Услуги плазменной резки и гибки металла в Челябинске

Услуги плазменной резки и гибки металла в Челябинске

Заказать звонок

Излишки металла: как избежать появления грата

Гратом называют излишки металла, которые остаются на готовой детали после резки или сварки. В процессе расплавления (на чем основаны многие виды резки) металл, который был в месте разреза, никуда не исчезает. Часть его выпадает вниз, а часть – остается на кромках детали и застывает на ней. Образуются некрасивые «наросты».

Полностью избежать появления грата нельзя. Это своего рода «бонус» за быстрый, удобный и точный раскрой металла плазменным или лазерным резаком. Если необходимо, чтобы детали были идеально чистыми, и материал позволяет, можно применить кислородную резку. Либо «резать лобзиком», как шутят опытные мастера.

Можно существенно снизить появление излишков, правильно настроив плазменный резак. Главное, на что нужно обратить внимание – высота резака и скорость работы. Больше грата образуется, когда резак находится слишком низко, поэтому нужно отрегулировать высоту опытным путем. Также, количество грата увеличивается, если скорость резки недостаточная – получается, что электрическая дуга уходит вперед. При высокой скорости тоже выходит много излишков, т.к. дуга отстает.

У каждого резака есть инструкция, где производитель прописывает в виде таблиц, как именно его использовать. Выбрав свой типа сплава и толщину заготовок, нужно посмотреть в таблице, какую мощность и скорость резака предлагает производитель. Следуя этим рекомендациям, можно свести образование грата к минимуму.

Немаловажно следить за состояние расходников. Сопло и электрод должны подходить для выбранного режима резки (все это тоже описано в инструкции). Своевременная очистка и замена расходников поможет делать качественный раскрой и продлит сроки службы самого резака.

Грат достаточно легко удаляется, поэтому большинство мастеров не считают его серьезной проблемой. Существуют разные методы очистки деталей. Кто-то удаляет его пинцетом, кто-то плоскогубцами. Можно «отстучать» грат молоточком, а затем – зашлифовать.

На крупных производствах существуют специальные механизмы – гратосниматели. Они шлифуют края деталей, срезают грат механическим путем, сжигают его струей кислорода, расплавляют электрохимическим путем, в зависимости от модели.

Кислородная резка металла

Кислородная резка металла – современная технология, позволяющая при соблюдении всех условий создать очень точный рез. Суть ее сводится к тому, что металл «режет» струя кислорода, подаваемая под высоким давлением. Однако, давление здесь играет второстепенную роль. Все дело в температуре.

Перед началом работы заготовку, которую нужно разрезать, разогревают до определенной температуры (это должно быть значение, при котором данный металл воспламеняется в кислороде). От соприкосновения с горячей поверхностью кислород воспламеняется и начинает гореть. На поверхности образуется слой оксидов, которые струя кислорода сама же и проталкивает на глубину. Это способствует окислению следующих слоев, до тех пор, пока деталь не будет разрезана по всей толщине. Сами оксиды в итоге струя кислорода выдувает наружу.

Этот тип резки прост и удобен – сам кислородный резак имеет небольшие габариты и его удобно транспортировать. Однако подходит такой метод далеко не для всех металлов. В частности, температура, при которой металл плавится, должна быть существенно выше, чем температура горения в кислороде. Иначе заготовка просто растечется. Шлаки не должны быть тугоплавкими, т.к. это сильно тормозит процесс. При этом металл должен иметь низкую теплопроводность, чтобы нагревался только тот участок, где идет линия разреза.

Чаще всего под кислородный резак «попадают» стали с малым содержанием углерода. Плавятся такие материалы при 1500°С, а горят в кислороде – при 1050°С: разбег почти в 500 градусов. Чем больше в стали легирующих элементов, тем сложнее будет резать ее кислородом. Нет смысла пытаться раскроить кислородным резаком цветные металлы, чугун, жаропрочные и нержавеющие виды стали.

Чтобы резка была качественной, поверхность металла предварительно очищают от окислов, краски, окалины, т.к. все это затрудняет контакт кислорода с поверхностью. Обычно для очистки заготовки тоже приходится прогревать. Перед началом работы металл нагревают в точке, где начнется работа. Режущая струя перемещается по намеченной линии. Профессионалы часто использую специальные трафареты – с ними линия разреза получается идеально ровной.

