Резка листового металла: что это такое, как работает, виды резки металла

Резка металла — технологический процесс, позволяющий выполнять раскрой металлических листов, получать детали разной формы и размера. От их качества во многом зависит дальнейшее производство продукции. Чтобы она соответствовала заявленным параметрам, важно подобрать подходящий способ резки металла, а также доверить выполнение процедуры профессионалам.

Компания «С-Лазер» — эксперт в области лазерной резки металла в Москве. Мы работаем на мощном высокоточном оборудовании, которое позволяет нам быстро и точно проводить технологический процесс и выполнять раскрой металлических листов толщиной до 20 мм. Наша команда специалистов принимает во внимание все ваши пожелания и особенности ситуации, чтобы подобрать оптимальное решение поставленной задачи.

Выбирая нашу компанию, вы можете быть уверены в качестве продукции. Мы предоставим образцы для изучения клиентом перед запуском комплексного проекта, чтобы вы могли заранее оценить результат. Наша команда строго соблюдает сроки, гарантируя выполнение вашего заказа.

Методы резки листового металла

Резка позволяет раскроить металл, получить отдельные детали. Размер и форма заготовок могут значительно отличаться. Благодаря процедуре удается сократить количество отходов в процессе производства и, как следствие, уменьшить расходы на закупку сырья.

Применяемые методы резки листового металла могут значительно отличаться между собой. Для удобства выполняется их классификация. За основу разделения на группы могут быть взяты разные факторы. Так, если во внимание принимают способ воздействия на металл, методы его резки делят на механические и термические. Управление процессом и нюансы использования оборудования также могут значительно отличаться. Если эту разницу берут за основу классификации, то процедура может быть ручной или автоматизированной.

Используемый способ резки листового металла зависит от масштабов работы с ним. Так, большие промышленные предприятия используют бесконтактный раскрой термическим или гидроабразивным методом. Для работы применяют станки. Они способствуют автоматизации процесса резки, упрощают его выполнение. Выделяют следующие виды станков:

• лазерные с ЧПУ;

• гидроабразивные;

• отрезные;

• фрезерные;

• плазменные.

Современные станки для обработки металла отличаются высоким уровнем производительности. Они позволяют быстро получить детали с идеальной линией разреза. Оборудование можно настраивать. Часто устройства наделены программным обеспечением, позволяющим учесть вид, состав и физические свойства металла. В результате удается детально настроить режим работы с ним, рационально распределить нагрузку и приложить именно то усилие для раскроя, которое необходимо.

Ручная резка лазером

Для раскроя используется фокусированный лазерный луч. Он направляется в определенную точку листового металла. Под воздействием энергии луча поверхность в обрабатываемой зоне сильно нагревается. Температура настолько высокая, что металл закипает и испаряется. В результате получается ровный срез. Лазер перемещается вдоль его линии, что позволяет разделить металлическую заготовку на части.

Для ручной резки лазером используются специальные резаки. Это компактные устройства, находящиеся под полным контролем человека. Именно от его мастерства и внимательности зависит качество итогового результата. В резаках используется CO2—лазер, мощность которого составляет от 30 до 100 Вт. Устройство оснащено линзой, поддающейся регулировке по высоте. Питание оборудования возможно от сети 220В или аккумулятора, что делает возможным применение лазера в частных мастерских.

Устройство размещено в компактном корпусе, на котором находятся кнопки управления. Зажимая их, мастер может продуцировать лазерный луч и направлять его на обрабатываемую область. Оборудование предназначено для выполнения неглубоких срезов толщиной до 15 мм.

Оборудование активно используется частными мастерами, применяется на промышленных предприятиях. Его взяли на вооружение ювелиры, нуждающиеся в аккуратной обработке заготовок из золота и других драгоценных металлов. Устройство также используют в машиностроении для выполнения несложных резов, когда применение станка не представляется возможным. К ручной резке лазером прибегают, когда необходимо создать единичную деталь, изготовить прототип. А вот для использования в стратегических отраслях экономики, таких, как судостроение, авиастроение и т.п. метод не применяют. Здесь необходимо более мощное оборудование.

У ручной резки лазером есть целый комплекс преимуществ. Они состоят в следующем:

• термическая деформация обрабатываемого металла не происходит;

• во время работы нет механической нагрузки на деталь;

• оборудование компактно и мобильно;

• если мастер отличается профессионализмом, потребность в дополнительной обработке полученной детали отсутствует.

