико-механических свойств металла.

Напоследок, хочу отметить, что знающий человек по боковой поверхности среза может определить многое. Так, например, чем больше зона 2, тем мягче металл; чем больше радиус в зоне 1, тем тупее ножи. Также по виду среза мы можем судить о настройках оборудования, но это материал для отдельной будущей статьи. Так что до новых встреч.

При подготовке информации я использовал: 1. Аверкиев Ю.А. “Технология холодной штамповки” 1989г; 2. Малов А.Н. “Технология холодной штамповки” 1969г.

Источник

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.

Читайте также:  Котел металл смарт оптима

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.
Читайте также:  Настенный декор цветок металл

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 металла: применяемые технологии

Одним из наиболее распространенных материалов на сегодняшний день можно назвать металл. Он применяется при производстве различных деталей для механизмов, вещей бытового и промышленного применения. Часто для изменения размеров и формы изделия проводится резка металла. Механическая обработка рассматриваемого материала усложняется по причине высокой прочности и твердости структуры. Рассмотрим особенности проведения резки подробнее.

Читайте также:  Металл сетка своими руками

Описание и особенности процесса

Под резкой металла понимают технологический процесс, цель которого заключается в разделении заготовки на отдельные части или изготовлении деталей различной формы. При механической обработке могут применяться различные фрезерные и токарные станки, а также специальное металлорежущее оборудование.

При проведении рассматриваемого технологического процесса учитываются нижеприведенные моменты:

  1. Механическая обработка приводит к нагреву материала. Практически все металлы реагируют на нагрев одинаково — происходит изменение основных физико-механических свойств, повышается степень пластичности, уменьшается прочность. В случае когда нужно получить качественный срез, нагрев структуры материала исключается.
  2. Не все сплавы могут обрабатываться без предварительного нагрева. Существуют труднообрабатываемые сплавы, резка которых возможна только при условии предварительного нагрева структуры.
  3. При проведении обработки уделяется внимание таким качествам как теплопроводность, твердость и свариваемость.

Чаще всего резка стали и других сплавов происходит на момент подготовки сырья к дальнейшей обработке, выпуске изделий или при необходимости изменения размеров, формы уже готовых изделий на момент выполнения монтажных работ. Существует огромное количество способов резки, каждый обладает своими определенными свойствами.

Способы резки

Довольно распространена механическая обработка, которая не предусматривает предварительный нагрев материала перед его использованием.

Механические методы

Наиболее распространены следующие технологические процессы:

  1. Рубка. При рубке в качестве режущего инструмента используются ножницы или специальные ножи. Преимуществами данной технологии можно назвать высокую производительность и небольшие затраты. Кроме этого, выделяют высокую точность деления заготовки на отдельные части. Однако этот метод механической обработки подходит не для всех металлов, он также не позволяет получать заготовки сложной формы. Есть и ограничение, касающееся толщины используемых заготовок.
  2. Резка дисковой пилой проводится уже на протяжении многих лет. Особенностями этого метода можно назвать возможность получения заготовок сложной формы, а также отсутствие ограничения толщины обрабатываемого металла. В качестве режущего инструмента используется абразивный армированный круг. При использовании профессионального оборудования можно получить качественный срез. Недостатком этого метода можно назвать относительно невысокую скорость обработки.
  3. Применение метода ленточной резки. Ленточная резка возможна только при использовании специального оборудования. Станки с ленточными пилами могут применяться для обработки сортового и трубного металлопроката, а также прудков различного диаметра. Преимущества этого метода заключаются в большой производительности и высоком качестве получаемого среза.

Как ранее было отмечено, механическая обработка применима не во всех случаях. Довольно часто прибегают к термическим методам обработки, которые имеют ряд своих особенностей.

Термическая обработка

Применяется несколько методов термического разрезания металла:

  1. Лазерная технология в последнее время получила довольно большое распространение. Сфокусированный пучок света может раскраивать деталь с достаточно высокой точностью. Этот метод характеризуется большой универсальностью в применении, подходит для большинства сплавов и металлов.
  2. Плазменная резка проводится при применении специального плазмогенератора, который создает сжатую режущую дугу. Этот метод подходит практически для любой стали, а также титана и чугуна. На сегодняшний день эта технология наиболее востребована среди других, что можно связать с универсальностью в применении, высоким качеством получаемого среза.
  3. Применение газокислородного оборудования основано на повышении температуры в зоне резания до 1000 градусов Цельсия. Металлы при подобной температуре и доступе воздуха способны сгорать. Подобное оборудование может применяться при условии толщины заготовки не более 2 метров.

Гидроабразивное разрезание основано на подаче струи воды, которая подается под давлением до 5000 Атм. В состав воды добавляются специальные абразивы. Последний метод резки не становится причиной деформации или сваривания образующихся краев, так как не происходит нагрева структуры.

Источник