Резка металла: применяемые технологии

Лазерная резка металла

Наиболее популярной считается технология лазерной резки металлов. Она используется как в массовом, так и частном производстве. Технология может быть не только обычной, но и фигурной, художественной, что позволяет создавать детали оригинальной формы. Лазерная резка подходит практически для всех видов металлов. Тем не менее, она имеет свои особенности в зависимости от использованного материала.

Воздействие луча на металл описывается общими положениями, которые связаны со слиянием и отражением излучения, распространением поглощенной энергии по объему за счет теплопроводности и т.д. Также следует учитывать ряд специфических особенностей. Технология лазерной резки является наиболее современным и эффективным методом раскроя тонко- и среднелистового металла. Сфокусированное излучение способствует высокому нагреву материала. Это позволяет добиться качественной резки.

Новые технологии лазерного термоупрочнения занимают в промышленности особое место. Они основаны на локальном нагреве участка поверхности под воздействием излучения и последующем его охлаждении со сверхкритической скоростью в результате теплоотвода во внутренние слои металла.

Эта технология применяется в:

  • системе ЖД транспорта;
  • металлургии;
  • нефтегазодобычи;
  • моторостроении;
  • системе дорожно-строительной техники;
  • инструментальном производстве и т.д.

Широкая сфера применения позволяет оптимизировать многие процессы.

Основные способы раскроя металла

Производственники, в целях оптимального раскроя материала и минимизации объема отходов, стремятся подобрать оптимальный способ раскроя листового материала или проката исходя из технологий, применяемых для разделки металла на заготовки. Например, при использовании дисковых ножниц или газового резака, допустимо расположение заготовок в любом месте листа. В то время как, при раскрое на гильотинных ножницах необходимо следовать определенным ограничениям. Заготовку необходимо так размещать, что существовала возможность реализовать прямолинейные резы вдоль или поперек листа и прямых резов под углом.

Станок для резки листового металла с дисковыми ножницами

В случае необходимости обработки большой партии заготовок имеет смысл использовать комбинированный метод. Он заключается в том, что заготовки, имеющие разную форму, укладывают в прямоугольник с минимизированными размерами. Затем эти прямоугольники используют для лучшего заполнения листа. Формирования размерной последовательности. Перемещая эти формы по поверхности, получают улучшенную форму конфигурации.

Метод лучшего заполнения короткой стороны листа

Метод лучшего заполнения короткой стороны листа – это позволяет снизить количество отходов, вызываемых отсутствием кратности. Остающаяся часть листа будет несколько короче чем вдоль длинной стороны. Заготовки должны быть подобраны таким образом, чтобы их размеры позволили оптимальным образом заполнить меньшую сторону листа. Для разметки вдоль длиной стороны выполняют аналогичную работу.

Суть способа формирования размерных последовательностей заключена в следующем — заготовки располагают на листе от крупных к мелким.

На основании проведенных работ составляют карту раскроя. Затем, определяют потребное количество материалов (листа или другого проката). Кстати, это основной документ, который должен быть на рабочем месте оператора заготовительной машины.

Из плотной бумаги или картона подготавливают шаблоны

Из плотной бумаги или картона подготавливают шаблоны заготовок, которые необходимо раскроить. Шаблоны располагают на лист и путем передвижения и их совмещения между собой получают оптимальный раскрой листового материала.

Обработка металлов давлением

Основная статья: Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением включает технологические процессы, в результате которых изменяется форма металлической заготовки без нарушения её сплошности за счёт относительного смещения отдельных её частей, то есть путём пластической деформации. При обработке металла давлением широко используются способность металлов в определенных условиях под воздействием приложенных внешних сил изменять, не разрушаясь, размеры и форму и сохранять полученную форму после прекращения действия сил.

При обработке металлов давлением потери металлов по сравнению с другими видами металлообработки меньше, поэтому этот метода обработки металлов расширяется. Кроме того, при обработке металлов давлением существует возможность обеспечения высокого уровня механизации и автоматизации технологических процессов.

