При резке деталей потребитель часто сталкивается с проблемой выбора способа резки, подходящего для конкретных условий работы. Здесь речь идёт о конкурирующих между собой резке газовой горелкой (автогенная резка), высечке, вырубке, плазменной или лазерной резке. Выбор способа резки часто представляет собой довольно мучительный процесс, особенно в тех случаях, когда потребитель имеет дело также и с вновь разработанными методами резки, как, например, плазменной резкой Hifocus/Hifinox.
Для правильного выбора способа резки необходимо в первую очередь ответить на вопрос о том, какие материалы главным образом предстоит разрезать: обычную конструкционную сталь, качественную легированную сталь, цветные металлы, пластмассы или даже композиты. Затем встаёт не менее важный вопрос относительно толщины разрезаемого материала и соответствующих этому параметру критериях, которые с самого начала исключают возможность применения некоторых способов резки. Кроме того, потребитель должен уяснить вопросы, касающиеся желаемого качества пропила, возможности исключения последующих операций обработки и, прежде всего, экономичности данного способа резки.
При резке очень толстых листов конструкционной стали, попрежнему, вне конкуренции стоит резка газовой горелкой (автогенная). Этим способом можно резать плиты из конструкционной стали толщиной до 500 мм. Конечно, при применении этого способа резки тоже возникают определённые проблемы, особенно при разрезке тонкой жести толщиной менее 10 мм. Речь идёт о значительном короблении разрезаемого материала. Автогенная резка наиболее эффективна, поскольку не требует особой предварительной подготовки, отличается относительно низкими инвестиционными затратами, незначительной стоимостью изнашиваемых деталей, а также возможностью одновременного применения большого числа газовых горелок. К отрицательной стороне этого способа резки относится интенсивный нагрев разрезаемого материала, что может потребовать большого объёма последующих операций, таких как рихтовка и удаление заусенцев. Последнее, прежде всего, относится к резке тонкой жести. Размерная точность этого способа резки недостаточно высока (до ± 0,5 мм). Кроме того, этим способом нельзя резать пакетированную жесть. Так как с помощью газовой горелки можно резать только конструкционную сталь, то, попрежнему, в зоне реза имеет место упрочнение материала.
Плазменная резка как универсальный способ резки
С учётом названных выше ограничений автогенной резки в начале шестидесятых годов был разработан способ плазменной резки. По сравнению с автогенной резкой плазменная отличается очень высокой скоростью (в 8 10 раз большей, чем автогенная), высокой размерной точностью, особенно при повторных резах, а также во много раз меньшей зоной нагрева разрезаемого материала. Так как с помощью плазменной резки и особенно тонкой плазменной резки можно разрезать различные металлические материалы (от конструкционной стали, чугуна, высоколегированной стали до алюминия, меди и специальных материалов), то речь идёт о фактически универсальном способе резки всех металлов.
Разрезаемая толщина в зависимости от материала составляет от 5 до 180 мм. Плазменная резка во многих случаях, прежде всего при резке материалов толщиной от 5 до 30 мм практически вне конкуренции. К положительным сторонам этого способа потребители относят высокую и в некоторых случаях даже превосходную размерную точность, высокое качество пропила, не требующее дополнительной обработки, незначительные тепловые деформации, очень хорошую возможность автоматизации процесса резки и, наконец, высокую экономичность. Отрицательные стороны плазменной резки проявляются при жёстких требованиях к отклонениям от перпендикулярности и вертикальности пропила (в зависимости от толщины разрезаемого листа угол отклонения составляет от 10 до 50), что выражается в некотором увеличении ширины пропила, а также в увеличении затрат на замену изношенных деталей, прежде всего, при применении охлаждаемой газом плазменной горелки.
На выставке Euroblech-2004 известный производитель такого оборудования фирма Esab Cutting Systems представила новое оборудование для тонкой плазменной резки, которое, по мнению производителя, представляет собой полностью апробированную альтернативу существующим способам обработки резки и листового материала. Оборудование для тонкой плазменной резки Suprarex, например пригодно для резания и маркировки всех металлических и электропроводных материалов толщиной от 1 до 40 мм. Кромки реза должны быть параллельными, иметь металлический блеск и не иметь заусенцев. Оборудование оснащается максимум шестью каретками, так что рядом с плазменной горелкой может также устанавливаться и газовая горелка для автогенной резки.
Для гарантии получения высокой точности и обеспечения комплексной автоматизации, а, следовательно, и наивысшей экономической эффективности оборудование для тонкой плазменной резки монтируется, главным образом, на базовом станке. С помощью такого портального станка оборудование Suprarex в состоянии выполнять все процессы обработки, а именно резку, маркировку и подготовку кромок под сварку. Двухсторонний привод и система линейного контроля обеспечивают высокую точность позилучения высокой точности и обеспечения комплексной автоматизации, а, следовательно, и наивысшей экономической эффективности оборудование для тонкой плазменной резки монтируется, главным образом, на базовом станке. С помощью такого портального станка оборудование Suprarex в состоянии выполнять все процессы обработки, а именно резку, маркировку и подготовку кромок под сварку. Двухсторонний привод и система линейного контроля обеспечивают высокую точность позилучения высокой точности и обеспечения комплексной автоматизации, а, следовательно, и наивысшей экономической эффективности оборудование для тонкой плазменной резки монтируется, главным образом, на базовом станке. С помощью такого портального станка оборудование Suprarex в состоянии выполнять все процессы обработки, а именно резку, маркировку и подготовку кромок под сварку. Двухсторонний привод и система линейного контроля обеспечивают высокую точность позиционирования, а также быстрые ускорение и торможение. Так, повторяемость позиционирования плазменной горелки при контроле перемещения системой ЧПУ находится в пределах 0,1 мм.
