Способы резки металла. Чем и как отрезать металл самостоятельно?

Как и чем резать металл в домашних условиях

Резка листового металла своими руками. Как ровно отрезать лист металла подручными материалами. Вырезаем круг и другие фигуры.

Листовой металл — распространенный строительный материал, который используется для изготовления заборов, водоотливов и козырьков. Часто в продаже можно найти уже готовые изделия из оцинкованной стали, такие как коньки или трубы для отвода дождевой воды с крыши. Но как быть, если изделие нестандартного размера и необходима резка листового металла своими руками?

Инструменты для резки листов металла

Изначально при выборе инструментов нужно определиться с задачами. Имеет значение не только количество работы, но и временные рамки, аккуратность среза и возможность повреждения защитного покрытия. На стройке часто пользуются электроножницами. При этом не стоит ожидать очень ровного края. Преимущество такого аппарата – скорость проведения работ.

Как ровно отрезать лист металла? В домашних условиях проблема решается достаточно просто – применением ножниц по металлу. Но этот метод требует много времени и физических сил. Не подойдут ножницы, если нужно вырезать длинные полосы. Наиболее ровный срез можно получить, используя шлицевые ножницы. Такой инструмент достаточно дорогой и его обычно используют профессионалы.

Оборудование для резки профилированного и оцинкованного листа:

• болгарка;
• низкооборотная пила;
• электроножницы;
• ножовка;
• лобзик по металлу.

Возможные способы резки рельс

Несмотря на кажущуюся сложность операции, поделить металлический элемент на мелкие секции нетрудно. Для этого можно воспользоваться одним из приведенных ниже приспособлений:

Каждый способ по-своему сложен, но ожидаемый результат (разрезанный на части рельс) будет получен. Теперь — подробно о каждой методике.

Резка при помощи швейной иглы

Способ был популярен в прошлом столетии, когда более удобных приспособлений для резки металлических рельсов не имелось. При этом изделие не распиливалось, а разламывалось.

Принцип работы:

• рельс краями устанавливается на две опоры основанием вниз;
• на предполагаемое место излома кладется толстая швейная игла перпендикулярно изделию;
• кувалдой производится сильный и точный удар по месту прилегания иглы, в результате чего рельс разрубается пополам.

Достоинства способа:

• быстрота;
• минимум подручных средств;
• низкая травмоопасность;
• возможность сделать работу в одиночку.

Недостатки:

• необходим опыт — нелегко точно ударить по нужному месту;
• линия разруба (среза) иногда получается кривой;
• необходимо нанести лишь один точный удар; при нескольких неудачных попытках целостность полотна нарушится.

Использование зубила

Здесь также металлическая заготовка делится не посредством резки, а удара.

• установить рельс, как в пункте выше;
• по всему периметру при помощи зубила и молотка (киянки) выполняются насечки небольшой глубины (1-2 мм);
• по месту насечек кувалдой производится удар, рельс раскалывается.

Достоинства и недостатки методики повторяют вышеназванные, только времени уходит чуть больше.

Резка рельса ножовкой

Популярный способ, хотя энергозатратный. Важно знать несколько требований к распилочному полотну:

• ручка удобная, расположена не горизонтально, а вертикально, чуть с наклоном в сторону хода «от себя»;
• на зубчиках полотна имеется напыление;
• зубья располагаются по направлению «от себя»;
• при работе полотно двигать так, чтобы площадь контакта зубьев с поверхностью резки была максимальной;
• полотно подбирать исходя из плотности и твердости материала рельса.

Как разрезать рельсу при помощи ножовки? Последовательность такова:

• рельс кладут на горизонтальную поверхность;
• если требуется точный срез, стоит при помощи зубила сделать насечки на основании;
• пропилить основание с обеих сторон до шейки рельса;
• подложить под место надпила упор;
• выполнить точечный удар кувалдой.

Как болгаркой резать лист металла

Одним из самых быстрых способов раскроить оцинкованный лист считается резка болгаркой. Среди недостатков такой обработки — рваные края, которые придется дополнительно зачищать и выравнивать. Болгарка не подойдет для резки профнастила, так как искры во время резки могут повредить полимерное покрытие. Но для несложных работ, которые не требуют высокой точности и аккуратности, болгарка вполне подойдет.

Обратите внимание, при использовании такого электроинструмента приобретите специальный диск, который не повредит защитного покрытия на листе оцинковки. После резки профнастила края нужно зачистить и покрыть специальной краской. Таким оборудованием можно воспользоваться, если вы строите сарай из профлиста или делаете козырек. В таком случае вам не придется приобретать специальный и дорогостоящий инструмент.

Правила при работе с болгаркой:

• выбирайте диски с твердосплавными зубьями;
• работайте на низких оборотах;
• места среза обработайте специальным антикоррозийным покрытием.