Обработкой металлов давлением могут быть получены изделия с постоянным или периодически изменяющимся поперечным сечением (прокатка, волочение, прессование) и штучные изделия разнообразных форм (ковка, штамповка), соответствующие по форме и размерам готовым деталям или незначительно отличающиеся от них.

Основными технологическими процессами обработки металлов давлением являются:

  1. Прокатка
  2. Волочение
  3. Прессование
  4. Ковка
  5. Штамповка

Прокатка — процесс пластического деформирования тел, между вращающимися приводными валками. Слова «приводными валками» означают, что энергия необходимая для осуществления деформации передается через валки, соединенные с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через неприводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения.
Прокатка относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств.

Как изготовить станок для лазерной резки своими руками

Создать своими руками станок для резки металла лазерным лучом можно только твердотельный, так как для него просто подобрать комплектующие, цены на них невысокие. Основными элементами для сборки являются сам лазер и система управления его работой.

Приобрести лазер можно в специализированных магазинах или снять с готовых изделий (лазерной указки, привода лазерных дисков). Для создания управляющей схемы потребуются следующие компоненты:

  • конденсаторы 100 пФ, 100 мкФ;
  • резисторы номиналом от 2 до 5 Ом;
  • плата для пайки;
  • фокусирующая оптика;
  • цилиндрический металлический корпус, подходит от светодиодного фонарика;
  • мультиметр.

Также нужно заранее подготовить дополнительные для сборки компоненты:

  • корпус для радиоэлементов и лазера;
  • шаговые двигатели, платы управления ими;
  • регулятор напряжения излучателя;
  • резиновые ремни зубчатые, металлические шкивы под них;
  • крепёжные элементы;
  • выключатели кольцевого типа;
  • USB-контроллер для цифрового управления;
  • систему охлаждения;
  • металлические трубки (направляющие) и доски (для корпуса).

Пошаговый процесс изготовления:

  1. Разбирается корпус устройства-донора, из него демонтируется лазерная головка.
  2. Изготавливается прямоугольный каркас из деревянных планок.
  3. Внутри корпуса монтируются поперечные направляющие, а на них продольные, к которым крепится станина.
  4. Подсоединяются к перемещаемой планке шкивы, устанавливаются двигатели, одеваются ремни.
  5. На перемещаемую станину закрепляется лазерная головка.
  6. Монтируется система охлаждения.
  7. К лазеру подключается плата управления.
  8. Выводится проводка от управляющей платы на переднюю панель корпуса, подключаются системы контроля и управления.
  9. Подключается USB-контроллер, на ПК согласуется с программным обеспечением, выполняются настройки.
  10. Проверяется работа оборудования в основных режимах.


Плата для пайки

Стоимость раскроя

Цена на работы по раскрою, резке металла зависит от ряда факторов:

  • выбора технологии;
  • мощности используемого оборудования;
  • марки, толщины исходного сырья;
  • категории качества заготовок готовой продукции;
  • объема сырьевой партии.

Если предстоит работа с большим объемом сырья, то общая стоимость заказа может быть снижена за счет снижение значения стоимости расчетной единицы (килограмма, погонного метра).

Стоимость резки или раскроя небольших партий, как правило, обговаривается с заказчиком заранее.  Она не всегда рассчитывается по формуле «цена расчетной единицы,  умноженная на количество», так как любой заказ — большой или малый — требует переналадки оборудования.

Современный промышленный рынок предоставляет массу вариантов резки и раскроя сортового, профильного металла. Но основными критериями для определения исполнителя заказа всегда остаются качество работы, срок изготовления, стоимость выполняемых работ, дополнительные услуге по погрузке, транспортировке.

Виды лазерной обработки металла

Ещё один вид лазерной резки – фигурная резка. Теперь при помощи лазерного оборудования этот некогда сложный вид резки стал значительно проще. Можно сделать почти любую, даже самую сложную фигуру.

Чтобы работа была как можно эффективнее, применяется резка из металла с ЧПУ, потому что благодаря ей открывается весь потенциал применения лазера в этом деле. Помимо увеличения точности, а также скорости и производительности работы лазерным станкам с ЧПУ нужно меньше обслуживающего персонала.

