Способы резки металла

Нержавеющая сталь относится к легированным видам стали. В сплаве присутствуют вольфрам, титан, молибден, железо и хром. Благодаря этим добавкам, нержавейка прочная, долговечная и не поддается коррозии. Срок службы составляет от 20 до 50 лет без изменения первоначальных свойств. Нержавейка отлично поддается резке, но некоторые виды стали требуют особенных приемов обработки. 

Существуют несколько способов металлообработки:

• механическая – материал режется вручную или механизировано при помощи инструмента из твердых сплавов;
• термический – подразумевается предварительный нагрев с целью размягчения зоны обработки.

Применение того или иного способа обусловлено такими факторами, как: технологичность, стоимость, точность. Каждый прием имеет свои плюсы и минусы. Механическая обработка заготовки подразумевает использование резцов, пил или абразивных материалов. При резке материала с помощью предварительного нагрева металл удаляется из зоны обработки с помощью газового потока. Такой способ позволяет уйти от использования дорогостоящих расходников и дает возможность легко корректировать технологические задания. Рассмотрим каждый способ обработки нержавеющей стали. 

Механическая резка

Самым доступным способом раскроя материала является болгарка с соответствующим абразивным кругом. При обработке достаточно сложно достичь необходимой точности, края заготовки остаются с заусенцами, а сам процесс требует соответствующей квалификации работника. Срок службы режущего инструмента ограничен, абразивные круги требуют регулярной замены.

Тонкий лист нержавеющего металла легко режется специальными ножницами. Более толстые полотна рубятся на их механическом аналоге. 

Похожие операции можно производить на станках. Общим недостатком является сложность выполнения резов с непростой геометрией. Для обработки металла широко применяются разные твердосплавные резцы. В этом случае металл не стачивается, а отделяется стружкой. К этой группе можно отнести разнообразные дисковые, ленточные и маятниковые пилы. На этом принципе работают токарные и фрезерные станки. 

К механическим способам можно отнести и гидроабразивную резку. В процессе работы жидкость под высоким давлением выходит из сопла. Металл буквально «срывает» из зоны воздействия из-за высокой кинетической энергии струи. Такая технология позволяет на листе вырезать фигуры любой сложности. 

Все способы механической резки никогда не уйдут из обихода, потому что иногда их невозможно заменить другими технологиями. 

Лазерная резка

Метод получил широкое распространение с появлением дешевых мощных лазеров и возможностей позиционирования режущей головки через компьютерные технологии. Суть процесса состоит в последовательном разогреве полотна излучением оптического диапазона до жидкого состояния и выдувании нейтральными газами. 

У лазерной резки масса преимуществ:

• Большая скорость обработки материала.
• Простое программирование. На компьютере задаются геометрические параметры детали, лист размещается на столе. Дальнейший процесс происходит без участия оператора. 
• Ширина реза – до десятой доли миллиметра. Это позволяет кроить детали с точной геометрией. 
• Позиционирование и отсутствие внешних воздействий на направление луча позволяют снизить погрешность. 
• Точечный нагрев и охлаждение инертными газами способствуют сохранению физических свойств заготовки.
• Кромки готовых изделий не требуют дальнейшей обработки. Это значительно ускоряет производственный цикл. 

Резка нержавеющей стали лазером очень эффективна, но имеет свои минусы. Мощность лазера позволяет проводить манипуляции с тонкими листами толщиной до 2 см. Например, из листа толщиной 0,5 мм делается масса деталей для бытовой электроники. Головка имеет ограниченный срок службы и высокую стоимость. Применение такой технологии при обработке массивных изделий невозможна. 

Плазменная резка

Технология плазменной резки похожа на лазерную. Отличием является то, что нагрев зоны реза осуществляется дугой электрического тока. Перед началом цикла запускается высокочастотный разряд. По сформированному плазменному коридору поступает ток, аналогично обычной дуговой сварке. Разогретая сварочная ванна выдувается воздухом или смесью специальных газов. Особый состав необходим для сохранения качеств нержавейки. Иначе кромка становится коррозионно неустойчивой, темнеет. 