Работа плазморезом: принципы и особенности

Плазменная резка становится все популярнее, причем не только на крупных производствах, но и в быту. Оборудование для нее стоит дороже, чем, например, «болгарка», но работа плазморезом намного безопаснее и экологичнее. Да и сам рез будет заметно точнее.

Существует несколько видов плазменных резаков – от промышленных, которые могут резать большие и толстые металлические заготовки, до ручных бытовых аппаратов. Нюансы в них немного различаются, но в целом принцип работы у них общий.

Плазморез режет заготовку плазмой. Плазма – это очень сильно разогретый ионизированный воздух (или другой газ).

У каждого плазмореза есть источник питания, плазмотрон (основной узел) и компрессор, который подает воздух. При включении аппарата, этот воздух попадает в плазмотрон и разогревается от температуры в 25-30 тысяч градусов по Цельсию. При такой температуре воздух ионизируется и начинает проводить электрический ток. В плазмотроне появляется электрическая дуга, которую воздух «доставляет» до заготовки. Металл начинается плавиться, и появляется разрез. Вокруг места разреза металл нагревается незначительно, что позволяет делать ровный и аккуратный рез. Такой вид резки называют плазменно-дуговым. Обычно так режут токопроводящие материалы: вырезают отверстия в металлических заготовках, обрабатывают края фигурных или простых деталей, нарезают на части трубы или профиль, обрабатывают края поковок.

Для материалов, которые не проводят электрический ток (камень или бетон), используется принцип резки плазменной струей, когда электрическая дуга горит внутри плазмотрона, а наружу выходит лишь струя плазмы.

Используя свойства разных газов, можно расширять возможности своего резака. Например, сжатым воздухом раскраивают сталь, алюминий и медь (и сплавы на основе мели и алюминия). Для высоколегированной стали, толщина которой превосходит 50 мм нужен азот с аргоном. Азот в чистом виде подходит для меди и алюминия (до 20 мм), латуни (до 90 мм), титана. Медь и алюминий толщиной до 100 мм режут смесью азота с водородом. Если заготовки толще, с водородом смешивают аргон.

В целом, это один из самых экономичных видов резки – количество отходов минимально. Нужно только постоянно следить за наличием расходников: вовремя приобретать сопла и катоды.

Горячая деформация металла

Под воздействием температуры в любом металле или сплаве происходят химические изменения. Зерна или кристаллиты, из которых состоит металл на микроскопическом уровне при нагревании начинают расти. Самый нижний порог температуры, при которой начинают расти зерна металла, называют температурой рекристализации. Если обработка заготовки проводится при этой температуре или более высокой, то это – горячая деформация металла.

Если при холодной деформации металл упрочняется, то при горячей, наоборот. Внутри вещества происходят релаксационные процессы. Зерна металла обретают равноосную форму – это придает материалу пластичность и снижает его прочность.

Деформировать металл горячим способом легче, чем холодным: сила сопротивления материала намного меньше. Однако при горячей деформации на заготовках неизбежно появляется окалина. Это снижает эксплуатационные свойства металла и увеличивает его расход. Из-за окалины часто размер детали на чертеже и на практике расходятся.

Горячую деформацию применяют, если нужно:

• Изготовить деталь из металлических слитков.
• Изготовить деталь из непластичного сплава, который с трудом поддается обработке.
• Изготовить крупную деталь, т.к. это выгоднее с экономической точки зрения (тратится меньше электроэнергии).

«Горячими» могут быть разные типы деформаций: прокатка, прессование, ковка, объемная штамповка. Такими методами чаще всего обрабатывают сталь и сплавы на ее основе. У каждого сплава свои температурные показатели: в частности, чем больше в составе сплава углерода, тем больше потребуется нагрев.

Существуют особые методики нагрева для горячих видов обработки металлов. Суть их сводится к тому, что заготовка должна быть прогрета равномерно в любой точке. От этого зависит дальнейшая прочность материала.

С точки зрения химии, чем сильнее нагревается металл в процесс работы, тем крупнее становятся зерна внутри него. Когда размер кристаллов достигает своего максимума, возникает критическая деформация. Допускать этого не нужно, т.к. крупнозернистый материал становится слишком хрупким и в дальнейшем с ним невозможно будет работать.