Оборудование с использование компьютерных технологий позволяет сильно увеличить производительность резки. С такими приборами даже самая срочная резка будет выполнена быстро.

Сейчас лазерная резка может быть произведена на почти любых видах материалов, без учета их хрупкости или наоборот твёрдости. Однако есть материалы, которые обрабатываются лазером чаще других. Это алюминий, сталь, медь.

С помощью лазерной резки можно резать и трубы и другие сложные изделия. Поскольку данный метод резки чрезвычайно точный, трубы практически не теряют своей прочности на стыках при установке сети трубопроводов. Стоит отметить и то, что благодаря лазерной резке последующая сварка даётся легче, а полученный шов будет очень прочным и качественным.

Также можно разрезать и нержавеющую сталь. Обычные лазеры могут разрезать пластину нержавейки толщиной максимум 6 миллиметров. Для разрезания более толстых листов нужны более мощные лазеры, но они и стоят значительно дороже.

Поскольку сейчас часто используется углеродистая сталь, то потребность в использовании лазерной резки чаще всего возникает из-за неё.

Стоит отметить, что лазерная резка на рядовом оборудовании может разрезать материал толщиной от 16 до 20 миллиметров. Цифры не точные, потому что есть зависимость от состава сплава.

С алюминием лазерная резка тоже работает. Стоит отметить, что из всех методов обработки алюминия этот самый лучший, поскольку в нём есть большая точность.

Если алюминий находится в сплаве с другими металлами, то тогда тем более не обойтись без лазерной резки, поскольку нужна высокая точность и качество.

Т.к. алюминий с его сплавами часто находят своё применение в технологическом оборудовании. Для его изготовления нужно много сложных деталей, которые должны быть сделаны точно и качественно.

Также лазерная резка применяется к меди, латуни и титану.

Разных лазерных резок существует большое количество. Однако наибольшее распространение получили твердотельные, газодинамические и газовые. У твердотельных лазеров должна быть лампа накачки, которая подаёт излучение на активное рабочее тело. Рабочим телом для твердотельных лазеров в промышленности является рубин, причём высокой чистоты.

В газовых лазерах, как видно по названию, рабочим телом являются газы или же их смеси. Наиболее часто используют азот, углекислый газ чистый или с примесями.

Последний вид – газодинамический лазер. Его почти не используют, потому что он очень дорогой. В нём, как и в предыдущем случае, рабочим телом является газ.

Газ очень сильно нагревается, а затем, пройдя через сопло Лаваля, на выходе охладится. Вообще такие лазеры дороги по той причине, что им нужно много оборудования, а также системы охлаждения.

Сейчас заказать лазерную резку металлов легко, поскольку ею занимаются многие. Из-за высокой конкуренции на рынке лазерных резаков цена на погонный метр при резке чёрных металлов равна от 30 до 40 рублей.

А вот резка цветных деталей будет уже стоить от 100 до 150 рублей за погонный метр. Такая разница в цене между чёрными и цветными металлами существует потому, что для цветных нужно специальное оборудование, которое мощнее, а значит, и стоит дороже. Однако кроме стоимости самой резки ещё происходят большие энергозатраты.

Если подумать насчёт фигурной резки, то она будет ещё дороже, поскольку с её помощью создаются детали со сложной конфигурацией.

Технологии лазерной обработки металла демонстрируются на выставке «Металлообработка», проходящей в ЦВК «Экспоцентр».

Лазерно-гравировальные станкиЛазерные станки по металлуЛазерные станки для гравировки

КАК СДЕЛАТЬ ЗАКАЗ

Работаем с цветными и черными сплавами, вырезаем уникальные и серийные заготовки, формы, изделия. Для принятия вашего заказа достаточно вашего эскиза либо технического задания. Для уточнения информации по деталям заказа, сроков выполнения позвоните менеджеру.

Принимаем заказы из Москвы и Московской области, других регионов. 

  1. Заказы принимаются на электронную почту.
  2. Макеты принимаются в электронном виде, желательно в векторных форматах cdr, dxf, pdf, eps, ai, но может быть также в виде картинки.
  3. Согласовываются все детали заказа.
  4. Выставляется счет, при необходимости заключается договор.
  5. После оплаты начинается выполнение заказа.
  6. После выполнения заказа с клиентом связывается менеджер.
  7. Отгрузка заказа.