Возможные способы резки рельс

Несмотря на кажущуюся сложность операции, поделить металлический элемент на мелкие секции нетрудно. Для этого можно воспользоваться одним из приведенных ниже приспособлений:

Каждый способ по-своему сложен, но ожидаемый результат (разрезанный на части рельс) будет получен. Теперь — подробно о каждой методике.

Резка при помощи швейной иглы

Способ был популярен в прошлом столетии, когда более удобных приспособлений для резки металлических рельсов не имелось. При этом изделие не распиливалось, а разламывалось.

Принцип работы:

• рельс краями устанавливается на две опоры основанием вниз;
• на предполагаемое место излома кладется толстая швейная игла перпендикулярно изделию;
• кувалдой производится сильный и точный удар по месту прилегания иглы, в результате чего рельс разрубается пополам.

Достоинства способа:

• быстрота;
• минимум подручных средств;
• низкая травмоопасность;
• возможность сделать работу в одиночку.

Недостатки:

• необходим опыт — нелегко точно ударить по нужному месту;
• линия разруба (среза) иногда получается кривой;
• необходимо нанести лишь один точный удар; при нескольких неудачных попытках целостность полотна нарушится.

Использование зубила

Здесь также металлическая заготовка делится не посредством резки, а удара.

• установить рельс, как в пункте выше;
• по всему периметру при помощи зубила и молотка (киянки) выполняются насечки небольшой глубины (1-2 мм);
• по месту насечек кувалдой производится удар, рельс раскалывается.

Достоинства и недостатки методики повторяют вышеназванные, только времени уходит чуть больше.

Резка рельса ножовкой

Популярный способ, хотя энергозатратный. Важно знать несколько требований к распилочному полотну:

• ручка удобная, расположена не горизонтально, а вертикально, чуть с наклоном в сторону хода «от себя»;
• на зубчиках полотна имеется напыление;
• зубья располагаются по направлению «от себя»;
• при работе полотно двигать так, чтобы площадь контакта зубьев с поверхностью резки была максимальной;
• полотно подбирать исходя из плотности и твердости материала рельса.

Как разрезать рельсу при помощи ножовки? Последовательность такова:

• рельс кладут на горизонтальную поверхность;
• если требуется точный срез, стоит при помощи зубила сделать насечки на основании;
• пропилить основание с обеих сторон до шейки рельса;
• подложить под место надпила упор;
• выполнить точечный удар кувалдой.

Есть другие способы поделить надпиленный рельс на две части. Например, сбросить его с высоты, если под рукой имеется манипулятор-погрузчик.

Достоинства:

• способ безопасен;
• распиливание проходит без лишнего шума;
• оборудование для работы недорогое.

Недостатки:

• процесс может отнять более часа (зависит от профессионализма);
• потребуется несколько полотен для пилы (3-7 в зависимости от их качества).

Использование болгарки

Профессиональный инструмент сэкономит время на распил рельса. Опытные люди утверждают, что двух дисков диаметром 150 мм достаточно, чтобы распиливать классический рельс железной дороги (Р65, Р75).

Выполняется работа аналогично — основание надпиливается с обеих сторон, затем следует удар кувалдой. Операция займет 5-10 минут.

Достоинства:

• быстрота;
• эффективность;
• минимум расходных материалов.

Недостатки:

• травмоопасность (диск может «закусить» и привести к поломке, летящие искры попадут в глаза и т.д.);
• шум при работе;
• высокая цена на оборудование (если ранее болгарки не имелось, тратить несколько тысяч рублей бессмысленно);
• способ плох для домашних условий из-за образующихся пыли, грязи, металлической стружки.

Применение рельсорезов

Еще один метод быстрого деления рельсов на фракции, который не совсем подходит для домашних условий, но заслуживает рассмотрения. Рельсорез — это профессиональное оборудование, используемое для различных типов изделий. Применяется обычно на железнодорожных путях с целью быстрого восстановления полотна во избежание задержек поездов. Для примера далее рассмотрены два устройства.

Электролобзик

Если необходимо вырезать круг в листе металла, стоит воспользоваться электролобзиком. Он работает довольно быстро, поэтому аккуратное отверстие вы получите за считанные минуты. Среди недостатков оборудования – шум и возможность появления обгорелого края при обработке профлистов.

Тонкости работы электролобзиком:

• необходимо использовать пилы с мелкими зубьями;
• нужно выбирать возвратно-поступательный режим;
• необходимо контролировать наклон режущей части;
• быстрый выход из строя расходных материалов.

Возможные способы резки рельс

Несмотря на кажущуюся сложность операции, поделить металлический элемент на мелкие секции нетрудно. Для этого можно воспользоваться одним из приведенных ниже приспособлений:

Каждый способ по-своему сложен, но ожидаемый результат (разрезанный на части рельс) будет получен. Теперь — подробно о каждой методике.