Однако недостатки также есть:

• метод не подходит для использования в стратегически значимых отраслях промышленности — не хватает мощности оборудования;

• важно проявлять повышенную внимательность во время работы с инструментом для резки металлов — риск получения травм выше;

• толщина металлической детали, резка которой выполняется, сильно ограничена.

Плазменная резка

Это универсальный способ раскроя листовых металлов. Его разработали довольно давно. Первое оборудование для плазменной резки появилось уже во второй половине XX века. Однако изначально метод не получил распространения. Это связано с тем, что устройства были очень громоздкими. Однако промышленных производителей отпугивал не этот факт. Останавливало от начала использования оборудования цена. Она была очень высокой. В результате плазменные станки появились только на крупных промышленных предприятиях.

Со временем ситуация изменилась. Поиск новых технологических решений, применяемых в процессе производства станков, увеличение их количества повлекло за собой снижение цены. В результате оборудование смогли позволить себе больше компаний, что повлекло за собой рост спроса на него.

Для плазменной резки применяется поток ионизированных газов. Он расплавляет металл, что позволяет получать ровный срез. Одновременно на обрабатываемую область направляется поток воздуха под высоким давлением. Он сдувает расплавленный металл, удаляя его. Ионизированная струя отличается малой шириной. Это позволяет выполнять точную обработку. Однако возможна небольшая термическая деформация.

Метод подходит для работы только с электропроводящими материалами. Во всех других случаях применением плазменной технологии невозможно. Газы, использующиеся в качестве основы для создания луча, могут быть как инертными, так и активными.

Оборудование демонстрирует довольно высокую точность в процессе работы. Отклонение от заданной траектории обычно не превышает 2 мм. Однако этот показатель уступает промышленным лазерам. При их использовании отклонение не может быть больше 0,2 мм.

Плазменная резка отлично подходит для выполнения работ с материалами толщиной от 30 мм. Показатель может доходить до 90 мм для углеродистой и до 160 мм для нержавеющей стали. Метод отличается высокой производительностью. Упрощен процесс обслуживания оборудования. Так, не нужно постоянно выполнять заправку газовых баллонов, подбирать специальные присадки для резки цветных металлов или повышать внимание к соблюдению требований пожарной безопасности в связи с началом использования плазменного станка. Достаточно обеспечить устройство требуемым количеством энергии и воздухом, чтобы оно могло нормально функционировать.

Преимущества метода состоят в следующем:

• можно работать с материалами большой толщины;

• оборудование отличается высоким уровнем производительности;

• риски при работе с плазменными станками минимальны, если соблюдаются общие правила производственной безопасности;

• быстрый процесс резки — станок не нужно долго готовить к использованию;

• экономичность — метод считается одним из самых недорогих за счет высокой скорости обработки.

Но минусы тоже присутствуют:

• метод подходит не для всех видов металлов;

• возможна термическая деформация детали;

• уровень точности ниже, чем при использовании промышленных лазерных станков.

Гидроабразивная резка

Это механический способ резки металла. Для работы с ним используется вода с абразивными частицами. Она подается под большим давлением. Поток движется со скоростью, превышающую скорость звука в 2—3 раза. Наличие абразива увеличивает разрушающую силу воды.

Жидкость проходит через систему фильтрации, что способствует удалению примесей, способных негативно сказаться на качестве резки. Затем происходит смешивание воды с абразивом. Они единым потоком направляются на обрабатываемую область. Отработанная жидкость и абразивные частицы собираются в специальный резервуар, расположенный под местом резки. Затем вода фильтруется, а абразив оставшиеся отходы разрезанного материала утилизируются с учетом установленных правил.

Метод может применяться при обработке металлов толщиной до 300 мм. Это позволяет разрезать целые пакеты материалов, что особенно важно в условиях промышленного производства.

Допустима резка металлов любого типа. Максимальная температура рабочего процесса при этом не превышает +90 градусов по Цельсию. В результате металл во время обработки не плавится, что снижает риск выделения опасных для здоровья паров.

Однако воздействие жидкости на металл повышает риск возникновения коррозии в последующем. В результате может потребоваться выполнение дополнительной обработки с целью снижения вероятности ее появления.

