Преимущества и недостатки художественной резки металла

Электронно-лучевая и лазерная резка

Находят применение и лучевые методы резки. Если в пятне нагрева концентрируется удельная мощность порядка 1х103 — 1х107 Вт/см2 то в нем происходит интенсивный разогрев металла выше его температуры плавления. Электронно-лучевая и лазерная резка металлов основана на эффекте воздействия концентрированного потока энергии на поверхность тел. При этом часть потока энергии частично отражается от поверхности, а остальная часть энергии поглощается в тонком поверхностном слое, вызывая его нагрев, последующее плавление, горение, испарение и удаление расплава из зоны реза.

Резка водяной струей — альтернативный вид резки материалов, использующий кинетическую и динамическую энергию водяного потока. Поток формируется в специальном устройстве, основным элементом которого является сопло равного сопротивления. Вода подается в резак под возможно большим давлением. При резке развивается реактивная сила отдачи. В связи с этим резаки комплектуются различными устройствами для уравновешивания или скользящими креплениями к разрезаемому материалу. Могут использоваться различные — активные жидкости или добавки твердых дисперсных частиц, которые повышают производительность процесса.

Осмотр резака

Особо опасной неисправностью, делающей невозможной дальнейшую работу, является обратный удар — распространение пламени в обратном направлении внутрь горелки. Если оператор слышит повторяющиеся хлопки или видит, как пламя втягивается внутрь горелки, он должен немедленно перекрыть подачу пропана, затем кислорода. Горелку следует остудить. Далее необходима прочистка и продувка инжектора, смесительной камеры и форсунок. Все соединения после продувки необходимо подтянуть. Категорически недопустимо:

• Продолжение резки при обратном ударе или нарушении регулировок состава газовой смеси.
• Удержание шлангов в руках или опора их на другие части тела.
• Движение с работающей газокислородной горелкой. При необходимости сменить рабочее место резак следует погасить и вновь разжечь на новом месте.
• Оставлять работающую горелку без присмотра.

Резак

Рабочая зона должна быть не захламлена и обеспечивать свободное перемещение оператора и шлангов.

Обработка металла термическими способами

Можно заметить некоторую неидеальность перечисленных способов механической обработки металла, но существуют и более точные методы. И именно эти методы подразумевают собой термическую обработку.

Стоимость пользования термической обработки, конечно, отличается от механической, но, пользуясь обработкой именно термической, можно добиться очень высокого качества, а также и высокой скорости работы.

Есть три самых излюбленных способа обработки металла термически:

1. Обработка лазером;
2. Применение плазменных технологий;
3. Газовая обработка (также известна как кислородная).

Эти методы хороши по-своему, причем каждый чем-то своим, хотя есть у них и общие черты.

Термические способы резки металла

Газовый способ

При такой технологии разрезания металлических изделий используется высокая температура горения газа, а в применении источников электроэнергии необходимости нет, при этом различают следующие ее виды:

Кислородная резка

При такой резке происходит горение металла в кислороде, направляемом в виде струи, которая благодаря своему напору удаляет образующиеся оксиды. При этом не происходит расплавления металла: он горит, оставаясь твердым, в результате чего рамки среза получаются ровными.

Кислородно-флюсовая резка

Такая технология разрезания металла предполагает подачу в область реза флюса в виде порошка. Процесс резания облегчается при этом за счет того, что флюс оказывает на него тройное воздействие:

А) химическое;

Б) термическое;

В) абразивное.

Кислородно-копьевая резка

При таком способе разрезания металла высокая температура обеспечивается за счет сгорания специального кислородного копья, представляющего собой стальную трубку, по которой в зону резки подается кислород.

Основные преимущества газовых способов резки:

А) низкая стоимость;

Б) простота процесса;

В) можно разрезать металлоизделия большой толщины.

Основные недостатки газового метода резки:

А) невысокая точность;

А) повышенный расход материала;

В) требуется дополнительная обработка краев разреза;

Г) незначительная скорость резки;

Д) термическая деформация обрабатываемых изделий.

Газоэлектрическая резка

В этом случае применяется источник электроэнергии. Удаление расплава, образующегося в рабочей зоне, осуществляется с помощью газовой струи. Газоэлектрическая резка может быть двух типов:

А) воздушно-дуговой (при этом расплавленный металл удаляют, используя струю воздуха, подающуюся под большим давлением);

Б) кислородно-дуговой (в этом случае осуществляется подача струи кислорода, вызывающей сгорание нагретого электрической дугой металла и выдувание образующихся оксидов за пределы зоны резки).

Главным недостатком газоэлектрической резки является возникновение науглероживания материала в рабочей области, как следствие горения угольных электродов. Ее используют в основном при необходимости устранить дефекты, имеющиеся у сварных швов.