Оформление заказа на резку металла:

  1. Путем отправки заявки (письма, сообщения) на e-mail:
  • gravis-ltd@mail.ru
  • info@gravis-laser.ru
  1. Позвонить по телефонам:
  • +7(495)518-59-89
  • +7(915)106-10-18
  • +7(903)103-06-60 
  1. Приехать к нам в столичный офис ул. Перовская, 65, на производство, предварительно согласовав свой визит.

Выберите регион

Россия

  • Алтайский край
  • Белгородская область
  • Брянская область
  • Владимирская область
  • Волгоградская область
  • Вологодская область
  • Воронежская область
  • Ивановская область
  • Иркутская область
  • Кабардино-Балкарская Республика
  • Калужская область
  • Кемеровская область
  • Кировская область
  • Краснодарский край
  • Красноярский край
  • Курганская область
  • Курская область
  • Ленинградская область
  • Липецкая область
  • Московская область
  • Нижегородская область
  • Новгородская область
  • Новосибирская область
  • Омская область
  • Оренбургская область
  • Орловская область
  • Пензенская область
  • Пермский край
  • Псковская область
  • Республика Адыгея
  • Республика Башкортостан
  • Республика Дагестан
  • Республика Коми
  • Республика Крым
  • Республика Марий Эл
  • Республика Татарстан
  • Республика Хакасия
  • Ростовская область
  • Рязанская область
  • Самарская область
  • Саратовская область
  • Свердловская область
  • Смоленская область
  • Ставропольский край
  • Тамбовская область
  • Тверская область
  • Томская область
  • Тульская область
  • Тюменская область
  • Удмуртская Республика
  • Ульяновская область
  • Челябинская область
  • Чувашская Республика
  • Ярославская область

Преимущества и недостатки

  • высокое качество обработанной поверхности;
  • экономия материала;
  • способность работы с хрупкими материалами и тонкими заготовками;
  • возможность получения деталей сложной конфигурации.

Лазерная резка стали и цветных металлов пользуется большим рыночным спросом. Способность быстро выдавать чистовые детали нестандартной формы привлекает в профильные предприятия заказчиков малых партий разнообразных изделий. Лазерные технологии активно используются в декоративном творчестве при изготовлении дизайнерских украшений и оригинальных сувениров.

Решение о применении лазерной обработки должно приниматься с учетом расчета окупаемости оборудования и величине эксплуатационных расходов. В настоящее время такие установки могут себе позволить, в основном, крупные предприятия с большим производственным циклом. С развитием технологии будут снижаться стоимость станков и количество потребляемой энергии, поэтому в будущем лазерные аппараты вытеснят своих конкурентов из сферы резки любых материалов.

Плазменная резка

Сущность способа состоит в плавлении металла обрабатываемого объекта сжатой плазменной дугой и интенсивном удалении расплава струёй плазмы. Поток плазмы получают в плазмотронах. Для возбуждения плазмогенерирующей дуги служит электрод, располагаемый в дуговой камере. Столб дуги ориентируется по оси формирующего канала и заполняет практически все его сечения. В дуговую камеру подают рабочий газ (плазмообразующую среду). Газ, поступая в столб дуги, заполняющий формирующий канал, превращается в плазму. Вытекающий из сопла поток плазмы стабилизирует дуговой разряд. Газ и стенки формирующего канала ограничивают сечение столба (сжимают его), что приводит к повышению температуры плазмы до 20000…30000°С. Применяют две схемы плазмообразования с использованием дуги прямого действия и косвенную дугу, когда объект обработки не включают в электрическую цепь.

В качестве рабочих плазмообразующихся сред при плазменно-дуговой резке используют азот, его смеси с водородом, кислород и его смеси с азотом, в особенности — сжатый воздух, иногда применяют гелий, углекислый газ, аммиак и воду.