Плюсы гидроабразивной резки состоят в следующем:

• термическое воздействие на материал не происходит, что препятствует его деформации;

• метод экологичен, поскольку в процессе обработки не происходит выделение вредных паров;

• гидроабразивная резка может использоваться для обработки металлов всех типов;

• можно обрабатывать целые пакеты материалов, тем самым ускоряя производственный процесс.

Не забывайте о минусах:

• есть риск коррозии после обработки;

• в процессе работы возникает много шума;

• оборудование и его обслуживание дорогое, что повышает общую стоимость процедуры резки.

Лазерная резка

Для выполнения резки используют лазерные лучи, воздействие которых вызывает расплавление металлов. Однако управление им осуществляет не мастер, а компьютерные программы. Благодаря им удается в разы повысить точность резки, создавать изделия сложных форм.

В оборудовании может использоваться не только CO2, но и волоконный лазер. Он в разы эффективнее. Волоконный лазер способен разрезать больше металлов, в том числе:

• алюминий;

• нержавеющую сталь;

• углеродистую сталь;

• иные виды металлов.

Устройство экономично и эффективно с точки зрения энергопотребления. В результате удается снизить затраты на обслуживание и эксплуатацию. Используемая технология обеспечивает лучшую производительность. Благодаря ей удается работать даже с отражающими металлами, такими, как медь и латунь. Однако лазер подходит только для обработки листов средней и небольшой толщины.

Сегодня промышленные лазеры считаются самым эффективным способом обработки листовых металлов. Проводится активное совершенствование оборудования, его модернизация, улучшение. Подобный подход способствует ускорению и упрощению производственного процесса.

У метода много плюсов. Они следующие:

• можно создавать детали любых форм;

• наблюдается высокая точность резки — отклонение от заданных параметров не превышает 0,2 мм;

• под воздействием лазера материал не деформируется;

• не нужно дополнительно обрабатывать кромку после завершения работы;

• после обработки остается минимальное количество отходов;

• работать можно как с хрупкими, так и с довольно плотными материалами;

• удается экономно расходовать материал;

• метод подходит для материалов практически любого вида.

Современные тренды резки листового металла

Разобравшись, что такое резка металла, стоит обратить внимание на современные тренды выполнения процедуры. Ознакомиться с ними можно, посетив мероприятия, на которых производители демонстрируют оборудование, делятся последними достижениями. Так, ежегодно в Москве проходит выставка “Металлообработка”. Это грандиозное мероприятие, которое собирает производителей, потребителей и иных лиц, связанных с этой сферой. В этом году на выставке были представлены:

• обновленное оборудование для лазерной резки и гравировки;

• фрезерные станки с современным технологичным управлением;

• ручные инструменты для работы с металлом;

• роботизированное оборудование для внедрения на производство;

• токарные станки для обработки металла высокого качества.

Тренды и изменения

Развитие затрагивает как сферу производства промышленного оборудования, так и ручного инструмента для резки металлов. Сохраняются тенденции, направленные на сокращение физических усилий в процессе обработки материалов без использования станков, а также на уменьшение времени выполнения процедуры и рост ее эффективности. Так, все реже используются ножницы по металлу и классические ножовки. Им на смену приходят современные автоматизированные пилы, позволяющие быстрее резать листовой металл. Обычно такие инструменты используют частные мастера или применяют на небольших промышленных производствах для разовых операций.

Когда речь идет о крупных промышленных предприятиях, прослеживаются иные тенденции. Сохраняется спрос на плазменную и гидроабразивную резку. Однако лидирующие позиции продолжает занимать применение лазерных станков. Они активно развиваются. Прослеживаются следующие тренды:

1. Увеличение производительности. Тенденция сохраняется постоянно. Потребность в росте мощности обусловлена развитием всей металлопромышленности в целом. Создаются новые более прочные материалы, для работы с которыми необходимо высокопроизводительное оборудование.

2. Автоматизация. Тенденции способствует развитие искусственного интеллекта и машинного обучения. В результате удается снизить вероятность ошибок, увеличить эффективность и скорость резки.

3. Улучшение качества. Производители стремятся сделать процесс максимально точным, избавить от необходимости выполнять последующую обработку среза. Для выполнения поставленной задачи проводится работа с программным обеспечением и уровнем точности оборудования.

4. Рост уровня экологичности и безопасности. К этим вопросам проявляется повышенное внимание. Для повышения экологичности уделяется особое внимание увеличению энергоэффективности, сокращению отходов.

5. Расширение области применения. Проводится работа по расширению перечня сфер, в которых допустимо применение лазеров.

