Резка листового металла: от ручных до промышленных способов

Качество обработки металла зависит от многих параметров: используемой технологии, производительности оборудования, навыков мастера, особенностей сырья и т. д. Сегодня в статье мы расскажем о том, что качественная резка листового металла возможна не только в производственных, но и в домашних условиях, а также рассмотрим основные нюансы применения самого популярного оборудования.

Промышленные виды резки листового металла

Обработка металла может осуществляться разными способами. Специфика проведения работ зависит от типа оборудования, которое используется для резки металлических листов.

На крупных промышленных предприятиях чаще всего применяют гидроабразивную или термическую резку.

1. Термическая обработка листового металла

Термическая резка подразумевает разделение металлических листов струей, нагретой до предельной температуры. Данный вид резки еще называют бесконтактным, поскольку инструмент не вступает во взаимодействие с поверхностью листового материала.

Разновидности термической резки: газокислородная, лазерная, плазменная.

• Газокислородная резка листового металла

Газокислородная обработка листового металла включает в себя два этапа:

Для того чтобы качество резки было высоким, расстояние между соплом резака и металлом должно быть одинаковым на протяжении всего рабочего процесса.

Газокислородная резка является самым экономичным способом обработки и отлично подходит для реза низколегированных сталей. При соблюдении всех нюансов технологии и наличии достаточного опыта у мастера кромка листового металла после газокислородной резки не требует дополнительной обработки.

Недостатком применения такого вида резки является возможность обработки металлов только с низкой теплопроводностью.

• Плазменная резка листового металла

Плазменная резка считается более универсальным способом обработки листовых материалов. Первое оборудование для этого вида разрезания металла появилось во второй половине XX века. Аппаратура была не только громоздкой, но и дорогой, в связи с этим ее приобретение и использование могли себе позволить только крупные промышленные предприятия. Со временем оснастка стала более доступной, и популярность плазменной резки выросла в разы.

Обработка металла в данном случае осуществляется при помощи высокоскоростного плазменного потока, температура которого может достигать +30 000 °C. При этом капли расплавленного металла, образующиеся в результате плавления, мгновенно сдуваются струей сжатого воздуха. По сравнению с предыдущим видом резки, плазменная обработка отличается высокой производительностью, ведь температура газокислородного потока составляет всего +1 800 °C.

Стоит отметить, что популярность плазменной резки объясняется не только высокой производительностью, но и рядом других важных параметров. Так, рабочий процесс не требует регулярной заправки газовых баллонов, присадок для резки ценных металлов или повышенного внимания к мерам пожарной безопасности. Для работы с плазменным оборудованием понадобится только электроэнергия и воздух, что позволяет сделать объективные выводы о простоте, удобстве и экономичности рабочего процесса.

Плазменная резка листового металла может использоваться для обработки:

Если толщина металла превышает 120 мм, целесообразнее использовать газокислородную резку.

При подборе оптимального оборудования для обработки металла очень важно учитывать такие его свойства, как толщина и теплопроводность. Здесь нужно запомнить одно простое правило: чем выше теплопроводность разрезаемого материала, тем больше теплоотвод и меньше возможная толщина обрабатываемого листа (например, толщина листа меди должна быть меньше, чем листа из нержавейки).

Еще одним преимуществом плазменной резки является скорость реза. В сравнении с газокислородной резкой плазменный луч позволяет обрабатывать листовой металл быстрее примерно в 6–10 раз (если речь идет о заготовке толщиной не более 60 мм).

Плазменная резка имеет не только достоинства, но и недостатки: высокая стоимость оборудования для резки листового металла, необходимость обучения мастеров, шум в процессе обработки, возможность разрезания листовых металлов ограниченной толщины.

• Лазерная резка листового металла

Обработка листового металла в данном случае осуществляется при помощи сфокусированного лазерного луча.

Специальное оборудование позволяет прицельно направлять луч в определенную точку разрезаемой детали. Под воздействием тепловой энергии луча поверхность нагревается, закипает и испаряется. Лазерный поток плавно передвигается вдоль линии реза, разделяя металлическое изделие на части.

Лазерное оборудование применяется для резки металлов с низкой теплопроводностью. Данный метод отлично подходит для обработки листов небольшой толщины (от 0,2 мм), цветных металлов (алюминия, меди), нержавеющей стали и резки изделий цилиндрической формы.

Стоит отметить, что подобное оборудование подходит для обработки не только металлов, но и других материалов.

