Резка алюминия

Без права на ошибку

Алюминий и алюминиевые сплавы используют в самых разных отраслях промышленности. Сфера их применения постоянно расширяется. Закрепившись на уже завоеванных «плацдармах», они продолжают экспансию в новых направлениях промышленных технологий, вступая ─ и не без успеха ─ в жесткую технологическую конкуренцию с другими металлами. Прежде всего, с углеродистыми и легированными сталями.

Алюминий и его сплавы, незаменимые в авиастроении, все более востребованы в судостроении и других отраслях транспортного машиностроения. Стремительно увеличивается применение алюминиевых конструкций в строительстве.

Трудоемкость и качество изготовления алюминиевых изделий в значительной степени определяются уровнем технологии резки алюминия. Этой технологической операции огромное значение уделяют в инжиниринговых компаниях, оказывающих услуги по сборке и сварке алюминиевых конструкций. Резка алюминия на заказ ─ важный сегмент производственной деятельности поставщиков алюминиевого проката.

От качества выполнения этой работы во многом зависят экономические результаты и конкурентоспособность огромного числа компаний.

Механические и термические (тепловые) способы резки алюминия: огнем и мечом

Конечно, заключительные слова в заголовке этой главы ─ гипербола. Впрочем, возникшая не на пустом месте. Ведь в процессе тепловой резки алюминий испытывает воздействие высоких температур. А что касается «меча», то гильотины для резки алюминия бывают сабельного типа (или сабельные). А сабля, как известно, ─ это колюще-рубящее холодное оружие, такое же, как и меч.

Сегодня можно говорить о двух принципиально отличных способах резки алюминия ─ механических и термических (тепловых).

Тепловой резке алюминия и его сплавов (как, впрочем, и сварке) присущ целый ряд особенностей, связанных со свойствами этого металла.

Невозможно не принимать во внимание покрывающую поверхность алюминия пленку, состоящую из обладающих очень высокой температурой плавления оксидов алюминия. Температуры, примерно в три раза большей, чем у самого металла. Так, плавление «чистого» алюминия происходит при 660° C, что примерно в два раза ниже температуры плавления стали, а оксидная пленка начинает плавиться только при 2050° C. К тому же алюминий обладает высокой теплопроводностью.

Это обуславливает необходимость использования в процессе термической резки алюминия мощного концентрированного источника тепла. Концентрированного - значит способного доставить на небольшой участок значительное количество энергии, с помощью которой удастся не только расплавить пленку тугоплавкой окиси, но и постоянно поддерживать высокую температуру в области реза.

Термическими (тепловыми) технологиями способы резки алюминия не исчерпываются. По-прежнему широко применяется давно известная механическая резка. Ее реализуют с помощью механического инструмента: фрез, пил, кругов для резки алюминия и др. Механическое оборудование для резки алюминия постоянно совершенствуется. Это приводит к настоящим технологическим прорывам, например таким, как гидроабразивная резка алюминия.

Какому способу ─ механическому или термическому ─ отдать предпочтение, отдельно решается для условий конкретного производства, масштабов и уровня сложности решаемых задач.

Гильотины для резки алюминия

Резка листового алюминия осуществляется в т. ч. с помощью гильотин. Гильотина ─ технический термин, изначально относившийся к очень специфическому «оборудованию»; слово, напрямую адресующее в революционную Францию конца XVIII столетия. Сегодня многие нормативные и нормативно-технические документы, в которых говорится об устройствах, называемых производственниками гильотиной, его или опускают вовсе, или берут в кавычки, или используют название «гильотинные ножницы».

Гильотина или гильотинные ножницы ─ это вид кузнечно-прессового оборудования; машина, предназначенная для резки листовых материалов. В механических ножницах преобразование движения и передача энергии от привода к ножу (или ножам) осуществляются при помощи кинематической цепи, а в гидравлических ножницах ─ посредством рабочей жидкости.

Гильотины для резки алюминия могут быть ручными или оснащаться приводом.

В инжиниринговой компании «Алюарт» с использованием гильотинных ножниц осуществляется резка (прямолинейные резы) листового проката толщиной до 8 мм с точностью ±0,5 мм.

Ленточные пилы для резки алюминия

Станок, в котором в качестве рабочего инструмента используется ленточная пила, продолжает оставаться чрезвычайно популярным видом оборудования для резки алюминия.

Современные конструкции оснащены многофункциональной электроникой и разнообразными дополнительными приспособлениями. Преимущества ленточнопильных станков ─ небольшая ширина реза и возможность резки под углом.