Для проведения горячей деформации металла нужно знать все свойства исходного материала, его точный состав. Именно от этого зависит выбор температуры для обработки и качество готового изделия.

Холодная деформация металла

Один из видов обработки металлов давлением – холодная деформация металла. С научной точки зрения, холодной деформацией называют процесс изменения формы металлической заготовки при температуре ниже температуры рекристаллизации (у каждого сплава она своя). Чаще всего деформация происходит при комнатной температуре.

Под воздействием определенных внешних сил металлы имеют свойство изменять форму, причем материал остается в новом виде даже после того, как воздействие заканчивается. Это объясняется тем, что атомы металла в процессе деформации смещаются относительно друг друга и имеют свойство оставаться на своих новых местах.

Существуют разные виды холодной деформации:

• штамповка (листовая штамповка высадка, выдавливание);
• прокатка;
• волочение и т.д.

Холодная обработка весьма экономична: количество вещества остается таким же, каким было до начала работы. При этом поверхность заготовки остается ровной, чистой, не образуются окислы. Предварительное нагревание не требуется: это существенно экономит электроэнергию. Однако, основное отличие холодной деформации от горячей состоит не в том, нагревают ли заготовку перед работой. Разница – в результате: при холодной деформации образуется наклеп, то есть, деталь упрочняется. Это свойство широко используется в производстве. Меняя степень наклепа, можно менять свойства готового изделия. При горячей деформации наклепа не наблюдается. Кстати, есть ряд металлов (олово, свинец), которые деформируются при комнатной температуре, но по факту процесс является горячим, т.к. металл разупрочняется. Железо, в свою очередь обрабатывается холодным способом при температуре 300-400° С.

Наклеп обязательно должен быть учтен при производстве, т.к.у такого металла существенно снижается пластичность. Дальнейшая его обработка потребует большего давления, увеличения энергозатрат. Некоторые сплавы после холодной деформации можно обрабатывать только через отжиг.

Холодной деформации лучше всего поддаются вязкие и мягкие металлы. Это может быть сталь после отжига, сплавы титана, меди, алюминия, магния.

Холодная деформация и наклеп влияют на стойкость металлов к коррозии. У каждого сплава в разных условиях этот процесс протекает с разной скоростью, но это обязательно нужно учитывать перед началом производства.

Металлоконструкции

Металлические конструкции окружают нас повсюду. Под этим термином объединяются все типы конструкций из металлов и разных сплавов. Чаще всего они применяются в строительстве, машиностроении. Впрочем, им есть место в искусстве и дизайне: например, Эйфелева башня или Шуховская телебашня в Москве – не что иное как металлоконструкция.

В строительстве металлоконструкции используются в качестве несущих элементов здания. В других сферах это: балки, опоры, заборы и ограждения, каркасы для железобетонных изделий, опоры линий электропередач и многое другое. В промышленности наиболее популярны сегодня металлоконструкции из стали или легких сплавов, например, на основе алюминия.

Конструкции из металла быстровозводимы, достаточно легки, но при этом, могут выдерживать огромную нагрузку. Специалисты отмечают простоту их хранения и транспортировки по сравнению с альтернативами (бетоном или камнем).

Любая металлоконструкция проходит путь от проектирования до финального теста. Проект конструкции должен создавать только грамотный специалист, ориентируясь на конкретный объект. Инженер должен рассчитать всю нагрузку, которую будет испытывать изделие, собрать информацию о том, в каких условиях оно будет использоваться и заложить эти расчеты в проект. Исходя из этих данных, подбирают материал для металлоконструкции, продумывают систему соединения деталей.

Специалисты должны тщательно отобрать сырье для изготовления металлоконструкции. Оно должно иметь определенную твердость или наоборот, пластичность. Учитываются и другие параметры: стойкость к коррозии, жаропрочность и т.д.

После изготовления металлоконструкции подвергаются обработке: их шлифуют, красят, обрабатывают специальными составами – все определяет назначение изделия. После этого конструкция отправляется на испытания.

Проводить испытания металлоконструкций может завод-изготовитель, а может и сторонняя фирма. Суть заключается в визуальном осмотре и тестировании на ударостойкость, способность выдерживать предельную нагрузку. Данные о результатах проверки заносятся в сертификат качества. Для любой металлоконструкции это самый важный документ. Использовать изделия без сертификатов качества опасно для здоровья и жизни.