Для резки стали наиболее целесообразно применение кислородосодержащих газов, в особенности сжатого воздуха. В результате поглощения кислорода металлом на поверхности реза в стали происходит растворение кислорода, снижающее температуру ее плавления, и развиваются экзотермические реакции окисления железа, обеспечивающие дополнительный приток теплоты.

Наряду с этим, расплавленный металл на кромках реза заметно насыщается другими газами, содержащимися в плазмообразующей и, отчасти, в окружающей среде. При этом может происходить выгорание легирующих элементов, заметное снижение их содержания у кромок и снижение прочностных, антикоррозионных и других свойств металла. Резка в водородсодержащих средах нередко сопровождается насыщением металла у кромок водородом. При воздушно-плазменной резке металл литого участка на кромках разрезаемой стали существенно насыщается азотом. Эти факты приводят к тому, что при последующей сварке таких кромок в сварных швах может возникнуть пористость.

Гидроабразивная резка металла

Этот метод один из первых начал использоваться для раскроя металла. Заготовки заданной формы вырезали из металлического листа струей воды, смешанной с абразивом и подаваемой под давлением до 5000 атмосфер.

Метод имеет ряд ограничений по марке металлического сплава, толщине раскраиваемого листового материала, хотя позволяет выполнить раскрой деталей со сложной траекторией.

Для повышения производительности процесса существует возможность одновременного раскроя тонких листовых материалов в стопке из нескольких слоев.

Раскрой листового металла значительно ускорился, когда появилось оборудование для термической резки. Теперь для раскроя используют установки плазменной резки. Другой вариант оборудования для раскроя — лазерный станок. Функция раскроя, как правило, является одной из опций заложенной в программном продукте таких машин.

Высокоскоростной раскрой, выполняемый по программе, позволяет максимально выгодно расположить детали на листе, минимизирует отходы. При этом лазерный или плазменный автоматизированный раскрой безопасен, экономичен, не вредит экологии.

Технология лазерной резки

Волоконный лазер применяемый компанией производит волны, которые ближе к спектру инфракрасного излучения, поэтому они лучше поглощаются металлами в сравнении с другими типами лазерного оборудования, длина волны которых находится в середине инфракрасного излучения. Оптоволокно обладает превосходной поглощающей способностью, это позволяет использовать данный метод металлообработки для отражающих материалов. Тепловой луч получается высокого качества, что позволяет работать с лазером очень высокой удельной мощностью.

Достоинства используемого волоконного излучателя:

  • Ширина луча по линии реза составляет не более от 0,03 -1 мм., в зависимости от толщины обрабатываемого материала.
  • Отсутствует конусность вырезанных деталей.
  • Получение небольших отверстий (менее 12 мм.) в материалах толщиной более 6-10 мм.
  • Вырезанные детали с внешними и внутренними углами при любой толщине идеальны.
  • При нужной мощности, скорости — излишек материала (отходы) исключены.

Высокий КПД

Благодаря особенной области фокусировки коэффициент полезного действия лазера достигает 70%. Это высокий показатель металлообработки, в сравнении, например, с плазменным раскроем. Лазерная технология раскроя металлов позволяет получить качественные изделия в минимальные сроки с высокой точностью.

Свариваемая деталь

Свариваемые детали 1 собирают вертикально, без скоса кромок, с зазором 20 — 40 мм. Для формирования шва и предупреждения вытекания жидкого металла и шлака из плавильного пространства по обе стороны зазора располагают медные формирующие ползуны 2, охлаждаемые проточной водой.

Свариваемые детали подогревают в горнах, термических печах или в специальных нагревательных печах со съемным сводом ( фиг. Температура нагрева 650 — 700, скорость 75 — 100 в час в зависимости от толщины стенок и конфигурации детали.

Свариваемые детали и присадочный пруток нагреваются теплоносителем, в качестве которого чаще всего применяется сжатый воздух. Питание горелок сжатым воздухом может осуществляться от магистральной линии, баллона, самостоятельного воздушного компрессора, обеспечивающих требуемое давление и расход воздуха.

