Раскрой алюминия

Сегодня большим спросом пользуется раскрой алюминия. Подобные работы целесообразно производить на станках с ЧПУ. Благодаря автоматизации процесса, раскрой производится качественно и может выполняться в больших объемах. В этой статье мы рассмотрим, что такое раскрой алюминия и каким образом его производят.

Какими преимуществами обладает раскрой алюминия

Алюминий широко применяется в промышленности и ценится за свою доступность и особые качества, но в то же время является «капризным» в обработке. Он обладает такими свойствами, как легкость, податливость штамповке, кроме того, устойчив к коррозии (образует на воздухе защитную оксидную пленку) и хорошо проводит тепло.

Алюминий применяется во многих сферах, и по этой причине часто приходится сталкиваться с необходимостью резки этого металла. Раскрой производится двумя способами. Один из них – это механический, а второй – гидроабразивный раскрой алюминия. Благодаря своей экономичности и скорости второй способ получил широкое распространение. Лазерная и плазменная резка не применяется при работе с алюминием, потому что этот металл обладает низкой теплопроводностью и плохо поглощает излучение.

При работе с алюминием необходимо соблюдать аккуратность и индивидуально подходить к процессу резки. Гидроабразивный раскрой не имеет термического воздействия на металл и обладает другими преимуществами. Во время лазерного раскроя алюминия на нижней кромке образуется грат. Такие остатки на резе необходимо удалять после резки, на что требуются дополнительные затраты времени.

Алюминий легко поддается механическим воздействиям, а значит, при механическом раскрое может деформироваться. Такая деформация сильно повлияет на качество конечной продукции.

Анализируя вышеперечисленные плюсы и минусы разнообразных способов резки, специалисты приходят к выводу, что эффективнее всего раскрой алюминия производить гидроабразивным способом. При этом режущий элемент заменяется узконаправленной струей воды, которая подается под большим напором. Управление подачей воды осуществляется с помощью современного программного обеспечения.

В случае необходимости в воду добавляется абразивный материал, как правило, это гранатовый песок. Срез, при использовании этого способа, получается ровным и не требует дополнительной обработки. Температурное и механическое воздействие при этом отсутствуют, и металл сохраняет свои первоначальные свойства.

Еще одним преимуществом гидроабразивного способа резки является минимальный расход алюминия в месте среза. Использование программного обеспечения значительно расширяет возможности раскроя материала, а конечные изделия могут сильно различаться по своей геометрии.

Отсутствие негативного воздействия на окружающую среду также является преимуществом гидроабразивного способа резки. При этом не образуется пылевой взвеси, что делает его пожаро- и взрывобезопасным.

Раскрой алюминия на фрезерном станке с ЧПУ

Фрезерные работы по алюминию с применением ЧПУ выполняются на заводах, которые производят детали для космической, авиационной и военной промышленности. Развитие станкостроения привело к уменьшению цен на системы ЧПУ.

Сегодня существуют малогабаритные модификации, которые могут размещаться в небольших мастерских. Фрезерные работы с применением хоббийного станка с ЧПУ (4 оси) дают возможность изготавливать редкие запчасти, стоимость которых превышает затраты на покупку и установку самого станка и материала.

Достоинства работы на автоматизированных машинах резки

Хорошего качества фрезерных работ с применением станков с ЧПУ удается добиться благодаря отлаженной технологии процесса. С каждым годом оборудование становится совершеннее, но большинство моделей уже сегодня отлично себя зарекомендовали для работы в домашних условиях и в промышленных мастерских. Также на рынке присутствуют уникальные модификации оборудования.

При производстве фрезерных работ по алюминию с применением станков с ЧПУ необходимы навыки работы с промышленным оборудованием и знания в области металлообработки. Уменьшаются затраты на обучение работе в приложениях SCADA. На экране станка создаются коды по чертежам, для чего задаются координаты и размеры детали, а также направления движения инструмента.

Система отслеживает весь процесс, и геометрия изделия получается идеальной без каких-либо недочетов. Созданную программу можно проверить в режиме симуляции, что позволяет избежать ошибок и заранее направить фрезу по правильной траектории. Такая последовательность действий дает возможность снизить сроки изготовления детали и сэкономить обрабатываемый материал. Экономия важна при условии ограниченной партии заготовок из алюминия.

Раскрой алюминия с помощью фрезы на станках с ЧПУ является надежным способом, а поставка изделий в срок гарантирована. Такому станку можно смело предоставить собственную, частично обработанную заготовку. Встроенная система SCADA позволяет мгновенно переносить все размеры и области в память станка. Программное обеспечение позволяет уменьшить вероятность ошибки оператора.