2. Гидроабразивная резка

При гидроабразивной резке воздействие на металл осуществляется не термическим, а механическим способом. Резцом в данном случае является смесь воды и абразивного порошка, которая подается под высоким давлением. Подобная резка позволяет обрабатывать листовой металл толщиной до 300 мм. Максимальная температура рабочего процесса не превышает +90 °C, что полностью исключает возможность плавления металла и выделения опасных для здоровья паров.

При помощи гидроабразивной резки можно обработать пакеты из нескольких листов, что очень удобно в условиях промышленного производства. Основным недостатком рассматриваемого вида обработки является высокий риск развития коррозии на месте среза.

Инструменты для ручной резки листового металла

Ручную резку листового металла нельзя назвать высокоэффективной, поэтому чаще всего она применяется только в домашних условиях.

Таким образом, ручная резка металла может выполняться при помощи ножниц, специальной машины – болгарки или трубореза.

Рабочими элементами трубореза являются дисковые резцы-ролики, которые обеспечивают удобство и должную скорость разрезания изделий цилиндрической формы.

Качество и скорость ручной работы в большей степени зависят от опыта и навыков работника.

Приспособления для ручной резки имеют низкую производительность, поэтому используются для обработки металла преимущественно в бытовых условиях.

Механические виды резки листового металла

Механическая резка металла – это контактный способ обработки, при котором поверхность инструмента взаимодействует с материалом. Режущий элемент, как правило, тоже изготавливается из металла, но более высокой твердости.

В группу приспособлений для механической резки листового металла входят ножницы, пила и резцы. Особым видом механической обработки металлических листов является рубка. Ударная резка или рубка при помощи гильотины обычно используется на этапе создания заготовок.

1. Резка ленточной пилой

Ленточную пилу целесообразно использовать для обработки сортового металла. Такое приспособление – главный рабочий элемент на ленточно-пильном станке (ЛПС). Принцип работы пилы схож с принципом действия обычной ножовки. Полотно пилы замкнуто в ленту большого диаметра, одна сторона которого имеет специальные зубья. Непрерывное движение ленты обеспечивается за счет вращающихся шкивов, подключенных к электромотору. Средняя скорость работы ЛПС – 100 мм/мин. Рабочее полотно для таких станков обычно изготавливается из углеродистой стали или биметаллического сплава.

К числу преимуществ использования ЛПС относят: точность, доступность, выгодную стоимость оборудования, возможность выполнять как прямой, так и угловой рез, экономичность (минимальное количество отходов).

Современные станки для резки листового металла оснащаются электроникой и дополнительными элементами, что позволяет включать их в состав технологической линии в случае необходимости.

2. Ударная резка металла на гильотине

Как мы уже упоминали выше, ударную резку металла еще называют рубкой. Этот метод подходит для обработки различных видов листового материала (черных металлов, нержавеющей, оцинкованной или электротехнической стали).

В процессе ударной резки листового металла используются ножницы или специальные ножи. Металлический лист размещают на рабочей поверхности гильотины, затем закрепляют его при помощи прижимной балки и выполняют рез.

Преимущество ударной резки в том, что разделение металлического листа на части осуществляется одномоментным ударом ножа по всей длине металлической поверхности. В результате такой обработки получается идеально ровный срез без кромок и заусенцев.

В некоторых производственных цехах до сих пор применяются ручные гильотинные ножницы, где режущий механизм активируется после нажатия на педаль.

Недостатки рубки: шумная работа механизма, возможность обработки металлов ограниченной толщины и различия в ширине отрезанных частей.

3. Резка на дисковом станке

Дисковые станки компактны, универсальны, просты в обслуживании и эксплуатации.

В качестве режущего элемента в данном случае выступает диск с зубьями, защищенный кожухом. Он закрепляется на поверхности рабочего стола и приводится в действие электродвигателем. Результат обработки металла дисковым станком характеризуется стабильно высоким качеством среза.

4. Агрегат продольной резки – оборудование, предназначенное исключительно для продольного разделения листового металла.

Процесс резки в данном случае полностью автоматизирован. Оператор управляет машиной и контролирует рабочий процесс, находясь за специальным пультом.

Аппарат для продольной резки листового металла позволяет разделить полотно на узкие и длинные элементы (ленты, полосы, штрипсы).

Раскрой листового металла обычно является первичной стадией обработки. Спрос на прямосторонние заготовки, получаемые в результате разреза, разумеется, ограничен. Именно поэтому после механической или газокислородной резки детали передаются для дальнейшей обработки. Другое дело – разрезание при помощи лазерного или плазменного оборудования. Эти технологии позволяют получать готовый продукт сложной конфигурации со сквозными отверстиями, высечками и прочими элементами.

