Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Термическая резка металлов и ее разновидности: газ, плазма, лазер Среди современных методов металлообработки одно из важнейших мест занимает термическая резка. Хотя результат этого процесса прямо противоположен сварке, по своим физическим основам они близки — в обоих случаях используется местное плавление металла. В настоящий момент в промышленности применяют три типа термической резки: лазером, плазмой и газом. Первый способ позволяет получить наилучшую поверхность вырезаемой детали даже при работе с металлами толщиной не более 0,5–1 мм. Для резания материалов толщиной от 5 мм применяется плазма. Газовая или автогенная резка наиболее эффективна при толщине металла от 10 мм. С оборудованием всех трех типов можно было познакомиться на проходившей в Сокольниках 7-й Международной специализированной выставке сварочных материалов, оборудования и технологий «Weldex/Россварка». Газовая резка Сущность процесса газовой резки сводится к сквозному прожиганию металлов струей чистого кислорода. Чтобы поверхность реза была гладкой, температура горения разрезаемого металла должна быть ниже температуры его плавления. Кроме того, продукты плавления должны быть жидкими и легко удаляться из реза, оголяя поверхность для непрерывного контакта со струей кислорода. Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют железо, углеродистые и низколегированные конструкционные стали. Худшими характеристиками обладают никель и медь. Совершенно не подходят для кислородной газовой резки алюминий, магний, хром и цинк. Ряд новинок для газокислородной резки металлопроката на промышленных предприятиях был продемонстрирован компанией «Фактор» (г. Москва). Новейшая переносная машина прямолинейного раскроя «Грань» представляет собой небольшой трактор, движущийся по специальной направляющей с обратными планками. В отличие от выпускавшихся прежде аналогов машина оснащена системой поджимных роликов, которые придают высокую жесткость ее конструкции, и, как следствие, плавность хода даже на кривом листе. Мощный частотно-управляемый привод с асинхронным электродвигателем обеспечивает скорость резки до 5500 мм/мин. Пряморез «Грань» можно использовать как в полевых условиях, так и на промышленных предприятиях. Переносная машина для резки труб «Сателлит» способна обрабатывать трубы диаметром 120–1420 мм со скоростью 2500 мм/мин. Труборез «Сателлит» — это каретка, обегающая трубу с помощью приводной цепи вдоль направляющей или без нее. Комплектуют ее удобным выносным пультом управления. Благодаря высокой скорости перемещения резака машины «Грань» и «Сателлит» могут осуществлять как газокислородную, так и плазменную резку. Всемирно известный производитель оборудования для сварки и термической резки металлов фирма Messer Cutting & Welding (Германия) представила в числе своих новинок мобильную газорезательную машину Quicky E («Квики Е»). Конструктивно она представляет собой резак, закрепленный на тележке, которая передвигается по направляющим. Основное оснащение составляют сопла для резки материалов толщиной от 3 до 100 мм, плакированный теплозащитный щиток из безасбестового каменного волокна, комбинированный ключ для горелки. Помимо этого в комплект машины входят средство для чистки сопла и 5-метровый трехжильный соединительный кабель с контактно-защитным штекером на 220 В. Электронная регулировка скорости осуществляется при помощи тиристоров. Два варианта направляющих позволяют машине перемещаться как по прямой линии, так и по угловым профилям при помощи боковых направляющих роликов. В основную комплектацию входит также устройство для круговых резов диаметром 60–1500 мм. Опционально машину комплектуют, в частности, устройством для Х- и Y-образных резов и резки полос, дополнительным резаком. Кроме того, поставляются приспособление для продольных резов на профилях, устройство для заостряющих резов и различные запчасти по каталогу. Quicky E легко обслуживается и всегда дает чистый без грата рез. Применять ее можно как в полевых, так и в цеховых условиях. Специалисты фирмы «РОАР» (г. Москва) создали новые версии вентильных исполнений резаков серий Р2А(М) и РЗП(М). Обе серии имеют теперь вынесенные на наконечник вентили управления режущим кислородом, как в резаках типа «Маяк». Учитывая склонность инжекторных изделий к «обратным ударам» (проскокам пламени в резак), ствол