Резка при помощи швейной иглы

Способ был популярен в прошлом столетии, когда более удобных приспособлений для резки металлических рельсов не имелось. При этом изделие не распиливалось, а разламывалось.

Принцип работы:

• рельс краями устанавливается на две опоры основанием вниз;
• на предполагаемое место излома кладется толстая швейная игла перпендикулярно изделию;
• кувалдой производится сильный и точный удар по месту прилегания иглы, в результате чего рельс разрубается пополам.

Достоинства способа:

• быстрота;
• минимум подручных средств;
• низкая травмоопасность;
• возможность сделать работу в одиночку.

Недостатки:

• необходим опыт — нелегко точно ударить по нужному месту;
• линия разруба (среза) иногда получается кривой;
• необходимо нанести лишь один точный удар; при нескольких неудачных попытках целостность полотна нарушится.

Циркулярная пила

Иногда для резки металла применяют циркулярную пилу. Если вы работаете с профнастилом, то оборудование нужно включать на низких оборотах. В противном случае можно повредить полимерное покрытие. Для работы вам понадобится напарник, который будет удерживать лист. Среди преимуществ этого инструмента можно выделить то, что работа выполняется без нагрева, соответственно защитное покрытие на профлисте вы не повредите. Лучше всего использовать круг по алюминию.

Чтобы наладить быструю работу циркулярной пилой, вам нужно подготовить лекало из фанеры. В этом листе вырезается паз не до конца. Это будет своеобразной заготовкой, позволяющей сохранить оцинкованное или полимерное покрытие на листе. Отличным инструментом для резки метала, является двухдисковая пила. Она, в отличие от болгарки, не оставляет рваного края и работает гораздо тише. К сожалению, не у каждого мастера имеется подобный инструмент.

Существует ли технология резки бетона без шума и пыли

Задумываясь о том, чем резать бетон, необходимо позаботиться и об уменьшении объема пыли, неизбежно появляющейся в процессе выполнения работ. В определенных случаях сделать ничего нельзя и приходится работать в сложных условиях, но в других убрать пыль вполне реально. Главное – не нарушать требований техники безопасности и использовать проверенные методы.

Резка бетона представляет собой целенаправленное механическое воздействие на монолит вращающимися частями инструмента. Резка не сопровождается ударным шумом, но всегда предполагает шум от электродвигателя привода инструмента и работы его подвижных частей, которые прорезают канавку в камне или перерезают арматуру, режут на куски и т.д.

Для резки бетона используют разные методы – ручной, машинный, мокрый и сухой. Первые два обусловлены типом выбранного инструмента, мокрый предполагает воздействие воды на режущую деталь и по самой бетонной поверхности, сухой метод подачу воды не использует. Вне зависимости от выбранного способа реза количество пыли, сопровождающее процесс, всегда достаточно велико.

Наиболее распространенные методы резки бетона:

• Алмазная резка перегородок и стен ручным инструментом (болгаркой и другими).
• Резка алмазная с применением стенорезной машины стационарного типа.
• Алмазная резка швонарезчиками.
• Использование для резки каната.

При использовании ручного инструмента (чаще всего это болгарка) к нему можно подключать строительный пылесос, который будет втягивать практически всю пыль, появляющуюся в процессе резки. Если же возможности подключения инструмента к пылесосу нет, все можно сделать своими руками.

READ Устройство Для Плавного Запуска Болгарки

Что понадобится для создания переходника для строительного пылесоса:

• Отвод для канализации из полипропилена диаметром 50 миллиметров, под 45 градусов.
• Армированный скотч (он более надежен).
• Малярный скотч высокого качества.

Процесс создания насадки для пылесоса для отвода пыли:

• Болгарку установить максимально устойчиво на стол или пол таким образом, чтобы она лежала вверх диском параллельно плоскости основания.
• Отвод взять плоскогубцами либо зажимом, болгарку включить и патрубок «впилить» вдоль корпуса, на 3 сантиметра под кожухом инструмента.
• Армированным скотчем очень плотно, в натяг, примотать к корпусу болгарки отвод, немного зайдя в пильный диск (на несколько сантиметров). Фиксация патрубка должна быть надежной, чтобы он был прикреплен неподвижно.
• Малярным скотчем заклеить открытую сторону кожуха, таким образом его соединяя с отводом. Далее можно подключать строительный пылесос и удалять пыль во время работы.

Такая система изменений конструкции в инструменте не предполагает, но до ее применения желательно посоветоваться с представителем фирмы-производителя на предмет возможности выполнения доработок.

Чем и как изготовить отверстие в листе металла?