Преимущества плазменной резки нержавеющей стали:

• Высокая производительность. 
• Большая мощность, что позволяет кроить листы толщиной до 20 см. 
• Дешевые расходники. При работе меняется электрод и керамическое сопло. Остальные детали не разрушаются. 
• Не нужно использовать сложные газовые смеси. 
• Высокая автоматизация работы. Программирование аппаратуры предельно простое и не требует высокой квалификации рабочих.

К недостаткам можно отнести меньшую точность, недостаточную ровность среза и значительную ширину шва. 

Плазменную технологию можно использовать и в ручном режиме, по аналогии с обычным сварочным аппаратом. 

Кислородная резка

Метод является одним из самых грубых. Однако он подкупает своей простотой. Для выполнения операции необходим классический резак, используемый более 100 лет. Первоначально к соплу подается смесь горючего газа (пропана, ацетилена или водорода). Горящим факелом разогревается зона обработки. При расплавлении нержавейки в центральное сопло подается избыточное давление кислорода. Струя выдувает текучую массу металла из реза. Не позволяет слипнуться кромкам за счет оксидной пленки. 

Основным плюсом кислородной резки является ее доступность и широкое распространение. Таким способом можно отрезать массивную болванку от круга и вырезать грубую заготовку из толстого листа. 

К минусам можно причислить то, что срез получается грубым, а физико-химические свойства зоны резки заметно нарушаются. 

Гидроабразивная резка

Для изготовления деталей сложной геометрии используется резка металла струей жидкости под высоким давлением. Чтобы повысить эффективность процесса, в раствор добавляют абразивные материалы очень мелкой фракции. 

Суть гидроабразивной резки состоит в следующем. Из сопла на минимальном расстоянии от обрабатываемой детали подается струя жидкости с высокой скоростью. За счет большой кинетической энергии состав отрывает микрочастицы нержавейки. Результат процесса во многом схож с лазерной и плазменной резкой. Главное отличие в том, что материал не нагревается. Само оборудование громоздкое и сложное в обслуживании. В последнее время все чаще метод вытесняется плазмой и лазерами.

Ленточная резка

С появлением технологий, позволяющих сделать полотно пилы гибким и прочным, ленточные режущие станки стали применяться при раскрое самых разных материалов. Ими пилят дерево, пластик, камень, кость и металл. Чтобы отрезать от кругляка или трубы заготовку необходимого размера, этот метод является наиболее выгодным. 

Суть процесса. Металлическая лента с твердосплавными напайками или целиком состоящая из «быстрореза» пилит заготовку, также как мы в быту режем деревянные бруски. Метод более сложен, требует контроля скорости, постоянного охлаждения и предъявляет высокие стандарты к режущему инструменту. 

К плюсам ленточной резки можно отнести:

• Низкую стоимость операции.
• Относительно чистый и геометрически правильный срез.
• Небольшое количество отходов. 

Рубка

Для придания детали прямолинейной формы можно использовать метод механической рубки. Процесс заключается в последовательном смещении слоев материала по аналогии с обычными ножницами. Сам станок массивен и имеет большую энергоемкость. Но исправно и эффективно нарезает полосы. 

Для нарезки прутков, квадратов, проволоки применяют станки с меньшей рабочей зоной. Такое оборудование подкупает своей простотой и высокой ремонтопригодностью. Главным недостатком является узкая сфера применения. 

Существуют экзотические способы резки нержавеющей стали. Например, электроэрозионный метод, при котором в жидкости между электродом и заготовкой создается электрический разряд. Дуга образуется в точке с минимальной дистанцией. В процессе разряда от металлической заготовки отделяются микрочастицы. Благодаря множественности циклов формируется необходимый канал или ниша. Способ позволяет создавать изделия с очень сложной конфигурацией. Его используют, например, для формирования заготовки из плиты большой толщины (до 40 сантиметров) или при изготовлении деталей, по форме полностью копирующей лекальный образец.

С точки зрения обработки нержавеющая сталь весьма лояльный материал. Это является одной из причин его высокой востребованности. Все перечисленные методы резки применяются в зависимости от необходимого конечного результата и имеющихся технологических возможностей.