Качество резки, получаемое на оборудовании для тонкой плазменной резки, соответствует качеству лазерной резки
По некоторым сведениям, фирма Kjelberg Finsterwalde Maschinen & Electroden GmbH добилась следующего скачка качества благодаря дальнейшему утонению плазменной дуги за счёт оптимизации конструкции сопла и катодной системы в сочетании с применением дополнительного завихряющего газа. Оборудование для тонкой плазменной резки типа Hifocus/Hifinox пригодно для не требующей дополнительных операций обработки алюминиевых сплавов толщиной до 25 мм, конструкционной стали толщиной до 30 мм и легированной высококачественной стали толщиной до 20 мм. При обработке вышеназванных материалов такой толщины можно получать рез, качество которого соответствует качеству лазерной резки, что означает незначительное отклонение от перпендикулярности, отсутствие заусенцев и получение поверхность реза с качественным металлическим блеском. Так, при резке высоколегированной стали толщиной 20 мм качество реза аналогично качеству лазерной резки. Исключительно при резке тонких листов толщиной до 6 мм может потребоваться уменьшение отклонения от перпендикулярности пропила. Так как оборудование для тонкой плазменной резки в отличие от оборудования для лазер-ной резки может работать по неподготовленной поверхности материала (окалина, ржавчина, краска, защитная плёнка, цинковое покрытие), то не требуется какой-либо подготовки этой поверхности и, следовательно, сокращаются затраты на обработку. Только очень большой слой ржавчины или окалины может обусловить образование относительно крупных заусениц, что, в свою очередь, может потребовать дополнительной обработки.
Оборудование для тонкой плазменной резки в сочетании с роботизированным устройством применяется при объёмной обработке деталей конструкций. В комбинации с специальной горелкой типа Per-Cut можно получать разрез с фаской под углом до 450 и резать материал толщиной до 20 мм. Новое трёхкоординатное оборудование для тонкой плазменной резки очень хорошо подходит для использования в автомобильной промышленности, строительстве трубопроводов и для производства стальных конструкций, так как по сравнению с лазерной резкой плазменная гарантирует стабильную размерную точность в пределах ± 1 мм.
В то время как плазменную резку можно, в общем случае, рассматривать как универсальный способ резки металлических и других электропроводных материалов, в особых случаях преимущества имеют лазерный и гидроабразивный способы резки. Так, лазерная резка в первую очередь подходит для разрезания тонких листов толщиной до 5 мм, когда к тому же требуется особо высокая точность пропила. Этот способ позволяет при резке конструкционной стали легко выдерживать допуски на размеры пропила в пределах ± 0,5 мм. Хотя гидроабразивная резка представляет собой наиболее дорогой способ, но идеально подходит для резки пластмассы, у которой характерны большие колебания толщины. Гидроабразивная резка, как правило, является единственным способом оптимальной резки армированных волокном композиционных материалов и особенно стекла.
Гидроабразивная резка обеспечивает высокое качество пропила
Хотя техника лазерной резки более развита, особенно по сравнению с гидроабразивной резкой, фирма Bystronic Laser AG (Швей-цария) по прежнему предлагает оборудование для обоих способов резки. Специалисты этой фирмы отмечают следующие преимущества гидроабразивной резки по сравнению с лазерной: большая универсальность, в первую очередь, при обработке мелких партий деталей, так как в этом случае существенно снижается стоимость инструмента. По сравнению с любым способом термической резки гидроабразивная обеспечивает преимущества, характерные для чистовой обработки. Гидроабразивная резка обеспечивает также размерную точность и высокое качество поверхности пропила. Шероховатость поверхности находится в пределах, соответствующих квалитету качества N6. Процесс резания не сопровождается упрочнением или расплавлением материала. В этом случае не только сокращаются расходы на дополнительную механическую обработку, но и обеспечиваются преимущества с точки зрения логистики (транспортировка и складирование) и сокращения времени поставки. При большой толщине обрабатываемого материала гидроабразивная резка успешно конкурирует с такими способами обработки как фрезерование и электроэрозионная обработка.
Короче говоря, гидроабразивная резка начинается там, где заканчивается лазерная: при резке высококачественной стали толщиной свыше 15 мм, конструкционной стали толщиной свыше 20 мм, алюминия толщиной свыше 5 мм, т.е. в тех случаях когда интен-сивное отражение начинает оказывать отрицательное влияние на лазерный луч. Высота рабочей зоны (просвет) оборудования фирмы Bystronic достигает даже 200 мм и именно такой толщины материал можно разрезать гидроабразивным способом. По мнению специалиста фирмы, практическая толщина разрезаемого материала не превышает 150 мм.
В соответствии с прогнозами ряда специалистов, рынок оборудования для гидроабразивной резки будет расширяться приблизительно на 15 % в год. Гидроабразивная резка представляет собой наиболее интенсивно растущий сегмент рынка металлорежущих станков, поэтому в Швейцарии предполагается дальнейшее инвестирование в этот сегмент. На международной выставке ЕМО 2005 фирма Bystronic представит новинку в области гидроабразивной резки, а именно установку Byjet 4022 с поворотным столом и эффективной системой управления Byvision. Хотя скорость гидроабразивной резки существенно ниже скорости лазерной, при относительно небольших затратах поворотный стол обеспечивает увеличение производительности приблизительно на 30%.
