Образователен център на ESAB

Кой е най-добрият начин за срязване на стоманена плоча

Март 25, 2014

Използване на кислородно, плазмено, лазерно рязане, рязане с водна струя

Има много начини за срязване на плоча от мека стомана, някои от които се поддават на автоматизиране, а други - не. Някои са подходящи за по-тънка плоча, други - за по-дебела. Някои са бързи, други - бавни. Някои са евтини, други - скъпи. И накрая, някои са точни, а други - не. В тази статия е направен бърз преглед на четирите основни метода, използвани при машините за рязане на форми с компютърен цифров контрол (CNC), като са сравнени силните и слаби страни на всички процеси, след което са посочени няколко критерия, които могат да се използват за определяне на най-подходящия процес за вашето приложение.  

Кислородно рязане

Рязането с кислородна горелка или пламъчното рязане е без всякакво съмнение най-старият метод за рязане, който може да се използва при мека стомана. То се смята по принцип за прост метод и оборудването и консумативите са относително евтини. Кислородната горелка може да среже много дебела пластина, като ограничението е свързано основно с количеството кислород, което може да се подава. Срязването на стомана с дебелина 36 или дори на 48 инча посредством кислородна горелка не е нещо невъзможно. Когато обаче става дума за изрязване на форма от стоманена плоча, в повечето случаи се работи с плочи с дебелина 12 инча или по-малко.

Ако кислородната горелка е правилно регулирана, тя осигурява гладка, квадратна повърхност на среза. На долния ръб има малко количество шлака, а горният е леко заоблен от пламъка за предварително подгряване. За повечето приложения тази повърхност е идеална, без необходимост от допълнителна обработка.

Кислородното рязане е идеално за плочи, по-дебели от 1 инч, но може да се използва и при по-тънки, до дебелина около 1/4 инч, макар и с известни трудности. Процесът е относително бавен, като се постига срязване на около 20 инча на минута при материал с дебелина 1 инч. Друго предимство на кислородното рязане е възможността за лесно рязане с няколко горелки наведнъж, което увеличава производителността ви. Плазмено рязане

Плазменото дъгово рязане е много подходящ метод за плочи от мека стомана, като предлага много по-високи скорости от кислородното рязане, но за сметка донякъде на качеството на ръбовете. Това е трудността при използването на плазма. Качеството на ръба има свой най-добър диапазон, който в зависимост от тока на рязане обикновено е от 1/4 инч до 1,5 инча. Цялостната квадратна форма на ръба започва да се нарушава, когато плочата стане наистина тънка или наистина дебела (извън току-що споменатия диапазон), дори ако гладкостта на ръба и характеристиките, свързани с образуването на шлака, все още са много добри.

Плазменото оборудване може да изглежда скъпо в сравнение с кислородната горелка, тъй като пълната система изисква захранващ източник, воден охладител (при системи с ток над приблизително 100 A), управление на газа, електроди на горелката, свързващи маркучи и кабели и самата горелка. Но разходите за системата се изплащат за нула време чрез увеличената производителност на плазменото рязане в сравнение с кислородното.

Можете да извършвате плазмено рязане с няколко горелки наведнъж, но съответните допълнителни разходи, обикновено са фактор, който ограничава броя на горелките до две. Някои клиенти избират да се снабдят с три или четири плазмени системи за една машина, но това са обикновено производители на продукция от висок клас, които извършват рязане на голям брой еднакви детайли, за да поддържат дадена производствена линия. Лазерно рязане

Методът на лазерното рязане е подходящ за мека стомана с дебелина до около 30 мм. След преминаване на бариерата от 25 мм., за да бъде работата надеждна, всичко трябва да отговаря точно на изискванията, включително материалът (стомана от клас за лазерна обработка), чистотата на газа, състоянието на дюзите и качеството на лъча.

Лазерното рязане не е много бърз метод, тъй като при мека стомана всъщност става дума просто за процес на горене, при който се използва силната топлина на фокусиран лазерен лъч вместо пламък за предварително подгряване. Следователно скоростта на работата се ограничава от скоростта на химичната реакция между желязото и кислорода. Лазерната обработка обаче е изключително прецизна. При нея ширината на среза е много малка и следователно може да се изрежат изключително прецизни контури и малки отвори. Качеството на ръбовете е много, много добро, с изключително малко прегаряния и линии на задържане, строго квадратни ръбове и малко или никаква шлака.

Другото голямо предимство на лазерния метод е надеждността. Срокът на експлоатация на консумативите е много дълъг, а степента на автоматизация на машините - много висока, така че много операции за лазерно рязане могат да се извършват „без осветление“. Представете си как зареждане върху работната маса плоча с размери 3 x 12 м. от 12 мм. стомана, натискате бутона „Старт“ и след това вечерта си отивате вкъщи. Когато се върнете сутринта, може да имате стотици детайли, нарязани и готови за прибиране.