Станки для обработки металла

Станки – самое популярное оборудование для обработки металла. С помощью этих машин можно придавать заготовкам форму, разрезать и сгибать металл, обрабатывать его поверхность.
Станки делят на группы, согласно их назначению. Так, например, существуют:
• фрезерные станки (нужны для прорезывания в заготовках различных отверстий или углублений);
• токарные станки (для обтачивания деталей, придания им формы, нарезания резьбы);
• плазменные, лазерные, гидроабразивные резаки (для вырезания из заготовок различных деталей по контуру);
• различные типы прессов (для разных видов обработки металлов давлением);
• гибочные станки (для сгибания металлических заготовок);
• шлифовальные станки (для обработки поверхности заготовок);
• сверлильные станки (для высверливания отверстий).
• зуборезные станки (для нарезания зубцов) и т.д.

Станок может выполнять только одну операцию, а может быть многопозиционным (так называют машины, которые «умеют» делать несколько типов работ). В частности, спросом пользуются токарно-фрезерные станки, фрезерно-сверлильные, токарно-шлифовальные. Многопозиционные станки всегда более эффективны, так как позволяют сэкономить пространство, рабочую силу и ускоряют производство.
Важная характеристика для станка – универсальность. Бывают машины, которые делают только один тип заготовки и только определенного размера. Универсальным же станкам под силу изготавливать разные по типу детали широкого размерного ряда.
Сам факт наличия на производстве или в домашнем хозяйстве станка не гарантирует, что все заготовки будут идеальными. У каждого станка есть точность. Существуют станки нормальной, высокой и прецизионной точности. Этот показатель влияет на стоимость оборудования и его класс.
Отличаются металлообрабатывающие машины и по степени автоматизации. Крупные производства оснащаются станками с числовым-программным управлением или полуавтоматическими, а на мелких предприятиях или в кустарном производстве до сих пор вполне успешно используются ручные станки.
Чтобы сделать правильный выбор, нужно сопоставить ряд факторов: какие функции должен выполнять станок, в каком режиме работать, должен ли он пригождаться для решения других задач, насколько важна точность, и кто будет им управлять. Грамотно подобранный агрегат быстро оправдает все вложения.

Гидроабразивная обработка металла

Гидроабразивная резка – альтернатива традиционным видам раскроя материалов в промышленности.
Сегодня эта технология активно развивается, хотя изобрели ее еще в середине XX века.

Суть процесса заключается в том, что металлический лист разрезается струей воды, которая смешана с абразивным материалом (обычно это гранатовый песок) и подается на заготовку с огромной скоростью – до 1000 метров в секунду. При такой силе воздействия частицы разрезаемого металла просто вымываются и уносятся водой, а абразив усиливает воздействие. Идею разработчики этой технологии взяли в природе – известно, что под воздействием воды на разных материалах со временем образуются эрозии. Современные аппараты просто ускоряют этот процесс в миллионы раз.

Гидроабразивная резка металла имеет множество преимуществ. Во-первых, рабочая часть установки (а именно — вода) не имеет износа. Это сокращает затраты на обслуживание оборудования.
Во-вторых, металл при работе не нагревается, как при лазерной или плазменной резке. Это позволяет получить ровные контуры детали без окалины и потери материала. Кроме того, легирующие элементы в составе сплавов не выгорают.

В-третьих, процесс пожаробезопасен, отсутствует вероятность взрыва. Гидроабразивная резка очень экологична.

Из недостатков этой технологии специалисты отмечают высокую стоимость абразива, который входит в состав струи. Кроме того, существует вероятность коррозии по краям срезов, поэтому они требуют специальной обработки.

Станок для гидроабразивной резки может быть ручным, а может быть оснащен ЧПУ. С его помощью можно обрабатывать материалы толщиной до 30 мм. Если нужно нарезать множество деталей из тонколистового металла, гидроабразивный станок справится со стопкой листов сразу. Это повышает производительность производства. Ширина струи, которую можно варьировать, позволяет делать разрезы с точностью до микрон.

Многие станки оснащены ванной с подъемным механизмом – деталь режется, будучи полностью погруженной в воду. Это позволяет минимизировать шум и распространение металлической пыли.