Все зависит от размера отверстия. Если диаметр небольшой, подойдет дрель. Если необходимы отверстия большого размера, применяются специальные коронки на дрель. Обратите внимание, на материал из которого изготовлена конка. Для обработки профлиста стоит использовать насадки с твердосплавным покрытием. Обработка должна проводиться без повышения температуры.

Для изготовления отверстия большого диаметра используется электролобзик. С этим инструментом не составит особого труда вырезать круг большого диаметра. Во время работы применяйте пилу с мелкими зубьями

Резка бетона без пыли: как пилить болгаркой своими руками, инструмент

Резка бетона без пыли практически невозможна, так как в процессе пиления и обработки камня так или иначе появляется много пыли, объем которой можно только уменьшить. Но и это желательно сделать, так как слишком большое количество пыли в процессе выполнения работ несет много неприятностей: портит инструмент и тупит детали, оседает в легких и на всех поверхностях в помещении.

С использованием современного оборудования пилить бетон стало проще – есть специальные инструменты для резки, расходные детали на них. Устройства могут быть ручными либо стационарными, питаться от электричества или других источников. Как правило, все инструменты для резки бетона оснащены алмазными деталями – цепями, дисками, коронками, напайками и т.д.

Важно знать

Современные производители предлагают самые разные модели оборудования, поэтому найти и регионах определенную модель техники не составит труда (как и компании или специалистов, которые быстро и эффективно выполнят работы). Но нужно помнить о некоторых нюансах.

О чем нужно помнить при резке бетона:

• Стенорезные машины не применяют в многоэтажных домах панельного типа из-за риска затопить нижние этажи водой. Также не подходит машина для работы в ограниченном пространстве, при необходимости выполнить небольшие объемы реза.
• Для понижения шума можно вырезать проемы частями (минимум из 6 частей). Цена работы в таком случае повышается и зависит от числа вырезаемых кусков.
• Все отверстия/проемы в несущих конструкциях делают только сертифицированные компании и в четком соответствии с правилами.
• Легализация люков/проемов в несущих стенах требует обращения в государственные органы с предоставлением полного пакета документов.

Резка бетона без пыли – сложная задача, реализовать которую можно лишь в частичном объеме. Полностью избавиться от пыли очень трудно, но значительно уменьшить ее количество можно благодаря правильному выбору оборудования и насадок, метода резки, а также применению строительного пылесоса и созданию специальных приспособлений для сбора пыли.

Способы резки металла. Чем и как отрезать металл самостоятельно?

В качестве общих сведений стоит сказать, что резка металла является одним из видов металлообработки. Среди других видов механической обработки металлов называют ковку, гибку, штамповку, шлифовку, сверление, нарезание резьбы и т.п., а также химические и термические (тепловые) методы. Иначе говоря, все, что позволяет получить из некоего металла нужное нам по свойствам изделие, является металлообработкой.

Многообразие методов работы с металлами влечет за собой и многообразие технических средств. От напильника и зубила до станков с числовым программным управлением и промышленных роботов. С самими методами и станками можно познакомиться на соответствующих сайтах, примером может служить сайт компании Акрон-Систем, которая интересна еще и тем, что поставляет не только оборудование и комплектующие разных брендов, но и предлагает производство уникальных металлоизделий по нашим чертежам.

В частном домостроении и ремонте резка металла, видимо, наиболее востребованный вид работы с металлическими изделиями наряду со сверлением.

Итак, чем же нужно и можно воспользоваться, если необходимо отрезать металлическую трубу, уголок или пруток, лист или полосу?

Инструмент и способ резки выбираются в зависимости от толщины, вида металла, а также объемов работ. Еще выбор зависит от того, приходится ли ли резать металл без электричества или же с элетричеством все в порядке и, значит, можно применить специальный инструмент.

Способ 1. Ломаем металл с помощью сгибания

Мягкую металлическую полосу, проволку, небольшой по диаметру/сечению пруток можно сломать сгибая-разгибая его несколько раз. Обычно это делается с помощью пасатижей, тисков, иногда и с помощью молотка.

Это грубый способо, который не даст никакой точности и пригоден лишь в некоторых случаях. Однако, бывает, что при отсутствии под рукой инструмента именно сгибанием-разгибанием удается решить поставленнную задачу.

Способ 2 Рубим металл зубилом и молотком

Еще один примитивный и малопригодный способ. Однако, он вполне применим для того, чтобы отрезать (отрубить) небольшой по диаметру металлический пруток или проволоку.

Вариацией на тему рубки является перекусывание с помощью кусачек. Если вручную сил не хватает, можно помочь себе молотком — стукнуть сверху по кусачкам, в которых зажат откусываемый металл.

Способ 3 Используем тиски и ножовку по металлу

Это способ подойдет для малых объемов работ, при небольших размерах сечения металлической трубы, уголка, железной полоски, винтовой шпильки и т.п.