3 основных способа резки листового металла

Резка листового металла чаще всего осуществляется одним из трех способов: прямолинейным, криволинейным или смешанным.

Стоит отметить, что каждый из них может быть также единичным или групповым.

1. Прямолинейный рез может выполняться на рычажных, листовых с наклонными ножами и многороликовых ножницах, а также методом вырубки в штампах. В результате прямолинейной резки получаются заготовки с прямым контуром в форме квадрата, прямоугольника, ромба или трапеции.
2. Криволинейный рез выполняют на роликовых и вибрационных ножницах, фрезерных станках или вырубкой в штампах. Криволинейная резка позволяет получать заготовки с плавным контуром: в форме круга, эллипса и т. д.
3. Нетрудно догадаться, что смешанный способ подразумевает производство металлических заготовок путем сочетания прямолинейного и криволинейного реза. Результатом обработки металла по смешанному способу являются заготовки сложной формы (усеченного цилиндра, усеченного конуса и т. д.).

Если работа выполняется смешанным способом, то сначала металл обрабатывают на оборудовании для прямолинейного разрезания, а затем на станках для криволинейного реза.

В процессе изготовления деталей на фрезерных станках скорость обработки вдоль линии реза варьируется от 0,5 м/мин (при ручной подаче) до 2 м/мин (при автоматической). При фрезерной обработке листы металла кладут друг на друга, что позволяет максимально увеличить производительность. Помимо этого, расход материала при групповом раскрое на фрезерных станках получается минимальным.

Еще одним заслуживающим внимания методом является холодная штамповка – изготовление плоских деталей при помощи вырубных штампов. На вырубку одной детали данным способом затрачивается примерно 0,1-0,2 минуты. Недостатки рассматриваемой методики: высокая стоимость штампов и ограниченный размер получаемых деталей.

Основы процесса и техника безопасности при резке листового металла болгаркой

Соблюдение правил техники безопасности – важнейший момент, пренебрежение которым может повлечь за собой получение травм различной степени тяжести.

1. Обычный рез тонкого листового металла

Резка металла небольшой толщины обычно не вызывает особых сложностей. Залогом качественного результата в данном случае являются внимательность и аккуратность. Стоит отметить, что именно при обработке тонких металлических листов режущий диск часто «закусывает». Перед началом проведения работ нужно убедиться в том, что на режущей плоскости круга отсутствуют дефекты. Их наличие может привести к расколу зубчатого диска.

Начинать линию реза следует от дальнего края листа (получается, что мастер как бы тянет болгарку на себя). Режущий диск при этом не стоит погружать слишком глубоко в материал (максимум 5-6 мм). Правильное направление движения инструмента и небольшая глубина погружения помогут избежать зацепов диска. И наоборот – чрезмерное погружение режущего элемента приведет к уменьшению площади соприкосновения, зацепам и последующему расколу диска.

2. Резка толстых листов металла болгаркой

Если толщина листового металла больше 8 мм, то двигать инструмент следует не к себе, а от себя. Однако если выполнять рез просто по начерченной линии, то идеально ровной кромки не получить. Помимо этого, можно чрезмерно перенапрячь руку, ведь придется постоянно контролировать движение болгарки.

Облегчить рабочий процесс поможет установка стального уголка по месту реза, который прижимается к листу струбцинами по двум сторонам. Теперь можно пройти несколько раз вдоль прочерченной линии, немного прикасаясь к уголку так, чтобы получилось небольшое углубление (не больше 1-2 мм). После того как углубление сделано, можно убирать уголок и приступать непосредственно к обработке металла. Так режущий диск не уйдет с намеченной линии, а кромка получится идеально ровной.

3. Еще один вариант резки

Первые этапы проведения работ полностью совпадают с вышеописанным способом: проводится линия, укладывается и прижимается уголок. Особенность заключается в том, что углубление в данном случае делается немного глубже – примерно 4-5 мм. После удаления уголка остаток металла можно просто доломать, а край обработать при помощи УШМ со шлифовальным диском. Стоит отметить, что такая обработка не гарантирует высококачественного результата, поэтому второй способ используют гораздо чаще.

Болгарка позволяет быстро и качественно обрабатывать листовой металл, но успешное применение данного инструмента возможно только при наличии достаточных навыков и соблюдении всех правил техники безопасности.