Диапазон размеров ленточнопильных станков достаточно широк. В т. ч. и поэтому резка алюминия в домашних условиях ─ это не только резка алюминия болгаркой, но и с помощью небольших переносных (настольных) ленточнопильных станков, с массой в несколько десятков килограммов и мощностью электропривода не превышающей несколько десятых кВт.

Наряду с ними используются модели весом в несколько тонн, осуществляющие резку квадратного и круглого профиля размером более полуметра.

В современных ленточнопильных станках для резки алюминия предусмотрены опции, существенно повышающие удобство пользования ими:

  • механическое натяжение пильного полотна и автоматическое отключение станка при его разрыве;
  • измеритель усилия затяжки;
  • щетка механической очистки пильного полотна;
  • бесступенчатое регулирование рабочего хода посредством гидроцилиндра;
  • конечный выключатель;
  • поворачивающаяся пильная рама;
  • удобная и эргономичная панель управления.

Выпускаются ленточнопильные станки с автоматическим и полуавтоматическим режимами работы.

Используя ленточнопильные станки, в ООО «Алюарт» разрезают алюминиевый профиль диаметром 8-300 мм с точностью ± 0,5 мм.

Дисковые пилы для резки алюминия

Станок для резки алюминия, рабочим инструментом которого является дисковая пила (или несколько дисковых пил), может иметь вид небольшой настольной пилы, напольного станка, одно- или двухголовочной фронтальной пилы, вырубной пилы.

Высокое качество гарантируется наличием различных приспособлений, обеспечивающих высокую плавность хода пильного диска, изменение угла резки по градуированной шкале, фиксацию заготовки горизонтальными и вертикальными пневмоприжимами.

Вырубные пилы используются для резки алюминия в двух плоскостях. Два взаимно перпендикулярных пильных диска позволяют выполнять в алюминиевом профиле вырезы различной конфигурации. Наклон каждого пильного диска можно изменять в пределах от минус 45O до плюс 45O.

Опциями лучших образцов этого класса оборудования являются:

  • обеспечивающий полную безопасность оператора закрытый корпус;
  • автоматический процесс резки;
  • плавная автоматическая регулируемая подача;
  • несколько отсеков для отходов.

Диск для резки алюминия имеет диаметр от 160 до 600 мм (чаще всего ─ 300, 350, 400, 420, 450, 500, 550 мм). Диски изготавливают с твердосплавными пластинами и из быстрорежущей стали HSS. Используют для резки алюминия алмазные диски.

В компании «Алюарт» с использованием дисковых пил осуществляется резка под углом до 90 градусов алюминиевых прутков, труб, уголков и других профилей диаметром 8-90 мм с точностью ± 1,0 мм. Дисковыми пилами выполняются прямолинейные резы листов и плит толщиной от 6 до 200 мм, с точностью ± 2,0 мм.

Фрезерная резка алюминия

Резка алюминия дисковыми фрезами с использованием прижимной балки ─ распространенный вид механической обработки. Для этого часто используются станки с ЧПУ. Резка алюминия на обычных фрезерных станках выполняется в двух плоскостях. Применяются также высокоточные обрабатывающие центры, осуществляющие фрезеровку, включая фигурную резку, в трех плоскостях в 3-координатном режиме.

Фрезерная резка алюминия обеспечивает высокую точность. В отличие от многих других методов резания она позволяет при достаточно высокой производительности сразу же получить чистовой, не требующий дополнительной обработки кромок, рез.

Специалисты компании «Алюарт» выполняют фигурную резку на координатно-фрезерных станках с точностью ±0,2 мм при габаритах рабочей зоны Z=200 мм, X=2000 мм, Y=6000 мм.

Форматно-раскроечные станки используют для раскроя алюминиевых листов и плит, а также для фрезерования пазов заданной конфигурации.

В ООО «Алюарт» на форматно-раскроечном оборудовании выполняются прямолинейные (в т. ч. под углом 0-45 градусов) резы алюминиевых листов и плит толщиной от 3 до 150 мм с габаритами до 2000х3000 мм, как с нормальной (±0,5 мм), так и прецизионной (±0,1 мм) точностью. Возможно изготовление пазов, «гребенок» и игольчатых радиаторов.

Гидроабразивная резка алюминия

Гидроабразивная резка алюминия ─ современная технология, появившаяся несколько десятилетий назад. Она основана на разделении материала водяной струей высокого давления. Вода сжимается с помощью насоса. В смесительной камере к ней добавляют абразив ─ частички кварцевого песка. Проходя через сопло, водно-абразивная смесь образует струю диаметром в несколько десятых миллиметра, которая с огромной скоростью врезается в поверхность алюминия.