Теоретически вручную можно отпилить и железный штырь в пять-семь сантиметров диаметром или уголок пятьдесят на пятьдесят и толщиной в полсантиметра. Правда, это займет не один час времени, потребует многих сил и выдержки.

Если нет ножовки по металлу, то иногда поможет простой напильник, но скорее не для того, чтобы отрезать, а чтобы надрезать металл (например, нетолстый пруток для последующей гибки).

Способ 4 Режем электрическим лобзиком с пилкой по металлу.

Лобзик можно применять для резки, в том числе фигурной, тонких (до одного-двух миллиметров толщиной) листов металла, а также небольших по сечению уголков, прутков, труб и т.п.

Скорость резки небольшая, но зато достигается достаточно высокая точность. При резке более-менее толстых листов железа рекомендуют пилку и саму разрезаемую поверхность смазать солидолом.

Способ 5 Режем ножницами по металлу

Этот способ подойдет для резки тонких листов из металла (лучше, мягкого).

Существует хитрость, которая позволяет ножницами отрезать железный лист в 2-3 миллиметра (в зависимости от сил режущего) толщиной. Одной ручкой ножницы закрепляем в тиски, на другую надеваем кусок трубы (он должен быть длинней самой ручки). Получаем рычаг и, как следствие, довольно мощную машину для резки металлов. Железный или стальной лист подаем на ножницы, давим сильно на трубу и … режем металл.

Еще один способ усиления силы ножниц — опять же с помощью молотка. Стоит отметить, что все это, скорее всего, приведет к ухудшению точности и ровности среза.

Кстати, современные ножницы по металлу достаточно разнообразны по внешнему виду и конструкции, есть среди них и электрические ножницы (правда, они своим видом ножницы уже не напоминают и вообще это, можно сказать, другой способ резки металла , о котором смотри ниже).

Способ 6. Режем металл болгаркой

Болгарка — это угловая шлифовальная машина, на которую устанавливаются разные шлифовальные, абразивные, режущие круги. Для резки металлов используется специальный отрезной диск. После отрезания место среза обрабатывают шлифовальным диском.

Болгарка на сегодня является, пожалуй, наиболее продуктивным инструментом при непрофессиональной резке металла. Она позволяет достаточно легко отрезать как трубы, прутки, уголки, так и (при определенной тренировке) листы металла. Смотри также подробнее про виды рабочих дисков для болгарок.

Способ 7 Режем сабельной пилой

Сабельная пила или электроножовка — относительно новый инструмент на нашем рынке. Как и электролобзик эта пила может менять свои лезвия, потому наряду с распилом дерева, используется для резки мягких и твердых металлов (нержавейка, алюминий), а также газобетона, пластика , кратона и др. Этот инструмент мощнее, чем лобзик. Кроме того, пила более мобильна и не требует опоры во время работы. Может использоваться для быстрой резки железных труб диаметром 2-3 и более сантиметров (см. видео ниже).

Способ 8 Используем труборез

В бытовых условиях для резки труб можно использовать ручные труборезы (например, труборезы RidGid). С помощью специальных роликов-резцов или ножниц труборез позволяет отрезать трубы до 10 и более сантиметров диаметром. Причем с высоким качеством и ровностью среза, что особенно хорошо для мягких металлов (например, медные трубы). Недостатком является его узкое назначение — применяется только для отрезания труб.

Способ 9. Режем металл многофункциональным электроинструментом (мультитул Реноватор, мультирезак).

Новый, широко рекламируемый инструмент, на который надеваются разные насадки, среди них есть и те, что применяются для резки металла.

Одно из продвигаемых названий инструмента — мультитул Реноватор. Правда, другие производители (среди которых Бош, Девальт, Макита и др.) это наименование не используют. В силу универсальности ждать серьезных возможностей по резке металлов больших размеров от реноватора не стоит. Наилучшее применение — для подрезки торчащих гвоздиков, шурупов и иная резка металлов небольших размеров, особенно, в труднодоступных местах.

Способ 10. Режем электрическими ножницами по металлу

Электрические ножницы — отличный инструмент для резки листов металла, который используют как профессионалы, так и любители. Относительно недорогие модели, например, марки Интерскол помогут разрезать листы толщиной до 2 миллиметров. Более мощные профессиональные версии справятся с металлом толщиной до 3 и более миллиметров.

Ножницы по металлу будут чрезвычайно полезны тем, кто отрезает металлическую черепицу, профнастил и т.п. Ведь альтернативная резка болгаркой, даже с использованием специального круга по металлу, портит защитный слой металлочерепицы. А ножницы позволяют делать аккуратный срез, не влияя на защиту металла.

Способ 11. Профессиональные способы металлорезки

К числу таких относятся плазменная резка, газовым резаком, лазером, водой, с помощью ленточнопильных отрезных станков и др.