Недостатки обычной обработки

При использовании фрезеровки алюминия с помощью ЧПУ поверхность детали получается идеальной. До сих пор многие предприятия работают по старой методике фрезеровки, но такой подход заметно влияет на качество конечной продукции. Фреза оставляет на поверхности задиры и неровности из-за несоблюдения синхронности вращающейся части и продольного перемещения. Подобные недочеты исключены в случае применения современного оборудования.

Чтобы добиться синхронного движения фрезы используют передовые приложения. Скорость и направление устанавливаются таким образом, чтобы общая продолжительность процесса фрезеровки была меньше, чем при обычном методе. В результате получается идеально гладкая поверхность без царапин и задиров. Нагрузка на инструмент и деталь уменьшается, снижается износ трущихся деталей.

В современном оборудовании применяется новая разработка для крепления деталей – вакуумный стол. Механические напряжения приводят к быстрому повреждению алюминия. Корпусные и тонкостенные изделия удерживаются с помощью присоски. По каналам слива также возвращается часть СОЖ, которая поглощается компрессором.

Другие способы деления металла

Раскрой алюминия на мелкие части может производиться разными способами: механическим и термическим. Первый подразумевает раскрой металла с помощью острых лезвий того или иного инструмента. Второй – это нагрев поверхности с целью ее расплавления.

Термическая резка включает в себя:

• плазменную;
• гидроабразивную;
• лазерную.

Механическая резка осуществляется:

• фрезой;
• с помощью пилы;
• гильотиной;
• болгаркой.

Далее рассмотрим каждый способ раскроя металла более подробно.

Плазменная резка

Данный способ является одним из лучших для получения идеально ровного среза. Раскрой алюминия производится плазмой, которая получается в результате смешивания воздуха с кислородом, аргоном, азотом и водородом. Раскрой заготовки толщиной менее 20 миллиметров осуществляется чистым азотом, а до 100 миллиметров – сочетанием азота и кислорода в соотношении 5 к 1. Смешивание аргона и азота недопустимо, так как такое сочетание применяется при плазменной резке легированной стали. Плазменный поток при этом удаляет части расплавленного металла с поверхности.

Скорость резки зависит от таких факторов, как:

• толщина листа обрабатываемого металла;
• расход газа (давления);
• сила тока плазменной установки.

Раскрой алюминия плазмой можно производить вручную, механизированный способ дает больше возможностей. При его использовании увеличивается производительность и происходит экономия материала. Но после остывания области реза необходима дополнительная обработка кромок реза.

Гидроабразивная резка

Этот метод с трудом можно отнести к термическим, потому что температурное воздействие практически отсутствует. Гидроабразивная установка оснащена насосом, который нагнетает струю высокого давления. В воду добавляется абразив (чаще всего кварцевый песок), и смесь с большой скоростью подается на область резания. Толщина струи составляет десятую долю миллиметра или чуть меньше. Раскрой алюминия под давлением такой тонкой абразивной струи осуществляется с легкостью.

Достоинства гидроабразивной резки:

• высокая производительность;
• в процессе резки металл не загрязняется, так как напор воды удаляет все лишнее с поверхности среза;
• точность работы;
• хорошее качество обработки поверхности.

Минусы:

• высокая стоимость оборудования (несколько миллионов рублей);
• не подходит для домашнего использования;
• быстрый износ расходных элементов оборудования.

Лазерная резка

Раскрой алюминия также осуществляется и с помощью лазерного луча, который образуется высокомощным оборудованием. Сегодня лазерная резка – самый востребованный способ резания алюминия по целому ряду причин, а именно:

• минимальные временные затраты на обработку металла;
• экономия металла;
• незначительные дефекты поверхности (почти отсутствуют);
• с легкостью справляется со сложными контурами (острыми углами и диаметрами);
• легкая настройка современного оборудования под нужные условия (толщину листов, например);
• отсутствие деформации обрабатываемого металла.

Резка алюминия лазерным лучом осуществляется на устройствах твердотельного и газового типа. Второй более предпочтителен, так как работает непрерывно. Твердотельные устройства способны резать металл только в импульсном режиме.

Для удаления с кромки среза остатков расплавленного металла параллельно с лучом лазера к месту резки направляется воздушный поток. Результат – гладкая поверхность среза без дополнительных усилий.