Во многих отраслях гидроабразивная резка – единственный способ раскроя материалов. Например, именно так режут керамику, композитные материалы. Этот способ отлично подходит для резки стекла и камня.

Токарно-фрезерная обработка металла

Токарно-фрезерные работы – основной тип операций по обработке металлов. Именно на токарных станках создается большинство деталей для механизмов: валы, шестерни, оси, звездочки, втулки, фитинги, крепежные детали. Эти работы востребованы во многих сферах: на транспорте, в машиностроении, в сельском хозяйстве, в военной отрасли.

Токарные работы – это придание заготовке формы. Металлическая болванка постоянно вращается, благодаря чему деталь обтачивается и принимает определенный вид. Фрезерование – это резка различных отверстий, снятие фасок и т.д. Под фрезой заготовка не вращается, а лежит неподвижно.

Токарно-фрезерная обработка металла производится на станках. Станки могут быть ручными, полуавтоматическими, автоматическими. Самые современные машины — станки с ЧПУ (числовым программным управлением). Они сводят к минимуму физическую работу человека. Оператор станка задает необходимые параметры и следит за работой агрегата. Для станков пишутся специальные программы, в которых можно создать чертеж будущей детали с высокой точностью, установить последовательность работ.

В зависимости от того, как оснащено предприятие, обработка металла может производиться на разных машинах, а может – на одной. Аппарат, который может выполнять оба вида обработки, называется токарно-фрезерным обрабатывающим центром. Это универсальное оборудование, которое тоже может быть ручным, полуавтоматическим или иметь ЧПУ. Машины с цифровым управлением, сегодня, конечно, намного популярнее. Однако для мелких производств станок-полуавтомат выгоднее с экономической точки зрения.
В зависимости от конфигурации обрабатывающий центр может иметь различный функционал:

• точение и фрезерование;
• контурное фрезерование;
• измерение деталей;
• нарезка зубцов;
• сверление;
• долбление;
• растачивание.

Токарно-фрезерные обрабатывающие центры исключают другие виды обработки: деталь выходит из станка полностью готовой.

Такой тип обработки одинаково хорошо подходит для черных, цветных металлов и различных сплавов, в том числе жаропрочных и титановых.

Сравнение плазменной и лазерной резки металла

Оба типа установок – и плазменные, и лазерные – хороши по-своему. Чтобы понять, какой именно способ реки подойдет для конкретного производства, важно глубоко проанализировать задачи, исходные материалы и тот продукт, который в итоге нужно получить.

Считается, что лазер режет металл чище. То есть, если сравнить две одинаковые детали, врезанные плазменной и лазерной установкой, на образце из-под лазера срезы будут более гладкими, а в отверстиях и пазах будет намного меньше окалины. Таким образом, если на детали будут отверстия, которые видны снаружи, лучше делать их лазерной установкой.

Если же детали внутренние, и они достаточно просты на вид, лучше создавать их на плазме. Тем более, если толщина листа от 6 мм и более, плазменная установка справится намного быстрее, а энергии потратит меньше.
Лазерная резка хороша для мелких деталей и тех, где точность и гладкость срезов влияют на эксплуатацию изделия (например, зубчатое колесо или звездочка коленвала).

Плазменный пучок гораздо толще лазерного. Это нужно учитывать, если контуры резки очень близко расположены друг к другу. Чтобы тонкие стенки между разрезами не расплавились, нужно закладывать дополнительно пару миллиметров. У лазера это расстояние сокращается до половины миллиметра. Зубчики, прорезанные лазером, выглядят острыми и треугольными, тогда как у плазменного резака внутренние углы получаются скругленными – тоже из-за толщины режущего пучка.

Плазменный резак иногда делает отверстия конусными (то есть, диаметр отверстия на противоположном конце детали уменьшается) – так проявляется свойство плазменного пучка отклоняться при изменении направления резки. Впрочем, эта проблема нивелируется, если за резаком работает опытный мастер.

Важный фактор – стоимость установок. Лазерные резаки дороже плазменных. Стоимость увеличивается пропорционально толщине металла, который нужно разрезать. Энергопотребление установок изначально практически одинаково. Но если нужно резать много и быстро, потребности лазерной установки резко возрастают.

В целом для производства неспецифичной продукции из металла, особенно под сварку, экономически более выгодно приобрести плазменный резак. Однако в каждом случае целесообразность покупки должен оценивать специалист.