Всеми этими способами мы тоже можем пользоваться — если обратимся в компанию или к профессионалу, которые оказывают услуги по резке металлов. Способ 7 хорош, если требуются большие объемы работ, твердые или напротив, очень мягкие металлы, а также значительные размеры разрезаемых поверхностей.

Читайте еще полезную статью на нашем портале из этой же серии — Как сделать отверстие в плитке.

Режем металл на плазме.

Первичная обработка металла – одна из востребованных сервисных услуг. «Прийти, купить и здесь же обработать металл – такой ход действий существенно экономит, как время, так и средства клиента», — отме . Читать полностью

Технология плазменной резки металла
	Обработка металла плазморезкой на сегодня является, пожалуй, одной из самых эффективных. В отличие от других способов резки металла, в данной технологии не применяется резец, вместо него испо . Читать полностью

Современные технологии резки металла
	В этой познавательной статье мы напишем о разных видах резки металла. Мы не будем объяснять технологию простой резки с помощью специальных ножниц или пилы, мы расскажем о современных высокоте . Читать полностью

Оборудование для плазменной резки
	Устройство, классификация и преимущества станков с ЧПУ для плазменной резки Несмотря на разнообразие моделей аппаратов с ЧПУ для плазменной резки, их отличие по производительности и функциональ . Читать полностью

Плазменная резка металла: особенности и преимущества
	Плазменная резка — вид термического раскроя металла. Ее используют, когда важна скорость и невысокая стоимость операции. Оборудование для плазменной резки в 6–7 раз мощнее, чем обычные . Читать полностью

Опубликовать свою статью можно из личного кабинета фирмы.
Зарегистрироваться и получить личный кабинет — здесь.

Copyright © 2004-2022 ООО «Альтаиста»
Бизнес портал. Деловая сеть предпринимателей. Бизнес. Инновации. Технологии
Портал разработан ООО «Альтаиста»

Как разрезать полметра стали, в домашних условиях, почти бесшумно — используя электричество?

Со времён знакомства человека с металлом началась эпопея по его обработке. Так как прочность материала не позволяет легко изменять его форму и свойства, человечество придумало множество подходов, технологических процессов и инструментов для работы с металлом.

Однако проблема заключается в том, что для обработки такого непростого материала требуется использование соответствующих сложных процессов и дорогих инструментов, которые к тому же достаточно быстро приходят в негодность. Дело осложняется ещё и тем, что некоторые виды обработки в принципе недостижимы стандартными способами. Однако существует интересная альтернатива стандартным подходам — электроэрозия, о чём мы и поговорим в этой статье.

Современный уровень развития науки и техники предполагает изготовление соответствующих деталей из металла, технологический процесс изготовления которых представить затруднительно в рамках стандартных подходов. Например, как вы себе представляете изготовление отверстия, диаметром, скажем 0,3 мм, и глубиной в 500 мм?

Незнающему человеку сразу в голову придёт — «лазер!» . Однако, если мы обратимся к мощным лазерным установкам, существующим в настоящее время, можно будет заметить, что они способны прорезать только достаточно неглубокие отверстия. Связано это с тем, что лазер, как правило, в процессе работы должен быть сфокусирован в маленькую точку, для обеспечения необходимой плотности энергии и подобная фокусировка достигается только на достаточно небольшом расстоянии от выходной линзы. Кроме того, с увеличением глубины обработки, существенно возрастает проблема с удалением продуктов распада обрабатываемого материала. К примеру, современные мощные лазеры могут резать углеродистые стали только на глубины порядка 20 мм.

Если же необходимо осуществлять прорезы на большую глубину, то для этого используют уже плазморезные установки, которые, в отличие от лазера, не отличаются чистотой реза и разрезанные поверхности должны быть подвергнуты дополнительной обработке (конечно, если это необходимо по техпроцессу). А если же необходимо реализовать разрез на большую глубину, да ещё и с высокой чистотой?

Или скажем, вырезать из закалённой стали (или даже вольфрама!) сложную, фигурную деталь, так же легко, как ребёнок выстругивает из деревяшки фигурку? То-то и оно…

И тут нам на помощь придёт электроэрозионная обработка.

▍ Физика процесса

Своё начало эта обработка берёт ещё с 1938 года, с опытов советского учёного Юткина, который обнаружил, что электрические разряды в жидкостной среде сопровождаются целым рядом физических явлений, среди которых: высокие температуры, ударные волны (распространяющиеся со сверхзвуковой скоростью), сверхбольшие давления, достигающие 100 000 атмосфер и более, а также ряд других.

В дальнейшем результаты его опытов были развиты другими учёными, что и привело к возникновению такого вида обработки, как электроэрозионная.