Схожие тенденции прослеживаются в сфере применения плазменного оборудования. Производители предпринимают меры по увеличению его мощности и увеличению списка металлов, с которыми осуществляется работа.

Прослеживается тенденция к созданию гибридного оборудования. Такие устройства сочетают в себе сразу несколько методов обработки металла, что расширяет спектр применения устройств. Их использование позволит сократить затраты на обеспечение производства необходимым оборудованием, упростить выполнение ряда процессов обработки металлов.

Новая интересная тенденция — разработка виртуальных станков и производства. Метод применяется для оценки конфигурации устройства и его правильности перед началом физического выпуска. Процедура применяется с использованием возможностей виртуальной реальности.

Эффективность и повышение качества

Большинство работ по модернизации нацелено на улучшение эффективности и повышение качества работы устройства. Для этого учитываются потребности потребителей. На их основе определяется вектор развития эффективности. Так, сегодня прослеживается тенденция по уменьшению размера станков для резки листовых металлов, повышения скорости их работы. 

Дополнительно предпринимаются меры, нацеленные на рост точности обработки. Для этого проводится внедрение инновационных систем управления, предполагающих комплексную настройку устройства перед началом использования. Одновременно проводится проработка интерфейса оборудования. Производители стремятся сделать его простым и интуитивно понятным.

Применение резки листового металла в различных отраслях промышленности

Решать, чем резать металл, нужно, учитывая тип материала и сферу выполнения процедуры. Она влияет на требования, предъявляемые к точности, энергоэффективности, размеру оборудования. Потребность в резке металла возникает в различных отраслях промышленности. Она особенно востребована в:

1. Судостроении. Процедура резки проводится во время создания корпуса судов, палубных металлических конструкций и объектов, необходимых для обеспечения работы ходовой части, систем жизнеобеспечения судов.

2. Аэрокосмической промышленности. Предприятия, входящие в сферу, занимаются производством авиационных и космических аппаратов. Здесь важна точность. По этой причине преимущественно используется лазерная резка металла. Однако, когда речь идет об изготовлении больших деталей, допустимо применение иных методов.

3. Автомобильной промышленности. Металл используется для изготовления практически всех частей автомобиля. При этом требования к точности разнятся. В результате в сфере прослеживается запрос на применение комбинированного оборудования, позволяющего выполнять различные операции.

4. Производстве оружия. Металл — неотъемлемая часть конструкций танков, самолетов, ракет, стрелкового и иного оружия. Основной запрос промышленный предприятий, работающих в рассматриваемой сфере, — высокое качество готовых деталей и соблюдение заданных параметров резки. По этой причине применяются станки с программным управлением.

5. Производство декоративных элементов. Здесь прослеживается запрос на оборудование, позволяющее выполнять резку деталей сложных форм. Работа проводится с металлами разной толщины.

6. Ремонт и обслуживание. В сфере осуществляется подгонка деталей с учетом заданных параметров, устранение возникших дефектов. Здесь нужно мобильное оборудование, отличающееся небольшими габаритами.

7. Прочие производственные сферы. Потребность в резке металлов часто возникает у компаний, занимающихся изготовлением медицинского оборудования, бытовой техники. Резка также востребована в энергетике.

Фактически перед современными производителями стоит задача создать оборудование, применение которого было бы допустимо в широком перечне сфер разной направленности. В результате появляются станки, отличающиеся по уровню мощности, точности, габаритам, способу обработки металла.

Перспективы развития технологий резки листового металла

В ближайшее время компании не планируют отказываться от использования металлов в процессе производства. По этой причине их резка продолжит оставаться востребованным способом проведения обработки. Однако возможно появление новых технологий проведения процедуры. Они направлены на совершенствование существующих способов обработки металлов.

Присутствует большой шанс на осуществление комплексной интеграции автоматизации и Индустрии 4.0. Переход на нее предполагает включение оборудование для резки металла в комплексную технологичную линию, в состав которой входит робототехника, устройства для обработки материалов, программного обеспечения. Предполагается, что такие системы позволят полностью автоматизировать изготовление продукции с момента загрузки сырья до сортировки готового изделия.

Еще одно перспективное направление — гибридизация. Оно похоже на предыдущее. Разница состоит в объединении разных возможностей в одном оборудовании.