Тъй като подаването на лъча е сложно, CO2 лазерите не са подходящи за рязане с използване на няколко глави на една и съща машина. При влакнестите лазери обаче е възможно рязането да се извършва с няколко глави. Рязане с водна струя

Рязането с водна струя също дава отлични резултати при мека стомана, като осигурява изключително гладък и прецизен срез. Точността на рязането с водна струя може да е по-висока от тази на лазерното рязане, тъй като гладкостта на ръба може да е по-добра и няма изкривяване поради топлината. Освен това при рязането с водна струя няма ограничение по дебелина за разлика от лазерното и плазменото рязане. Практическото ограничение при рязането с водна струя е около 150 до 200 мм. и се обуславя от времето, необходимо за срязване на тази дебелина, както и от тенденцията на водния поток към разпръскване.

Недостатъкът на рязането с водна струя е цената на операцията. Цената на модерното оборудване е обикновено малко по-висока от тази на оборудването за плазмено рязане поради високата цена на помпата за високо налягане, но не толкова висока, колкото тази на лазерното оборудване. Разходите на час обаче са много по-високи при работа с водна струя, главно поради цената на гранатовия абразив, който се използва при рязането.

Рязането с водна струя също дава възможност за работа с няколко глави, като може да се извършва и само с една помпа за високо налягане. Всяка допълнителна глава за рязане обаче изисква допълнителен воден поток, за който пък е необходима или по-голяма помпа, или по-малък отвор. Критерии за избор

Как тогава да направите най-добрия избор за метода, който ще използвате?

1. Започнете с дебелината:

  • Ако е по-малка от 2 мм. използвайте лазерно рязане.
  • Ако е по-малка от 3 мм., използвайте плазмено или лазерно рязане.
  • Ако е по-малка от 6 мм., използвайте рязане с водна струя, плазмено или лазерно рязане.
  • При дебелина над 200 мм. използвайте кислородно рязане.
  • При дебелина над 50 мм. използвайте кислородно рязане или рязане с водна струя.
  • При дебелина над 30 мм. използвайте плазмено или кислородно рязане, или рязане с водна струя.

2. Вземете предвид изискването за точност и за качество на ръбовете:

  • Приемливо ли е качеството на ръбовете при плазменото рязане? Повечето изделия, изработени от стоманена плоча, могат да се заваряват достатъчно добре при използване на плазмено рязане.
  • Приемливо ли е наличието на зона, засегната от топлината, при кислородното, плазменото или лазерното рязане? Ако не е, използвайте рязане с водна струя.

3. Помислете кое е по-важно: Производителността или цената?

  • Ако скоростта на работа е най-важна, избягвайте рязането с водна струя.
  • Ако малката начална инвестиция и ниските работни разходи са най-важните, помислете за кислородно рязане.

Допълнителни фактори:

Допустимост с оглед на следващите операции

  • Допустима ли е периодичната поява на шлака от долната страна на плочата? Ако не е, използвайте рязане с водна струя или лазерно рязане.
  • Следващите операции изискват ли перфектно кръгли отвори? Ако е така, използвайте рязане с водна струя или лазерно рязане.
Работа с няколко инструмента

Може ли рязането на детайлите да се извършва с 2, 4 или повече горелки? Кислородното рязане е на път да изпревари плазменото и лазерното. Рязането с няколко плазмени горелки е възможно, но се оказва скъпо, когато отчетете началната инвестиция, необходима за цялото оборудване. При рязането с водна струя няколко дюзи за рязане могат да работят с една помпа за високо налягане, ако купите помпа, чиято скорост на потока е достатъчно голяма, за да поддържа няколко глави. Лазерното рязане традиционно се ограничава до използване на единична режеща глава, но влакнестите лазери откриват възможност за едновременно рязане с няколко глави.

Прът в колелата

Друго съображение, което поставя прът в колелата на всяко изчисление, е идеята за мултирязане – използване на два от тези методи за рязане при един и същи детайл. Най-логично е рязането с водна струя да се комбинира с плазмено или кислородно рязане. Благодарение на новата технология при влакнестите лазери вече е възможно лазерното рязане да се комбинира с плазменото или с кислородното. Предимството на мултирязането е възможността за използване на по-бавен, но по-точен метод за някои контури, а след това да се премине към по-бързия и по-евтин метод за останалите контури. В резултат се произвеждат детайли с необходимата точност, но при много по-ниски разходи, отколкото ако се използва методът с висока точност за изрязване на целия детайл.

Обобщение

Припокриването на диапазоните на дебелината и на възможностите на тези четири начина на заваряване затруднява избора на метод, който да се използва при конкретен детайл от мека стомана. Така че производителите или цеховете за стоманени заготовки, които се нуждаят от възможности за рязане на обширна гама от материали, в крайна сметка ще изберат машини, оборудвани за рязане по два или повече метода. Понякога единственият начин да се определи кой процес е оптималният за конкретен детайл е да се изпробват различните начини и да се види кой дава най-добри резултати.

x
x

x

Loading..