Заключается она в том, что вся обработка происходит в изолирующей жидкой среде, в роли которой выступают либо жидкие углеводороды (например, керосин, солярка), либо так называемая деионизированная вода, то есть, токонепроводящая, с высоким сопротивлением, где эффекты плазмы разряда воздействуют на обрабатываемую поверхность.

При превышении определённого порогового напряжения и приближении электрода и заготовки друг другу, происходит электрический пробой, который является результатом повышения напряжённости поля. Для типовых жидкостей, применяемых при данной обработке, напряжённость поля может достигать десятков мегавольт на метр.

Из-за разряда возникает ионизация промежутка между электродами, что приводит к началу протекания электрического тока, скорость нарастания силы которого может достигать сотен килоампер в секунду.

В результате этого на обоих концах разрядного промежутка происходит оплавление материала, образование вогнутых «линз» расплава материала и вынос материалов распада в окружающую изолирующую среду, кроме того, происходит возникновение ударной волны, распространяющейся в жидкости и гасящейся ей.

Для эффективного протекания процесса необходимо удаление и фильтрация возникающего в процессе обработки шлама, иначе он будет приводить к снижению производительности, увеличивая проводимость жидкости и рассеивая энергию разрядов, так как она будет ещё тратиться и на электролиз. Если же производится сверление тонких отверстий или выпиливание узких пазов- необходимо ещё и принудительно «продувать» зону реакции жидкостью.

От количества импульсов электрического генератора зависит эффективность обработки. Смысл этого заключается в том, что чем больше импульсов, — тем больше будет обработанных разрядом участков поверхности в единицу времени (так как каждый импульс – это, по сути, дуга или ряд дуг между электродом и заготовкой). Однако, здесь существует определённый предел, о чём написано ниже, в электрических характеристиках.

Особенностью процесса электроэрозии является то, что в результате этих разрядов форма поверхности обрабатываемой заготовки со временем принимает форму электрода. Это означает, что в качестве электрода могут выступать разнообразные фигурные токопроводящие элементы. Например, можно согнуть металлическую ленту на манер металлических фигурок для вырезания из теста и с помощью подобной фигурки — вырезать из металла плоскую форму:

Картинки instructables.com

Кроме того, широко распространено сверление глубоких отверстий методом электроэрозии. Например, с помощью него возможно получение даже весьма глубоких отверстий, диаметром менее чем 0,3 мм. Существуют станки, специализирующиеся на этом, они носят название «супердрель»:

Говоря о возможной глубине получаемых отверстий, можно сказать, что с помощью цилиндрического электрода можно сделать отверстие на глубину до 20 диаметров, причём эта глубина может быть существенно увеличена, если при этом происходит быстрое вращение электрода или вращение заготовки. Также может применяться совместное вращение и того и другого. В результате чего, возникающие силы автоматически центруют инструмент по оси вращения заготовки, что позволяет избавиться от известной беды длинных тонких свёрл — увод сверла в сторону, при сверлении глубоких отверстий.

После сквозного просверливания необходимо дождаться, чтобы закончились искровые разряды и только потом доставать инструмент — иначе это приведёт к конусности отверстия.

Однако обработка этими методами не ограничивается только сверлением отверстий, широко применяется и фигурная резка с применением длинной тонкой проволоки. Процесс представляет собой перематывание проволоки-электрода с одной катушки на другую, что позволяет существенно уменьшить разрушающее воздействие разрядов на проволоку (в процессе её движения по траектории реза):

При этом механическая прочность заготовки значения не имеет, имеет значение только её токопроводность.

Что позволяет легко вырезать даже закалённые стали:

Сочетание этих двух методов позволяет добиться поистине потрясающего результата. Например, в видео ниже было предварительно просверлено сквозное отверстие посередине заготовки, длиной в 650 мм; после чего, сквозь отверстие протянута проволока и произведена её фигурная сложная резка:

Кстати говоря, метод электроэрозии позволяет получать почти идеально совпадающие друг с другом пуансон и матрицу для штамповки.

▍ Материалы электродов

В качестве материалов для изготовления электрода обычно применяют те, что позволяют обеспечить приемлемую себестоимость процесса при хорошем качестве. Этим требованиям при чистовой обработке, в электроискровом режиме наиболее полно отвечает медь, латунь; для электроимпульсного режима используют алюминиевые, цинковые сплавы. При электроконтактной обработке используется медь, латунь, чугун, сталь.

По возможности следует выбирать металлы с мелкозернистой структурой — благодаря их повышенной прочности.

Кстати сказать, возможно, здесь будет уместно использование сварочной порошковой проволоки, однако, это требует своего эксперимента.

Электрические характеристики процесса

Среднее значение напряжения, которое применяется для обработки, составляет:

• 48-180 В — для электроискрового режима;
• 18-36 В — для электроимпульсного;

Средний ток короткого замыкания зависит от потребностей в финальном качестве получаемой поверхности и материала, который обрабатывается.