Принципиальная особенность этой технологии ─ полное отсутствие термического и ничтожно малое механическое воздействие на разрезаемый металл.

Ее другие достоинства – отсутствие пыли и вредных газов (поток струи воды уносит пыль с собой); производительность; возможность резки сложных контуров по фасонным поверхностям; небольшая ширина, высокая точность и хорошее качество поверхности реза.

Гидроабразивная резка алюминия – экономичный и поддающийся полной автоматизации технологический процесс, дающий возможность воспроизводить сложные контуры и профили с минимальным радиусом 0,4-0,5 мм.

Лазерная резка алюминия

Резка алюминия лазером происходит благодаря воздействию на металл лазерного луча. Сконцентрированный на очень маленькой площади (специальная фокусирующая линза располагается в нескольких сантиметрах от поверхности обрабатываемого материала), он обрушивает на алюминий мощный поток энергии.

Очевидное достоинство лазерной резки алюминия заключается в том, что, несмотря на термическую природу этой технологии, разрезаемая деталь не подвергается тепловой деформации, поскольку находящиеся рядом с зоной реза области почти не испытывают воздействия высоких температур.

Лазерная резка алюминия может сопровождаться испарением или плавлением металла. Чтобы исключить попадание частичек расплавленного алюминия в образованный резом канал, туда подается газовая струя (воздух или кислород).

Лазерная резка алюминия позволяет обеспечить высокую точность (до ±0,05 мм), рез получается ровным и узким. Резка алюминия лазером – это достаточно высокая производительность без ущерба для качества, возможность автоматизации производственного процесса.

Определенные трудности для лазерной резки алюминия представляют высокие отражающие свойства металла, требующие использования более мощных лазеров. Материалы с отражающей поверхностью лучше режутся с помощью волоконных лазеров, длина волны которых меньше, чем у газовых. Коротковолновое излучение не отражается от поверхности металла, позволяя получить качественный и чистый рез.

Плазменная резка алюминия

Плазму, давшую название этому методу резки металлов, иногда называют четвертым агрегатным состоянием вещества, наряду с твердым, жидким и газообразным. Плазма – это частично или полностью ионизованный газ. Причиной его возникновения может служить действие электромагнитных полей и высоких температур или облучение газа потоками заряженных частиц высокой энергии.

Плазменная (плазменно-дуговая) резка алюминия происходит за счет интенсивного расплавления металла вдоль линии реза. Источником тепла является сжатая электрическая дуга, но разрезаемый металл в электрическую цепь дуги не включается. Обычно используют электроды, изготовленные из вольфрама, – лантанированного (ВЛ-15) или торированного (ВТ-15).

Расплавленный металл удаляется высокоскоростным плазменным потоком. В качестве плазмообразующих газов используют чистый аргон, азот, смесь аргона с техническим водородом, чистый воздух. Плазмообразующие газы не только обеспечивают получение плазмы, но и защиту вольфрамового электрода от окисления.

Толщина разрезаемого металла зависит от напряжения источника питания. Скорость резки плазменной струей также зависит от напряжения, а еще – от силы тока и расхода газа.

Резку плазменной струей можно производить как ручным, так и механизированным способами. На сегодняшний день технология плазменной резки (традиционная и узкоструйная) является одной из самых эффективных и востребованных. Безусловное достоинство плазменной резки алюминия – высокая производительность.

Говоря о ее достоинствах, нельзя не учитывать, что плазменная резка – это термический метод, а, значит, влияющий на качество металла (так, например, кромки в процессе резки становятся более твердыми). Кроме того, плазменная резка алюминия сопровождается частичной потерей материала.

Семь раз отмерь, один раз отрежь ─ универсальная истина, справедливая и для алюминия. Современные технологии сформировали большой арсенал средств резки алюминия. При умелом пользовании им можно не только не просчитаться в размерах отрезаемого фрагмента, но и выполнить целый ряд других обязательных условий. Обеспечить требуемую форму и качественную поверхность реза, благодаря рациональному раскрою свести к минимуму количество отходов, не ухудшить свойства разрезаемого металла (что особенно актуального для термических способов резки) и т. д. В общем, не ошибиться ни в чем. А это очень важно. Ведь резка любого металла и алюминия в т.ч. ─ это работа, не дающая права на ошибку.