Ultimate Guide to Sheet Metal Cutting: Инструменты, методы, применение и выбор

Введение

Детали из листового металла используются в самых разных изделиях, которые применяются в современном обществе. От автомобилей, которые мы водим, и телефонов, которые мы держим в руках, до балок зданий, в которых мы живем, и корпусов приборов, которые мы используем, - листовой металл является основой бесчисленных изделий.

Первым и, возможно, самым важным шагом в изготовлении этих компонентов является резка листового металла. Поэтому инженерам, дизайнерам и специалистам по закупкам важно хорошо разбираться в различных методах резки листового металла, поскольку это важнейший аспект в реализации идей.

Целью данной статьи является подробное обсуждение того, что включает в себя резка листового металла, используемые инструменты, методы, применяемые параметры, области применения резки листового металла и как выбрать наиболее подходящий метод.

Что такое резка листового металла?

Листовым металлом часто считается любой металл толщиной менее 6 мм (или 0,25 дюйма). Его широкое применение обусловлено его пластичностью, соотношением прочности и веса, простотой переработки и универсальностью. Резка листового металла включает в себя несколько производственных процессов, которые предполагают либо разделение куска металла на две или более частей, либо удаление некоторого материала для получения определенной формы или размера.

Выбор определенного метода резки листового металла зависит от множества факторов, таких как толщина разрезаемого металла, требуемое качество и точность кромки, уровень сложности резки, количество продукции и другие сопутствующие расходы.

Общие инструменты и оборудование для резки листового металла

Инструменты и оборудование, используемые для резки листового металла, зависят от толщины металлического материала, точности, количества и типа необходимой обработки кромок. Их можно разделить на ручные, электроинструменты и промышленные инструменты.

Ручные инструменты

Ручные инструменты используются для небольших и менее сложных операций или для чистовой обработки материала. К ним относятся:

Ручные ножницы: Они похожи на ножницы, но используются для резки листового металла. Они бывают разных типов, включая прямые, левые и правые, в зависимости от направления реза и назначения.

Ниблеры: Эти инструменты используют возвратно-поступательный пуансон для вырезания небольших участков металла, что позволяет создавать сложные формы и изгибы.

Напильники и инструменты для снятия заусенцев: Они используются для устранения острых кромок или заусенцев, которые остаются после процесса резки, чтобы избежать повреждений и улучшить внешний вид детали.

Электроинструменты

Электроинструменты более эффективны и лучше всего подходят для среднего и крупного производства, а также для работы с толстыми материалами.

Ножницы: Это ручные ножницы с электрическим или пневматическим приводом, которые мощнее и быстрее ручных.

Электрические ножницы по металлу: Это портативные электроинструменты, которые используются для резки прямых или изогнутых форм на металлических листах.

Угловые шлифовальные машины с режущими дисками: Применяются для резки толстых листов металла, особенно при грубой резке или когда требуется мобильность.

Ротационные фрезы: Это фрезы с круглыми лезвиями, которые подходят для резки прямых или изогнутых форм в листовом металле.

Промышленное оборудование

Промышленное оборудование представляет собой самые современные и эффективные методы резки листового металла, предназначенные для высокоточного и крупносерийного производства. К ним относятся:

Гидравлические ножницы: Это большие и стационарные машины, используемые для прямой резки металлических листов по ширине. Они используют гидравлическую силу для создания большого давления, что позволяет легко и точно разрезать толстые материалы.

Пуансонные прессы: Это машины, использующие пуансоны и штампы для создания отверстий или определенных форм на листовом металле. Они очень полезны для повторяющихся операций и широко применяются в массовом производстве. Некоторые из операций штамповки включают пробивку, заготовку и вырубку.

Станки для лазерной резки: Это современные системы, в которых лазерный луч разрезает материал, расплавляя, сжигая или испаряя его по определенной траектории. Они обеспечивают высокую точность, тонкую резку форм и незначительную деформацию материала. В зависимости от необходимости используются различные типы лазеров:

• Волоконные лазеры: Обычно подходят для резки более тонких металлов благодаря более высокой скорости резки и более низкой стоимости эксплуатации.
• CO2-лазеры: Применяется на более толстых материалах или некоторых неметаллических материалах, обычно имеет более низкую начальную капитальную стоимость.

Плазменный резак: Плазменная резка - это процесс, в котором используется высокоскоростная струя плазмы для расплавления и разрезания материала. Она идеально подходит для резки электропроводящих металлов, таких как сталь, алюминий и нержавеющая сталь, и наиболее подходит для толстых материалов.

Установки гидроабразивной резки: Это машины, которые режут материал, направляя струю воды под высоким давлением, которая может быть смешана с абразивным веществом. Гидроабразивная резка - это универсальный процесс, который может разрезать любой материал и не выделяет тепла, поэтому подходит для работы с термочувствительными материалами.

Гибочные станки: Хотя гибочные станки используются для придания металлическим листам требуемых форм, они применяются вместе с отрезными станками при изготовлении листового металла. Эти станки используют различные технологии для сгибания вырезанных заготовок в нужные трехмерные формы деталей.

Станки для лазерной резки труб: Это станки, которые специально используются для резки труб и трубок с высокой точностью и скоростью. Эти системы полезны при разработке сложных конструкций и контуров на цилиндрических или других неплоских металлических материалах, используемых в конструкциях или каркасах.

Основные техники резки листового металла

Важно выбрать правильный метод резки, чтобы добиться наилучших результатов с точки зрения точности, времени и качества кромки. Существует несколько основных подходов, широко используемых в промышленности.

Характеристика	Лазерная резка	Плазменная резка	Гидроабразивная резка	Ножницы	Нанесение ударов	Ниблинг
Точность	±0,02 мм до ±0,1 мм	±0,2 мм - ±0,5 мм	±0,05 мм до ±0,1 мм	±0,2 мм - ±0,5 мм	±0,1 мм до ±0,3 мм	±0,3 мм до ±0,8 мм
Скорость резки (отн.)	Быстрый (тонкий материал)	Быстрый (толстый материал)	Средний (потенциально медленный)	Очень быстро (по прямой)	Очень быстро (повторяется)	Средний
Подходящие материалы	Широкий (различные металлы)	Проводящие металлы	Почти все материалы	Limited (листовой металл)	Limited (тонколистовой металл)	Limited (листовой металл)
Диапазон толщины	От 0,1 мм до 25 мм (волокно)	От 3 мм до 50 мм+	От 0,1 мм до 150 мм+	От 0,5 мм до 6 мм+	0,5 мм - 3 мм	От 0,5 мм до 6 мм+
Стоимость установки/эксплуатации	$$$/$$	$$/$$	$$$$/$$$	$/$	$$$/$	$/$
Качество кромки (отн.)	Высокий, гладкий	Хорошие, могут иметь отходы	Превосходно, чисто	Относительно чистые, могут иметь заусенцы	Хорошее состояние, возможна небольшая деформация	Зазубренный, может потребовать вторичной обработки
Зона теплового воздействия	Минимум	Крупнее	Нет	Нет	Нет	Нет

Лазерная резка

Процесс лазерной резки заключается в воздействии мощного лазерного луча на материал, который необходимо разрезать. Энергия, сконцентрированная в лазерном луче, либо расплавляет, либо сжигает, либо превращает материал в пар, создавая таким образом разрез с определенными границами. К достоинствам лазерной резки относятся точность измерений, возможность вырезания сложных форм, малая ширина пропила (лазерная резка удаляет меньшее количество материала по сравнению с другими режущими инструментами) и небольшая деформация формы. Лазерная резка обычно используется для резки различных металлов, включая сталь, нержавеющую сталь и алюминий, в различных отраслях промышленности - от автомобильной до электронной.

Плазменная резка

Еще один процесс термической резки - плазменная резка, которая предполагает использование высокоскоростного потока горячей плазмы для разрезания электропроводящего материала. Плазма создается путем сжатия газа, такого как воздух, азот или аргон, ускорения его через сопло и последующего приложения к нему электрического заряда, в результате чего образуется перегретый ионизированный газ, способный плавить металл.

Плазменная резка используется для резки толстых материалов, таких как сталь, нержавеющая сталь и алюминий, с относительно высокой скоростью и дешевле, чем лазерная резка для некоторых применений. Она не так точна, как лазерная резка, но является очень полезной техникой, особенно для резки толстых проводящих металлов, таких как сталь, нержавеющая сталь и алюминий, обычно используемых в мастерских по изготовлению изделий, строительстве и спасении.

Гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка - это метод абразивной резки, при котором используется струя воды под высоким давлением, смешанная с частицами абразивного граната. Особенность этого метода заключается в том, что он представляет собой холодный процесс резки, поэтому отсутствует зона термического воздействия, что делает его идеальным для использования в материалах, чувствительных к нагреву.

Гидроабразивная резка может резать любые твердые материалы, что делает ее очень гибкой, поскольку она позволяет резать металлы, пластики, композиты, камень и стекло. Несмотря на то, что в некоторых случаях она выполняется относительно медленнее, чем лазерная или плазменная резка, эта технология полезна во многих областях благодаря своей гибкости и способности создавать острые кромки с минимальным тепловым эффектом.

Ножницы

Резка ножницами - это операция резки, при которой используются два ножа, один из которых неподвижен, а другой находится в движении, и лист металла разрезается по прямой линии. Этот метод применяется в основном для выполнения прямых разрезов в листовом металле и идеально подходит для массового производства.

Существуют различные виды ножниц, такие как гильотинные для прямых резов и ротационные для криволинейных резов. Ножницы - один из самых эффективных и недорогих процессов резки заготовок из листового металла для дальнейших операций.

Нанесение ударов

Пробивка и заготовка - это операции, которые подразумевают использование пуансона и штампа для резки материала. При перфорации пуансон выталкивает кусок материала из листа, чтобы сделать отверстие или форму, и этот удаленный кусок является отходом. При заготовке материал, который вырезается, является необходимым компонентом, а остальная часть листа - отходы. Эти процессы относительно быстро позволяют получать стандартные формы и отверстия, особенно в массовом производстве. Револьверные вырубные прессы и другие вырубные машины универсальны, так как могут выполнять несколько операций одновременно.

Хотя штамповка эффективна для массового производства одинаковых форм, она предполагает использование таких инструментов, как пуансоны и штампы, подготовка которых стоит дорого и занимает много времени. Кроме того, существует возможность очень небольшой деформации кромок, и этот процесс обычно ограничивается тонкими материалами.

Ниблинг

Высечка - это процесс вырезания контуров и сложных форм в листовом металле с помощью серии перекрывающихся пуансонов. Небольшой возвратно-поступательный пуансон используется для вырезания небольших порций материала вдоль требуемой линии реза в металлическом объекте. Высечка идеально подходит для мелкосерийного производства или создания прототипов, поскольку не требует изготовления штампа для каждой формы и размера, что делает ее эффективной для различных калибров. Этот метод медленнее других, а образуемая кромка получается зубчатой и может нуждаться в дальнейшей доработке.

Основные параметры при резке листового металла

Чтобы добиться желаемых размеров листового металла, необходимо учитывать и регулировать все параметры, характерные для выбранного процесса.

Толщина материала

Толщина листового металла - один из важнейших факторов, определяющих выбор метода резки и параметров процесса. Различные методы резки имеют разные возможности в отношении максимальной толщины, которую можно разрезать.

Выходная мощность (для лазерной/плазменной резки)

Интенсивность лазерного луча или плазменной дуги определяет возможности и скорость резки материала. Более высокие уровни мощности позволяют резать более толстые материалы или увеличивают скорость резки материала.

Ширина пропила

Ширина пропила - это толщина материала, разрезаемого режущим инструментом. Этот параметр имеет решающее значение для точности размеров, особенно при вырезании сложных форм или соединении деталей. Ширина пропила - это ширина разреза, сделанного лазером, которая зависит от метода и параметров резки и должна учитываться при проектировании деталей для достижения конечных размеров.

Допуски на резку

Допуски - это допустимые пределы размеров разрезаемой детали. Если требуется очень маленький зазор между двумя деталями, необходимо использовать более точные режущие инструменты и тщательнее контролировать параметры процесса.

Сила резания (для стрижки/пробивания)

При механической резке, такой как ножницы и штамповка, сила, прилагаемая машиной, имеет решающее значение для достижения желаемого разрушения или пробивания материала. Сила резания определяется типом материала, его толщиной и геометрией разреза.

Тип и состояние форсунки

При плазменной и лазерной резке состояние и конструкция сопла, через которое направляется струя плазмы или лазерный луч, очень важны для сохранения фокуса и получения чистого среза. Поврежденные или изношенные сопла также могут повлиять на качество реза, выполняемого на материале.

Отделка поверхности

Еще одним важным фактором является требуемая чистота поверхности края среза. Некоторые срезы получаются гладкими, другие - шероховатыми, и для дальнейшей доводки кромки могут потребоваться другие операции.

Факторы за пределами кроя: Материалы и дизайн

Помимо непосредственного процесса резки, на результат существенно влияют выбор материала для резки и конструкция детали.

Распространенные материалы, используемые для резки листового металла

Выбор материала является основополагающим при изготовлении листового металла и существенно влияет на выбор техники резки и параметров процесса. Вот некоторые из наиболее часто используемых материалов:

Сталь (углеродистая сталь): Один из наиболее широко используемых материалов благодаря своей прочности, свариваемости, экономичности. Легко режется большинством методов. Используется в автомобильных кузовных панелях, конструкционных деталях, корпусах машин и в общем производстве.

Нержавеющая сталь: Коррозионная стойкость, долговечность, эстетическая привлекательность, гигиеничность. Применяется в медицинском оборудовании, пищевой и строительной промышленности. Нержавеющая сталь несколько сложнее поддается резке, чем углеродистая, так как склонна к закалке и поэтому требует правильного выбора условий резки.

Алюминий: Легкий вес, высокое соотношение прочности и веса, хорошая тепло- и электропроводность. Он широко применяется в аэрокосмической, автомобильной, электронной, упаковочной и строительной промышленности. Он обладает высокой теплопроводностью, что может быть полезно для отвода тепла во время резки, но имеет недостаток в том, что отражает лазеры. Важно отметить, что обрабатываемость алюминия зависит от типа используемого сплава.

Медь: Отличная электрическая/тепловая проводимость. Очень отражающий, может нуждаться в резке специализированными лазерами или струями воды. Применяется в электрических деталях, теплообменниках, трубах, а также в качестве декоративного материала.

Латунь: Хорошая обрабатываемость, коррозионная стойкость, привлекательный внешний вид. Светоотражающие, аналогичные лазерной резке соображения, как медь. Применяется в декоративной фурнитуре и сантехнических фитингах.

Принципы проектирования для обеспечения технологичности (DFM)

Для повышения эффективности и рентабельности резки листового металла важно проектировать детали с учетом особенностей производства.

Компенсация проступков: Дизайнеры должны учитывать ширину отрезаемого материала, чтобы получить окончательные размеры изделия.

Радиусы углов: Некоторые методы, такие как штамповка, не позволяют получить острые внутренние углы. Указание минимальных радиусов имеет решающее значение.

Расстояние между элементами: Между разрезами и элементами и от края материала должно быть достаточно пространства, чтобы избежать искажения структуры.

Гнездование: Это процесс расположения деталей таким образом, чтобы они могли быть размещены на металлическом листе таким образом, который поможет разрезать их наиболее эффективным способом, чтобы избежать потерь металла.

Лучшие практики работы с файлами CAD: Рекомендуется предоставлять файлы в формате DXF или DWG, не содержащие разрывов в контуре и имеющие правильный масштаб. Также необходимо исключить из геометрии резки такие элементы, как титульные блоки и размеры.

Применение: Промышленность, где режут формы

Резка листового металла - важный процесс в самых разных отраслях промышленности, который используется для производства большого количества изделий и деталей.

Автомобили

В автомобильной промышленности резка листового металла применяется при производстве кузовных панелей, шасси, зажимов и внутренней отделки. В этой отрасли требуется высокая точность и высокая производительность.

Аэрокосмическая промышленность

Аэрокосмическая промышленность использует резку листового металла при изготовлении фюзеляжа, крыльев, двигателей и внутренних частей самолета. Это связано с тем, что требования к материалам высоки, а допуски должны быть очень малы.

Строительство и архитектура

Резка листового металла - очень важный процесс в строительстве и архитектуре для изготовления крыш, облицовки, вентиляционных систем, конструкций и украшений.

Электроника и бытовая техника

В производстве электронных устройств и бытовой техники резка листового металла играет важнейшую роль при изготовлении компьютерных шасси и корпусов, а также внутренних деталей приборов.

Энергия (возобновляемая и традиционная)

В энергетическом секторе раскрой листового металла используется для изготовления деталей солнечных батарей, ветряных мельниц, электрогенераторов, а также в нефтегазовой промышленности.

Медицинские приборы

Медицинские устройства, такие как хирургические инструменты, корпуса оборудования и имплантируемые детали, требуют точной резки листового металла из-за высоких стандартов точности и совместимости материалов в индустрии здравоохранения.

Тяжелая техника и сельское хозяйство

Строительная, сельскохозяйственная и горнодобывающая отрасли требуют изготовления тяжелых машин, и в процессе изготовления раскрой листового металла используется для создания структурных частей, корпусов и функциональных деталей.

3D-печать

Хотя может показаться, что резка листового металла никак не связана с 3D-печатью, на самом деле эти два метода можно использовать вместе. Например, металлические листы можно разрезать на нужные формы для использования в качестве платформ для сборки или деталей, соединяемых с 3D-печатными деталями.

Почему стоит выбрать TZR для резки листового металла?

Выбирайте TZR в качестве основного партнера по производству листового металла для получения услуг резки непревзойденной точности и качества. TZR - ведущая компания по производству листового металла, обслуживающая различные отрасли промышленности, такие как автомобилестроение, медицинское оборудование, 3D-печать и возобновляемые источники энергии. Опираясь на опытную команду DfM с 30-летним стажем, мы предлагаем комплексные решения от экспертной помощи в проектировании до полномасштабного производства.

Владение различными методами резки, включая лазерную резку, лазерную резку труб, плазменную резку, ножницы и штамповку с ЧПУ, позволяет нам справиться с любым проектом по резке металла. Имея большой опыт в обработке стали, нержавеющей стали, алюминия, меди и латуни, наши квалифицированные инженеры оптимизируют каждый разрез.

Оснащенные передовым оборудованием, таким как наш лазерный резак мощностью 20 000 Вт, и придерживающиеся стандартов ISO 9000 с квалификационным уровнем 98%, мы гарантируем исключительные результаты. Сотрудничайте с TZR и почувствуйте разницу, которую могут принести точность, опыт и стремление к удовлетворению ваших потребностей. Вы можете связаться с нами сегодня, чтобы загрузить свои спецификации для консультации или запросить цену.

Заключение

Резка листового металла - это фундаментальный и универсальный производственный процесс с широким спектром технологий и областей применения. Понимание различных методов резки, соответствующих инструментов и оборудования, критических параметров процесса, распространенных материалов и влияния дизайна очень важно для достижения оптимальных результатов. А при выборе партнера по производству очень важно учитывать его технические возможности, знания материалов, стандарты качества и опыт.

Независимо от того, используются ли ручные инструменты для мелких работ или современное промышленное оборудование для крупносерийного производства, принципы точности и эффективности имеют первостепенное значение. Тщательно выбирая подходящую технику резки и придерживаясь передовых методов безопасности, производители и изготовители могут эффективно формировать металлические листы в компоненты, которые являются движущей силой инноваций и прогресса во многих отраслях.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

В: Какие меры предосторожности следует соблюдать при резке металла?

A: При резке металла надевайте защитные очки, перчатки и средства защиты ушей. Обеспечьте надлежащую вентиляцию, используйте станки с защитными ограждениями и следуйте инструкциям по эксплуатации. Закрепите металлическую деталь и обращайтесь с ней осторожно, чтобы избежать острых краев. Содержите рабочую зону в чистоте и следите за местами защемления.

В: Влияет ли резка листового металла на физические свойства материала?

A: При резке листового металла, особенно при использовании таких методов, как лазерная и плазменная резка, выделяется тепло, которое может повлиять на физические свойства материала, такие как твердость, прочность на разрыв и коррозионная стойкость. Зона термического влияния (ЗТВ) вокруг области реза может претерпевать изменения. Однако эти эффекты можно свести к минимуму с помощью правильных технологий резки и методов последующей обработки.

В: Могу ли я размещать заказы на резку листового металла в небольших количествах?

A: Да, мы принимаем заказы на небольшие партии. Если вам нужны прототипы, образцы или небольшие партии, мы сможем удовлетворить ваши требования. Наши услуги по резке отличаются гибкостью, и мы гарантируем высококачественные результаты даже при небольших тиражах.