Нюансы резки листового металла гильотиной

Гильотины применяются для резки листового металла в домашних условиях или на небольших производствах.

1. Что можно резать гильотиной?

При помощи гильотины можно обрабатывать металл ничуть не хуже, чем на заводском оборудовании. Более того, мастера часто изготавливают гильотинные ножницы в домашних условиях.

Самыми распространенными вариантами гильотин являются модели, имеющие прямое движение ножа и с изменением угла. У первых нож двигается в вертикальном положении и позволяет ровно разрезать листовой металл. Использование моделей второй группы позволяет не только осуществлять резку листового металла, но и обрабатывать пруты арматуры и большие металлические уголки.

Рабочие возможности самодельных гильотин, как правило, ограничены. Это объясняется тем, что, в отличие от промышленных образцов, которые обладают различными типами привода (гидравлическим, пневматическим или электрическим), самодельное приспособление для резки листового металла обычно оснащается только механическим рычагом или педальным механизмом. Глубина реза при использовании самодельных установок зависит от величины усилия, которое прилагает мастер.

При помощи самодельных гильотин можно разрезать:

В процессе изготовления гильотинных ножниц следует обязательно учитывать тот вид металла, который вы планируете обрабатывать.

2. Принцип действия

Раскрой металла при помощи гильотин может осуществляться как в продольном, так и в поперечном направлении. Возможности установки зависят от типа установленных ножей и их расположения. Выполняя поперечный рез, нож совершает одно движение. Продольная резка сопровождается несколькими движениями, которые будут повторяться совместно с поступательными перемещениями изделия. Продольное разрезание выполняется при рулонной обработке или в случае необходимости раскраивания листов длиной более 2 м.

Гильотина работает по следующему принципу: острый нож под собственным весом с высокой скоростью опускается на металлическую поверхность. Иногда скорости реза или веса ножа недостаточно для разрезания металла определенного вида или необходимой толщины. Поэтому конструкцию станка часто оснащают дополнительным элементом – нижним неподвижным ножом. Такая установка работает как обычная гильотина и ножницы.

Наличие вспомогательного элемента, разумеется, приводит к повышению итоговой стоимости оборудования, но в то же время оно позволяет улучшить качество и увеличить скорость обработки металлических деталей.

3. Разновидности станков

При выборе станка следует учитывать несколько важных факторов, а именно: разновидность металла, его толщину, а также предполагаемую периодичность применения оборудования. Если в некоторых случаях вполне можно обойтись ручными установками, в других – без электромеханического или даже гидравлического станка желаемых результатов достичь не удастся. Сегодня на рынке представлено множество моделей с различным функционалом и такой же разной стоимостью.

Самую простую конструкцию имеют ручные модели. Эти установки без труда режут тонкий металл, пластик, органическое стекло, толстый картон и резину. Ручной станок не требует подключения к электрической сети, поскольку функционирует при помощи рычажно-пружинного механизма. Преимуществами ручных установок являются простота использования и невысокая стоимость.

Гидравлические установки применяются в основном на крупных и средних производствах. Высокая масса конструктивных элементов обеспечивает высокую точность реза и позволяет обрабатывать металлические изделия разной толщины.

Пневматические установки также гарантируют высокую точность реза. Принцип действия подобного оборудования почти такой же, как у гидравлического, разница лишь в том, что в рассматриваемых установках используется система со сжатым воздухом.

Еще одним эффективным инструментом обработки листового металла являются механические ножницы, которые активно используются в работе некоторых предприятий. Эти установки хороши тем, что потребляют минимальное количество электроэнергии. Работа станка активируется электрическим двигателем.

Электромеханические конструкции также характеризуются минимальным потреблением электроэнергии, но, в отличие от механических станков, имеют более высокую производительность.

От чего зависит цена резки листового металла на заказ

Если в ходе проведения работ будет использоваться большое количество исходного сырья, стоимость заказа может быть снижена за счет сокращения значения цены расчетной единицы (килограмма, погонного метра).

Стоимость изготовления небольших партий обговаривается с заказчиком индивидуально в каждом конкретном случае. Цена раскроя листовых материалов не всегда рассчитывается по формуле «стоимость единицы, умноженная на количество», поскольку любой заказ требует перенастройки рабочего оборудования.

Сегодня производители применяют самые разные технологии для раскроя листового металла, однако основными критериями для заказчика по-прежнему остаются качество работы, срок изготовления, стоимость, а также наличие дополнительных услуг по транспортировке.