рукоятки заключен в сплошной алюминиевый корпус. Он исключает прохождение обратного удара за рукоятку. Помимо этого, использование алюминия позволило на 15% снизить вес резака. За счет более прогрессивной конструкции поступательного движения клапана в вентильном блоке в 2 раза увеличился показатель наработки на отказ по седлу клапана. Управление процессом запирания вентиля и регулирование пламени можно производить теперь «одним пальцем». Клапанный узел собран без применения пайки и при необходимости может быть легко заменен самим резчиком. Наружный и внутренний мундштуки, использованные в сопловой части, образуют канал, длина которого вдвое превышает соответствующий показатель предшествующих моделей. Мундштуки выполнены из меди без примеси хрома, что обеспечивает лучшие параметры теплоотвода. Для тяжелых режимов эксплуатации была разработана новая серия трехтрубных резаков РСТ, которые в 1,5 раза легче своих аналогов. Обратный удар не является для них аварийной ситуацией. Резаки РСТ способны находиться в таком состоянии в течение 30 секунд без ущерба для коммуникаций. Кроме того, обратный удар не приводит к сажеобразованию во внутренних полостях инструмента. Наконечник резаков съемный, что отсутствует у аналогов с тяжелыми режимами эксплуатации. В моделях серии РСТ применяются стандартные мундштуки для инжекторных резаков серии РС. Особенности конструкции «прощают» ошибки неопытного резчика в случае перекрытия вентиля подогревающего кислорода. Воздушно-плазменная резка Физической основой воздушно-плазменной резки является выдувание электрической дуги сжатым воздухом с последующим местным плавлением металла и его удалением из зоны резания разогретым газовым потоком. Поскольку температура плазмы достигает десятков тысяч градусов, это позволяет резать практически любые металлы и их сплавы, в т. ч. углеродистую, нержавеющую и высоколегированную сталь. Можно резать также чугун, медь, латунь, бронзу, алюминий, титан и биметаллы. Вследствие такой высокой температуры скорость резания в несколько раз выше, чем при использовании кислорода, а сам процесс начинается без предварительного разогрева металла. Повышенным вниманием специалистов и посетителей выставки пользовался представленный на стенде фирмы We R. Supply (г. Москва) американский станок MultiCam серии 3000 для контурной резки металла. Жесткая полностью стальная конструкция станка позволяет устанавливать различные режущие головки. Рама основания представляет собой стальную неразборную сварную конструкцию, а портал сварен из стальных труб толщиной 10 мм, целиком подавляющих вибрацию. Это дает возможность вести очень тонкую резку с плавным движением головки. Для улучшения вытяжки управление открыванием и закрыванием клапанов вакуумных камер встроено непосредственно в контроллер MultiCam, что позволяет производить откачку дыма только в той части стола, где производится резка. Система управления высотой горелки полностью интегрирована с контроллером перемещения. Чувствительность регулятора высоты автоматически настраивается согласно текущим параметрам резки. Такая система обеспечивает оптимальные результаты при любой толщине металла. Она имеет очень быстрый отклик при резке тонких листов и плавный в случае материалов большой толщины. Другим важным достоинством является то, что все настройки выполняются автоматически без участия оператора. Кроме того, автоматически отслеживаются значения напряжения, и если обнаруживаются его резкие скачки, работа регулятора высоты горелки мгновенно блокируется. Система управления MultiCam снабжена удобным интерфейсом и содержит обширную базу данных по типам и толщине обрабатываемых металлов, току дуги. Надо только задать нужный тип и толщину материала, ток дуги, а все остальные параметры настроятся автоматически. Упоминавшаяся выше компания «Фактор» разработала переносную машину «Магнит» для вырезания деталей из листового металлопроката с помощью магнитного копировального устройства. Новая машина представляет собой направляющую, по которой движется каретка с перпендикулярно установленной на ней траверсой. Момент вращения передается на магнитный палец, который обегает заданный шаблон. На другом конце траверсы закреплены резаки. Жесткость конструкции, а также использование современной элементной базы и приводов ведущих мировых производителей обеспечивают высокую точность воспроизведения заданного