Плазменная резка металла

Плазменная резка

При таком методе режущим инструментом является создаваемая особым устройством, называемым плазмотроном, струя плазмы с температурой 5—30 тысяч градусов.

Имеются два варианта плазменной резки:

1) с применением высокотемпературной плазменной струи (в этом случае дуга образуется между металлическим наконечником плазмотрона и окончанием электрода, но сама обрабатываемая деталь не является частью электрической цепи);

2) с использованием плазменно-дуговой резки (дуга при этом методе возникает между несгорающим тугоплавким стальным электродом и поверхностью разрезаемого металла).

По сравнению с газовой резкой использование для разрезания металла плазмы дает ряд преимущества, так как обеспечивается:

А) высокая скорость резания;

Б) универсальность применения;

В) точное высококачественное разрезание металлических изделий;

Г) разделка металлов без необходимости применения дорогостоящих газов;

Д) возможность производить резку по сильно искривленному контуру;

Е) более высокая экологическая безопасность.

Недостатки:

А) сложность оборудования и его техобслуживания;

Б) невозможность разрезать изделия с толщиной, превышающей 8—10 см;

В) высокий уровень шума;

Г) дороговизна.

Существуют и другие термические методы разрезания металлов (например, такие, как лазерная или криогенная резка), но они не нашли широкого применения из-за сложности и высокой стоимости используемого оборудования.

Инструменты и методы, используемые для резки металла

Так, из инструментов механического разделения широкую популярность приобрели ленточнопильные станки. Основа механизма — ленточная пила на шкивах, обладающая высокой скоростью работы и качеством распила. Современные типы станков при невысоких ценах легко встраиваются в технологическую линию предприятия.

Гидроабразивная резка – новейшая методика с использованием струи воды. Задействуется мощный насос и очень тонкое сопло, что позволяет разделять толстые слои обрабатываемого объекта на максимальной скорости. Для разрезания особо твердого материала в воду добавляется гранатовый песок. Однако, этот универсальный способ дорого стоит и не подходит для продукции быстро подвергающейся коррозии.

Лидером ударного способа является гильотина для резки металла. Устройство, действительно, напоминает известное орудие казни: лист или прокат помещается на рабочий стол станка и рубится прочным износоустойчивым ножом. Размеры и виды гильотин отличаются, начиная от небольших ручных станков, до крупных механических, пневматических, гидравлических и электромеханических аппаратов.

Преимущества применения гильотин для резки металла включают:

• нарезку метала различной толщины в разных направлениях (вдоль и поперек);
• высокую точность, отсутствие дефектов на листах с полимерным покрытием;
• удобство, простоту обслуживания и хорошую производительность;
• экономию электроэнергии;
• уменьшение численности персонала (для автоматических станков).

Среди недостатков способа: строго установленные размеры заготовок для одного станка, невозможность поверхностной и фигурной резки, слабое усилие механических образцов.

гильотина для резки металлов

Термическое разделение представлено газокислородной, лазерной и плазменной резкой. Газокислородный метод основан на предварительном нагреве заготовки и ее разделении при помощи кислородного резака. Это самый распространённый прием, но он не подходит для многих металлов, дает неровный срез и влечет потери материала.

Резке лазерным лучом также подаются далеко не все виды сырья, но в результате получается очень ровная поверхность срезов, можно разделять особо тонкие слои материала.

Под воздействием электрической дуги достигается расплавление и разделение металлургических продуктов в процессе плазменной резки. Жидкий металл удаляется, а на краях не остается окалины. Этот метод более экономичен и безопасен, но потребуется дополнительная обработка полученных металлических частей.

Прогресс неумолим и, вероятно, в скором времени список способов резки металла расширится.

ТРЕБОВАНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ

2.1. Перед началом работы следует надеть спецодежду для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов и подготовить необходимые средства индивидуальной защиты. 2.2. Спецодежда должна быть соответствующего размера, чистой и не стеснять движений. 2.3. Перед началом работы с ручной электрической машиной типа «Болгарка» необходимо выяснить, к какому классу по степени защиты относится используемый электроинструмент (I, II или III) и к какой категории по степени опасности относится помещение, в котором предстоит выполнять работу. 2.4. В зависимости от категории помещения по степени опасности поражения электрическим током должен применяться электроинструмент следующих классов: — класса I — при эксплуатации в условиях производства; — классов II и III — при эксплуатации в условиях производства во всех случаях, а при подготовке и производстве строительно-монтажных работ в помещениях — в условиях повышенной опасности и вне помещений; — класса III — при наличии особо неблагоприятных условий работы (в сосудах, аппаратах и других металлических емкостях с ограниченной возможностью перемещения и выхода работника), а также в особо опасных условиях при подготовке и производстве строительно-монтажных работ. 2.5. Ручная электрическая машина типа «Болгарка», питающаяся от сети, должна быть снабжена гибким шнуром со штепсельной вилкой. 2.6. Шнур в месте ввода в электроинструмент должен быть защищен от истирания и перегибов эластичной трубкой из изоляционного материала; трубка должна быть закреплена в корпусных деталях электроинструмента, и выступать из них на длину не менее пяти диаметров кабеля. 2.7. Конструкция штепсельной вилки электроинструмента класса III должна исключать возможность сочленения их с розетками на напряжение свыше 42 В. 2.8. Перед началом работ с ручной электрической машиной типа «Болгарка» следует выполнить следующие работы: — проверить надежность крепления рабочего инструмента; — внешним осмотром проверить исправность шнура, его защитной трубки и штепсельной вилки, изоляционных деталей корпуса, рукоятки и крышек щеткодержателей; — наличие защитного кожуха и его исправность; — проверить четкость работы выключателя; — проверить работу электроинструмента на холостом ходу. 2.9. Ручную электрическую машину типа «Болгарка», имеющую дефекты или просроченную дату периодической проверки, применять в работе не разрешается. 2.10. Для контроля исправности ручной электроинструмент должен подвергаться периодической проверке и испытаниям.

Преимущества и недостатки технологии

Газокислородная резка обладает целым рядом достоинств, делающим эту технологию экономически эффективной, а в ряде случаев — и просто незаменимой:

• Большая толщина разрезаемого материала.
• Выполнение разрезов любой сложности, в том числе многоступенчатых.
• Кроме сквозного реза, возможен рез на определенную глубину, что позволяет проводить фасонную обработку поверхности.
• Низкая себестоимость операции при достаточном качестве поверхности реза.
• Высокая производительность.
• Высокая мобильность делает метод незаменимым при демонтаже сложных промышленных конструкций и корпусов судов, а также при работе в труднодоступных местах.

Как и любой реально существующей технологии, есть у нее и минусы:

Требует высокой квалификации и продолжительного набора опыта оператором резака. Начинающим доступны только самые простые операции типа прямого реза тонкого листа.
Пожароопасность и взрывоопасность. Метод требует проведения ряда подготовительных операций для обеспечения безопасных условий работы и тщательного соблюдения требований безопасности в ходе ее выполнения.
Невысокая точность раскроя, особенно при ручном резании. Как правило, необходима дополнительная механическая обработка заготовок для приведения размеров и формы в соответствие с чертежом.
Температурное воздействие на материал может привести к деформациям — короблению, кручению и пр

Это не так важно при демонтаже, но привносит дополнительный риск при раскрое листов.

Стационарные автоматизированные установки плазменной резки металла позволяют побороть большинство недостатков, но лишают процесс мобильности.

Как правильно резать металл болгаркой. Практические советы и рекомендации

Если длинные трубы лежат на опорах, нужно резать их свисающий край. Если резать их по середине, то за счет собственного веса метал прогнется и зажмет диск.

Если нет навыков обращения с болгаркой, то до начала работы следует поучиться резать на ненужных деталях.

Отрезной круг воспринимает только радиальные усилия. Попытка изменить плоскость резания, когда диск находится внутри металлической детали, приведет к его поломке.

Эффективнее режет металл пятка диска (ближняя нижняя часть круга).

Чтобы болгарка и диски служили долго, через каждые 5-7 минут работы нужно делать перерыв на 20-30 минут

Особенно важно это правило для маломощных болгарок, которые боятся перегрева

Чтобы увеличить срок службы дисков, особенно дорогих, и остудить металл, место разреза нужно поливать водой. Работу желательно проводить вдвоем.

Алюминий – очень вязкий металл. При резке детали большой толщины в шов нужно капать керосин, соблюдая правила пожарной безопасности.

Для молдинга, распила жести, фигурной резьбы следует использовать выработанные диски – «огрызки», поэтому не стоит их сразу выбрасывать.

Уголок правильно резать не за один прием, а по отдельности обе полки.

Если достаточно длинные трубы, уголки, арматура лежат на опорах, правильно резать свисающий край. Если резать между опорами, деталь за счет собственного веса прогнется и заклинит диск.

Детали большой толщины режутся только прямолинейно. Если нужно вырезать фигурную деталь, сначала делаются прямолинейные разрезы, затем удаляются оставшиеся ненужные части.

Давить на болгарку не следует. Это приведет к заклиниванию или поломке диска и перегреву болгарки. Если процесс резки идет медленно, следует заменить диск.

Полученный срез обрабатывать боковой стороной диска не стоит. Для этого используется другой тип дисков.

Расплавленные частицы металла и абразива, попадая на пластмассовые изделия, стекла и фары автомобиля, влипают в них, а удалить потом их практически невозможно. Поэтому до начала работ их нужно убрать или защитить.

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.