Для исключения вероятности деформации алюминия рекомендуется производить лазерную резку с малой скоростью. Азот также может быть использован для таких целей. Работа с установкой интуитивно понятна. Раскрой алюминия производится путем ввода параметров (согласно чертежу) и запуска оборудования. Остальной процесс происходит без участия пользователя, вплоть до полного окончания процесса резки.

Минимальная доля участия человека в процессе – не единственное преимущество лазерной резки. Плюсами этого способа являются также малое потребление электроэнергии и небольшая стоимость оборудования (в отличие от гидроабразивного).

У лазерной резки есть и минусы:

• Главный элемент – лазер. При выходе его из строя невозможно продолжать работу.
• Непостоянная скорость резки.
• Толщина обрабатываемого алюминия не должна быть больше 20 мм.

Фрезерная обработка

Данный метод отличается тем, что эффективен даже со сложными поверхностями, в том числе с винтовыми. Настройка фрезерного оборудования под раскрой алюминия является обязательным условием. Для этого необходимо выбрать тип фрезы и частоту ее оборотов в соответствии с рекомендуемыми. На современных станках с ЧПУ и возможностью 3D-проектирования фрезерная обработка по точности резки конкурирует с лазерной и плазменной.

Эти методы широко используются для производства литых форм, объемных изделий из алюминия и сложных конструкций. Но работа на таком оборудовании может привести к деформации и появлению дефектов на поверхности из-за высокой пластичности материала. Раскрой алюминия может производиться ленточными и дисковыми пилами.

Преимущества ленточных пил:

• малая толщина полотна (тонкий срез);
• возможность обработки по углам заготовки;
• компактные размеры.

Если резка алюминия становится ежедневной необходимостью, то можно подобрать оборудование с небольшими габаритами для установки его дома. Современные устройства укомплектованы рядом специальных приспособлений, благодаря которым работы по резке алюминия становятся проще. К таким устройствам относятся: вращающаяся пильная рама, измеритель натяжения ленты (нити), вариатор для плавной смены скоростей резки, а также встроенная система очистки пильного полотна.

Раскрой алюминия ленточной пилой можно сравнить с лазерной и плазменной резкой, но при этом мастер экономит деньги, время и пространство в помещении, где устанавливается оборудование. Алюминиевый профиль при резке ленточной пилой может иметь диаметр до 300 мм с погрешностью не более 0,5 мм. Этот фактор позволяет использовать такой способ резки в домашних мастерских.

Дисковые пилы также используются для резки алюминия. Они подразделяются на фронтальные и вырубные, бывают напольного или настольного исполнения с одной или двумя рабочими головками. В средних по стоимости устройствах присутствуют зажимы, которые позволяют зафиксировать заготовку под углом.

Для резки используются диски диаметром не более 550 мм, с алмазным напылением на зубьях и обязательной надписью на диске (для резки алюминия).

Раскрой алюминия дисковой пилой имеет свои преимущества:

• безопасность оператора за счет использования современных технологий;
• возможность автоматизации процесса;
• плавность подачи режущего элемента;
• присутствие отсеков для отходов.

Быстрорежущая сталь (маркированная HSS) – материал, из которого изготавливаются диски. Для удобства работы на некоторых установках предусмотрен поворот заготовки на угол до 45°.

Гильотинная резка также широко используется на производстве. Наиболее популярны среди пользователей компактные ручные устройства. Они легко справляются с резанием алюминиевых листов благодаря использованию рычажно-пружинного механизма и не вызывают неудобств при использовании дома.

Раскрой алюминия гильотинной установкой возможен только по прямой линии. К достоинствам такого метода резки можно отнести быстроту процесса, легкость обслуживания и долгий срок службы.

Резка углошлифовальной машинкой

Углошлифовальная машина в обиходе называется «болгаркой». Резание алюминия с помощью этого инструмента – задача не из простых. Этот металл вязок и мягок по своей структуре. Но при должном подходе резать алюминий с помощью «болгарки» все-таки возможно.

При работе с толстыми алюминиевыми листами на место реза наносят керосин, что не позволяет отрезному диску увязнуть в металле. Для таких работ подходят только специальные диски для резки алюминия, в противном случае эффективность и безопасность работ снижается.

У данного метода есть и свои плюсы. К ним можно отнести быстроту, эффективность и небольшую ширину реза.

При работе с «болгаркой» следует помнить, что прилагать усилия можно только в радиальном направлении. Алюминий – материал, обладающий специфическими свойствами, а значит, и технология резки отличается от той, что предусмотрена для стали. Раскрой алюминия требует правильного выбора способа резания, контроля процесса, а также правильно заданных параметров по исходным данным (в случае автоматизации).