контура. За счет применения длинной (до 12 м) направляющей длина прямолинейного реза становится практически неограниченной. Вес установки составляет всего 60 кг. Машину «Магнит» можно оснащать любым аппаратом для воздушно-плазменной резки металлов марки ПУРМ. Такое оборудование пригодно для резания практически любых металлов толщиной от 1 до 100 мм как в заводских, так и в полевых условиях, в т. ч. в районах Крайнего Севера. Аппарат ПУРМ-140* способен разрезать стальной лист толщиной 10 мм со скоростью 1,5 м/мин. У вариантов ПУРМ-160, -180М и -320 скорость резания составляет соответственно 1,8; 2 и 3 м/мин. Самая мощная модель ПУРМ-400ВА позволяет плавно регулировать ток в диапазоне 70–350 А непосредственно во время работы, поэтому ее можно устанавливать на машины с ЧПУ. Скорость резания стального листа толщиной 10 мм — 3,6 м/мин. Лазерная резка В основе лазерной обработки лежит простой факт: луч лазера можно сконцентрировать на поверхности материала в пятно диаметром в десятые доли миллиметра. Если при этом лазер обладает достаточной мощностью, то происходит расплавление, испарение, и, в конечном счете, разрушение материала. Для превращения лазерного луча в инструмент на его пути, на расстоянии нескольких сантиметров от обрабатываемой поверхности, ставится фокусирующая линза. Лазером можно разрезать обычную сталь толщиной до 4 мм, нержавейку и латунь (до 6 мм), а также алюминиевые сплавы (до 5 мм). Не рекомендуется использовать лазер для резки чистой меди, полированной латуни, анодированного и чистого алюминия, вольфрама, молибдена и титана. На стенде ОКБ «Булат» (г. Москва) демонстрировалась комбинированная лазерная установка LRS-150AU для выполнения операций по контурной резке, сварке, гравировке и прошивке отверстий в изделиях из металла. Установки серии LRS включают в себя лазерный излучатель с системой фокусировки и наблюдения, источник питания с блоком охлаждения лазера, координатные столы и пульт управления. Особенностью модели LRS-150AU является наличие двух рабочих мест, одно из которых оборудовано автоматизированным, а второе ручным двухкоординатным столом. Лазерный излучатель способен разворачиваться в горизонтальной плоскости для работы с выбранным рабочим местом. Наблюдение за процессом обработки и контроль могут осуществляться оператором как с помощью бинокулярного микроскопа, интегрированного с оптической системой лазера, так и через видеокамеру с отображением на мониторе управляющего компьютера. Большое увеличение и высокое качество стереоизображения позволяют с высокой точностью производить в ручном режиме сложные работы. Защита глаз оператора от лазерного излучения и свечения — двухступенчатая, с помощью отсекающего фильтра и жидкокристаллического затвора, работающего синхронно с излучателем. В экспериментальном и ремонтном производстве достаточно часто возникает необходимость изготовления небольшого количества прокладок или плоских разовых трафаретов из жести либо сплавов меди и алюминия. Использование для этих целей лазерной резки по программе позволяет сэкономить время и снизить трудоемкость работ. Лазеры серии HTF, выпускаемые ОКБ «Булат», отличаются высоким качеством излучения, широким диапазоном регулирования параметров, простотой конструкции и удобством эксплуатации. Средняя выходная мощность лазерного излучения предлагаемых моделей составляет 50, 100 и 150 Вт. Излучатель лазера расположен в корпусе блока питания и охлаждения. Световолоконный кабель с помощью стандартных разъемов подключается к излучателю и к блоку контрольно-фокусирующей системы, обеспечивающей возможность наблюдения за работой лазера с помощью бинокулярной насадки. Применение волоконной системы позволяет просто и быстро перемещать лазерный луч по нескольким координатам. Гибкость системы подвода лазерного излучения дает возможность легко интегрировать оборудование в технологическую линию. Важным преимуществом является также высокая степень лазерной безопасности при доставке излучения на расстояние в несколько метров. Для прошивки отверстий в жаропрочных сплавах (сверления) разработан портативный лазерный аппарат HTF-50. Обработка детали осуществляется также с помощью сфокусированного лазерного излучения, которым производится нагрев в локальной точке с последующим плавлением. Марина Народовая, фото Александра Ануфриенко * Числовой индекс обозначает максимальный рабочий ток.