Свариваемые детали разрезают механическим путем. В качестве предварительного метода разрезки с последующей механической обработкой кромок может быть использована также газовая и плазменная резка. Газовую резку титана проводят на повышенной по сравнению со сталью скорости при одновременном снижении мощности подогревающего пламени из-за более интенсивного выделения теплоты в зоне реза. Сварные соединения, выполненные непосредственно после газовой сварки, имеют низкую пластичность и склонны к растрескиванию в условиях напряженного состояния. Удаление поверхностного слоя после газовой резки механическим путем на глубину 1 мм позволяет получить высококачественное сварное соединение.

Свариваемые детали необходимо надежно закрепить в специальных приспособлениях, чтобы они не смещались в процессе сварки и охлаждения. Листы целесообразно зажимать под углом 5 — 10, так как они прогибаются в направлении к основанию шва.

Свариваемые детали нагревают до различных температур в разведенном положении, что обеспечивает равномерную пластическую деформацию в зоне соединения.

Свариваемые детали устанавливают на основание, собирают в приспособлении и подключают термопару. Нажимную плиту со штоком опускают на детали. Поворотом винта, связанного через динамометрическую скобу и сильфон с нажимной плитой, устанавливают первоначальное сварочное давление. После этого траверса 7с помощью двигателя или ручного привода перемещается вниз и опускает механизм сжатия со свариваемыми деталями в рабочую камеру до полного соприкосновения нижней стороны герметизирующей крышки с верхним торцом камеры.

Машина типа МСГР-500-4.

Свариваемые детали закрепляются в зажимных устройствах с гидравлическим приводом.

Свариваемые детали ( обечайка и два днища) устанавливают на вращатель и поджимаются центром задней бабки.

Свариваемые детали должны быть собраны под сварку более точно и кромки их обработаны более тщательно, чем деталей из низкоуглеродистой стали; в противном случае в швах могут образоваться дефекты

Особое внимание обращают на равномерность зазора в стыках и чистоту свариваемых кромок.
 . Свариваемые детали закрепляются вместе и подвергаются обработке ультразвуковыми колебаниями.

Свариваемые детали закрепляются вместе и подвергаются обработке ультразвуковыми колебаниями.

Схема сварки винипласта трением.

Свариваемые детали 2 и 3 ( рис. 126, а) предварительно обтачивают в форме сферы большого радиуса. Этим достигается более равномерный нагрев поверхностей. Если поверхности деталей не закруглить, то участки винипласта, расположенные ближе к центру детали, чрезмерно перегреваются по сравнению с участками, находящимися на дальнем расстоянии от оси.

Свариваемая деталь укладывается на нижнюю губку; затем при помощи регулировочного винта верхняя губка подводится к детали так, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Величина зазора выбирается с таким расчетом, чтобы после опускания траверсы 4 и запирания ее серьгой 3 полное зажатие детали происходило при повороте рукоятки / не более чем на V4 — V2 оборота. Для удобства работы сварщика угол поворота рукояток обоих зажимов должен быть подобран приблизительно одинаковым. Груз противовеса 5 должен быть расположен на рычаге так, чтобы обеспечивалось самопроизвольное опрокидывание траверсы после откидывания серьги 3 и в то же время не требовалось усилие рабочего для установки траверсы при зажатии очередной детали.

Из чего состоит оборудование для работы

Лазерные установки, использующиеся для работы, состоят из следующих четырех ключевых элементов:

Специальный излучатель, в роли которого выступает твердотельный газовый лазер

Здесь важно отметить, что он должен обладать подходящими оптическими и энергетическими параметрами для выбранного режима работы. Далее обязательно наличие системы перемещение и формирования луча и газа

Эти элементы отвечают за передачу излучения от лазера к заготовке, которую нужно обработать, а также отвечает за изменение параметров газа, подающегося для работы. Третий важный элемент — это система перемещения. Отвечает она не только за передвижение лазера, но и за движение металлической заготовки. Дополнительными деталями в этой системе выступают привод, двигатель и исполнительный механизм. Естественно, что такое высокоточное и небезопасное оборудование имеет автоматизированную систему оборудования — АСУ. Именно эта система контролирует работу лазера, а также управляет другими системами станка. Для осуществления своей работы она дополнительно комплектуется различными датчиками или необходимыми подсистемами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector