В процессе резки происходит разделение исходного материала (например, стального листа) на части или получение из него деталей определенной формы. Способы обработки материалов подразделяются на две основные группы:
- с механическим воздействием – разрезание ножницами, распиливание, сверление, фрезерование, штамповка и др.;
- с воздействием струи или термическим воздействием.
Способы резки, относящиеся ко второй группе, можно разделить на следующие виды:
- Газовая резка
- кислородная;
- кислородно-флюсовая;
- резка кислородным копьем
- Газоэлектрическая резка
- воздушно-дуговая;
- кислородно-дуговая
- Резка методом электрической эрозии
- Плазменная резка
- плазменно-дуговая;
- резка плазменной струей
- Лазерная или газолазерная резка
- Кислородная резка с поддержкой лазерным лучом
- Гидро- и гидроабразивная резка
- Криогенная резка
Первые шесть видов также называют термическими способами резки.
В способах газовой резки источником нагрева металла является газовое (кислородное) пламя, а источники электрической энергии не используются. При кислородной резке металл удаляется из зоны реза в результате его сгорания в струе чистого кислорода и выдувания этой струей образовавшихся оксидов.
При кислородно-флюсовой резке в область реза подается специальный порошок-флюс, облегчающий процесс резки за счет термического, химического и абразивного воздействия. При кислородно-копьевой резке необходимая температура создается в результате сгорания металлического копья (трубы), через которое продувается струя кислорода.
В способах газоэлектрической резки нагрев и плавление металла выполняются источником электрической энергии, а удаление расплава из зоны реза – газовой струей.
Технология обработки методом электрической эрозии основана на разрушении поверхностных слоев металла в результате внешнего воздействия электрических зарядов.
При плазменно-дуговой резке электропроводный материал плавится за счет теплоты плазменной дуги и струи, и выносится последней из области реза. При резке плазменной струей дуга имеет косвенное действие, и материал может быть неэлектропроводным. Его плавление и удаление расплава из зоны реза осуществляется высокоскоростной плазменной струей.
Газолазерная резка заключается в нагреве и разрушении материала лазерным лучом с удалением расплава струей вспомогательного газа. Для ряда материалов в качестве вспомогательного газа применяется кислород, поддерживающий горение материала. В результате реакции окисления выделяется дополнительная теплота, усиливающая действие лазерного луча.
Лазерный луч может использоваться только для нагрева участка поверхности металла до температуры примерно 1000°С, при которой начинается процесс окисления металла, а затем на участок поверхности подается сверхзвуковая струя чистого кислорода. Такой способ получил название кислородной резки с поддержкой лазерным лучом (LASOX).
При гидрорезке (водоструйной резке) разрушение материала происходит под действием тонкой высокоскоростной струи воды. Ее скорость может превышать скорость звука в разы. При гидроабразивной резке в струю воды добавляются частицы абразива (высокотвердого материала, применяющегося для обработки изделий), что увеличивает ее разрушительную силу.
Одной из весьма перспективных технологий обработки материалов в будущем считается криогенная резка. Струя жидкого азота («криогенный нож») с температурой от -150°С до -179°С, испускаемая под давлением от сотен до тысяч атмосфер, способна разрезать даже прочные материалы.
Каждая технология резки имеет свои преимущества, недостатки и оптимальную область применения.
Таблица. Сравнительная характеристика кислородной, плазменной, лазерной и гидроабразивной резки
| Параметр |
Вид резки |
| кислородная |
плазменная |
лазерная |
гидроабра-зивная |
| Типичная область применения |
металлы и их сплавы, кроме нержавеющей стали, алюминия, меди, латуни;
бетон и железобетон, цветные металлы (кислородно-флюсовая резка) |
металлы и другие электропроводные материалы (плазменно-дуговая резка); различные неэлектропроводные материалы (резка плазменной струей) |
почти любые материалы |
почти любые материалы |
| Характерная толщина металла (мм) |
до 1500–2000 и больше |
до 100–150
обычно до 50–100 |
до 40
обычно до 6–20 |
до 300
|
| Типичная ширина реза (мм) |
до 10 |
2–7 |
0,1–1 |
от 0,5–1 |
| Качество |
низкое |
среднее |
высокое |
очень высокое |
| Производи-тельность резки металла (без пакетной резки) |
предварительный подогрев; медленная скорость с постепенным снижением на средних и больших толщинах |
быстрый прожиг; очень высокая скорость при малых и средних толщинах обычно с резким снижением при увеличении толщины |
очень высокая
скорость при малых
толщинах обычно с заметным снижением при увеличении толщины, продолжительный прожиг больших толщин |
очень медленная скорость с постепенным снижением на средних и больших толщинах |
| Зона термического влияния |
большая |
большая |
средняя |
минимальная |
| Стоимость оборудования |
низкая |
средняя |
высокая |
высокая |
| Стоимость обслуживания |
низкая |
высокая |
высокая |
высокая |