Предполагается увеличение толщин материала, с которыми сможет справляться лазер. Это расширит спектр его применения, позволит применять для большего количества операций.

Еще одно перспективное направление — увеличение точности оборудования. Причем особое внимание уделяется сфере микрорезки металлов. Она необходима для осуществления высокоточной контролируемой обработки материалов. Современные лазеры способны фокусировать луч в пятно, не превышающее 25 мкм. Производители стремятся сделать такое оборудование более доступным, а также улучшить его характеристики с учетом запросов потребителей.

Какие материалы используем в работы мы и другие компании

Производители устройств для резки металлов должны учитывать, что выполняется непрерывная разработка новых материалов. Их удается получить в результате научных исследований и экспериментов. Применение новых технологий для улучшения свойств классических металлов приводят к росту их прочности, устойчивости к воздействию извне. В современном производстве активно используются следующие металлы:

1. Конструкционная сталь. Это современный металл, устойчивый к постоянным и переменным нагрузкам. Он обладает износостойкостью, антикоррозийными качествами. Чтобы улучшить конструкционную сталь, производители добавляют в ее состав марганец, медь, железо. Но главный элемент — углерод. Он обеспечивает прочность металла, наделяет его основными свойствами. Для усиления используется легирование.

2. Нержавеющая сталь. Это классический материал, который производители продолжают активно улучшать. Современная нержавейка служит 20—50 лет, обладает высокой прочностью, устойчивостью к внешнему воздействию, не боится коррозии. Материал отвечает гигиеническим требованиям и не нуждается в покраске.

3. Алюминий/дюраль. Материал довольно легкий. Он обладает высоким коэффициентом поглощения звука, не ржавеет под воздействием внешних факторов, устойчив к температурным перепадам. Еще один плюс современного алюминия — долговечность. Изделия из него долго сохранят первоначальный вид и свойства.

4. Титан. Металл активно используется в самолето— и ракетостроении. Он отличается повышенной прочностью, способен выдерживать даже большие нагрузки, не деформируясь и не теряя свои свойства.

5. Латунь. Это красивый, легкий в полировке и обработке металл, который обладает привлекательным внешним видом. Из него активно изготавливают фурнитуру, бижутерию, трубы и сантехнику.

6. Медь. Это еще один классический материал, который продолжает активно применяться. Он устойчив к коррозии, обладает отличными показателями теплопроводности, довольно высокой прочностью.

Компания “Slaser” выполняет листовую резку всех вышеуказанных металлов. Мы изучим запросы клиента и проведем процедуру с учетом персональных целей.

Роль искусственного интеллекта в автоматизации резки

Активное распространение получил искусственный интеллект. Он продемонстрировал высокий уровень эффективности в процессе автоматизации резки. В отличие от стандартных программ, искусственный интеллект способен к машинному обучению. Это позволяет ему запоминать особенности выполняемых процедур, следить за качеством их выполнения, указывать на допущенные ошибки. Однако пока потребность в контроле работы оборудования со стороны человека сохраняется. Планируется продолжение деятельности по внедрению искусственного интеллекта в процесс управления резкой. Сейчас специалисты дорабатывают программы, устраняют выявленные ошибки и занимаются совершенствованием систем.

Заключение

В этой статье мы хотели обратить ваше внимание на то, что резка металла является одной из ключевых процедур работы с металлами. Она важна не только для производств, но и для частных лиц.

Важно доверять лазерную резку только профессионалам. Наша компания специализируется на лазерной резке металла более 15 лет. Мы работаем с металлами толщиной от 0,8 до 20 мм, используя мощный оптоволоконный лазер. Это позволяет нам выполнять резку металла с высокой точностью, уровень отклонения от заданных параметров составляет всего 0,05 мм. Кроме того, мы гарантируем быстрое выполнение заказа в течение 1 рабочего дня, а также возможность оценить качество деталей заранее благодаря бесплатным образцам, соответствующим заявленным параметрам.

Наша компания «С-Лазер» придерживается принципа высокого качества при работе с клиентами. Мы строго учитываем все требования и изготавливаем изделия с учетом действующих стандартов. Наши инженеры подберут для вас подходящее решение, учитывая ваши персональные потребности и запросы. Доверив проект нам, вы получите надежного партнера, который справится с любыми задачами.

По вопросам сотрудничества обращайтесь:

• По телефону — +7 (495) 419-93-03

• На почту — zakaz@slaser.ru

• В наш Telegram или MAX