Черновая обработка стали происходит при диапазоне 20-120 А; чистовая обработка производится при 0,5-5А; обработка твёрдых сплавов происходит в диапазоне 0,05-0,2А.

Для эффективной обработки импульсы электрического тока должны следовать с большой частотой. Например, черновая обработка стали производится при длительности импульса: 200-10^5 мкс, чистовая обработка производится при длительности импульса 5-200 мкс. Для твёрдых сплавов эта частота ещё понижается на 2-3 порядка.

Говоря о производительности всего процесса в целом, теоретически его можно было бы представить как произведение суммы импульсов и их частоты. Однако это будет не совсем верно, так как в процессе прохождения разрядов через межэлектродный промежуток существенно меняются физические условия для последующих разрядов. Одним из осложняющих факторов является возникновение пузырьков газа, в изобилии возникающих в этом процессе. Поэтому при каком-то пороговом значении частоты импульсов производительность будет снижаться, так как только часть импульсов будет использоваться для разрушения материала заготовки, другая часть же будет пропадать впустую, так как пробой газового промежутка требует гораздо большего напряжения.

Таким образом, можно сказать, что залог производительности заключается в подборе оптимального соотношения энергии импульсов, мощности, а также частоты их следования.

Также необходимо учитывать, на какую поверхность по площади воздействует импульс. Например, при обработке малых по площади поверхностей может сложиться такая ситуация, что газовые пузыри будут существовать по времени до 10 раз дольше, чем продолжительность импульса. Это всё существенно понизит производительность. Решением в таком случае является увеличение напряжения, чтобы его хватило для пробоя газовых промежутков в пузырьках газа.

Если говорить об импульсах, то они должны следовать друг за другом и быть одинаковой формы. Форма импульсов обычно бывает многоступенчатой: на начальном этапе происходит искровой пробой, после чего загорается уже рабочая дуга.

Очень сильно похоже на работу сварочного инвертора, правда? Возможно, здесь существует потенциал для самодельщиков — произвести соответствующий апгрейд сварочного инвертора для использования его в целях электроэрозионной обработки. Тем более, подобные инверторы уже изначально настроены на работу в нескольких режимах, имеют плавную регулировку силы тока и прочие «плюшки». Однако, на этот вопрос требуется ответ знающих, так как это просто предположение.

▍ DIY-проекты

Интернет далеко не изобилует проектами самодельщиков на эту тему. Сложно сказать, с чем это связано, возможно, со специфичностью темы.

Однако, некоторые из них всё же заслуживают своего внимания, как например — вот этот, где на базе бывшего 3D принтера был собран электроэрозионный станок, позволяющий проделывать отверстия с использованием цилиндрического электрода и не только. Проект вполне успешно завершён. Плюсом для изучения его является наличие большого количества экспериментального видео:

Полная электрическая схема установки:

Картинка hackaday.io

А также программное обеспечение для генерации g-кода для аппарата.

Ещё одним достаточно любопытным проектом является проект по использованию электроэрозии для производства печатных плат:

Проект автором ещё не завершён, однако сама концепция, наверное, вполне стоит того, чтобы присмотреться к ней повнимательнее, так как достаточно много начинаний, которые используют для ЧПУ-создания печатных плат либо CO2-мощный лазер (излучение которого, однако, не поглощается медью и приходится прибегать к различным ухищрениям, вроде намазывания поверхности специальными поглотителями), либо использование безумно шумных и пыльных высокооборотистых шпинделей для физического срезания меди. Подход же этого проекта позволяет создать (если его довести до ума) — достаточно бесшумное, недорогое и непыльное устройство для изготовления печатных плат.

Однако, самым оригинальным, на мой взгляд, является достаточно свежий проект, июля 2022 года — электроэрозионный токарный станок, который позволяет как «вытачивать» детали:

Так и фигурно их нарезать, несмотря на то, что они представляют собой заготовки из высокопрочной инструментальной стали:

Подытоживая, хочется сказать, что сфера применения электроэрозии весьма широка и не ограничивается только перечисленными здесь. Применение же самодельных устройств, использующих принцип электроэрозионной обработки, может существенно расширить возможности любого самодельщика, — от производства печатных плат до сложной фигурной резки металлов, с использованием достаточно недорогого самодельного станка. Рамки статьи не позволяют должным образом подробно осветить все вопросы, касающиеся электроэрозионной обработки, однако заинтересовавшиеся могут найти здесь большое количество литературы на данную тему, в том числе — электрические схемы генераторов импульсов.

Источник https://technorama.ru/metally/pilenie-metalla.html

Источник https://elport.ru/articles/sposobyi_rezki_metalla_chem_i_kak_otrezat_metall_samostoyatelno

Источник https://habr.com/ru/company/ruvds/blog/688894/