Подготовка к сварке — один из самых трудоемких этапов в тяжелом машиностроении. Детали обрезаются под прямым углом, затем перемещаются на шлифовальный станок, фаскообрезной станок или фрезерный станок, чтобы кромки могли быть полностью проварены. Каждое перемещение увеличивает время обработки и вероятность ошибки. Лазерная резка под углом позволяет зафиксировать сгибы непосредственно в самом разрезе, поэтому производители металлоконструкций, сосудов под давлением и тяжелого оборудования все чаще используют этот метод.
Типы скоса: V, Y, X и K
Четыре наиболее распространённые формы скоса названы в соответствии с профилем, который они оставляют на кромке. Правильная форма зависит от толщины пластины, от того, можно ли сваривать соединение с одной или с обеих сторон, а также от требований сварочной процедуры.
| Тип скоса | Geometry | Типичное использование | Сторона сварки | Измерения |
|---|---|---|---|---|
| V (или A) | Один угловой срез по всей толщине; А — тот же срез с нижней стороны. | Тонкая или средняя пластина, приваренная с одной стороны. | Одна сторона | Угол скоса проверен с помощью транспортира. |
| Y | Угловой срез с прямой вертикальной площадкой (корневой поверхностью) внизу. | Сварные швы с полным проплавлением там, где корень шва нуждается в поддержке. | Одна сторона | Земельный участок h8 и угол скоса |
| X | Два среза под углом, сверху и снизу, сходятся посередине. | Более толстая пластина приварена с обеих сторон для уменьшения деформации и припоя. | Обе стороны | Верхний и нижний углы и точка их соединения. |
| K | Верхняя и нижняя фаски с вертикальной площадкой между ними. | Толстостенная пластина, требующая сварки с обеих сторон с четко выраженным корневым швом. | Обе стороны | Оба ракурса плюс высота земли |
При выборе следует руководствоваться несколькими практическими правилами:
⦿ Односторонние V-образные и Y-образные фаски подходят для соединений, доступ к которым возможен только с одной стороны, или для более тонких пластин, где канавка заполняется за один проход.
⦿ Двусторонние X- и K-образные фаски позволяют использовать меньше присадочного металла на толстых пластинах и компенсируют деформацию, поскольку тепло поступает с обеих сторон.
⦿ Выступ, как на скосах Y и K, обеспечивает опору для корневого шва и уменьшает вероятность прогорания.
⦿Углы скоса при подготовке сварного шва обычно составляют от 20 до 45 градусов, при этом часто выбирают значения от 30 до 37.5 градусов.
Геометрия канавки для выполнения работ в соответствии с требованиями регламента определяется спецификацией сварочной процедуры, а не режущим станком. Всегда программируйте фаски в соответствии с процедурой, которой квалифицированы ваши сварщики, и уточните, требует ли соответствующий регламент предварительной очистки поверхностей, обработанных термическим способом, перед сваркой.
Как 3D Работа со скошенными головками
Стандартная лазерная головка режет прямо вниз. Головка с косым срезом добавляет 2 вращательные оси, которые наклоняют и вращают сопло, позволяя лучу входить в материал под углом, в то время как станок следует контуру детали. В сочетании с обычным движением по осям X, Y и Z это дает 5 осей движения, поэтому такие системы часто описываются как 3D или пятиосевой лазерной косой резки.
Программное обеспечение управления координирует все 5 осей, чтобы сопло сохраняло правильный угол и расстояние до обрабатываемого материала на поворотах и кривых. Хорошие системы также автоматически калибруют центральную точку инструмента, поскольку небольшая ошибка в геометрии головки превращается в видимую ошибку в угле наклона и положении заготовки. На современных станках угол наклона головок обычно составляет ±45 градусов, а некоторые немного выходят за эти пределы.
Почему при снятии фаски предельные значения толщины ниже?
При резке под углом металл проходит через большее расстояние, чем при прямой резке. Эффективная длина реза равна толщине листа, деленной на косинус угла скоса:
⦿ Под углом 30 градусов луч прорезает пластину на глубину, примерно в 1.15 раза превышающую ее толщину.
⦿ При угле 45 градусов он прорезает примерно 1.41 толщины пластины, поэтому пластина толщиной 20 мм ведет себя примерно так же, как пластина толщиной 28 мм.
Именно поэтому в одном из опубликованных описаний головок для снятия фаски указано, что прямая фаска может достигать 35-40 мм в зависимости от угла, но только около 28 мм для полной фаски в 45 градусов. Более высокая мощность лазера расширяет эти пределы, и цеха, регулярно снимающие фаску с толстых листов металла, как правило, выбирают именно такие головки. мощные станки для лазерной резки волоконным лазером Благодаря жесткости рамы обеспечивается точность снятия фаски на больших плитах.
Программирование и раскрой деталей со скошенными краями
Детали, обработанные под углом, требуют немного больше планирования, чем детали, обработанные прямым срезом. Поскольку балка отходит от верхней поверхности под углом, срез на нижней стороне смещен относительно контура верхней поверхности, поэтому детали требуют большего расстояния в раскройном гнезде, и резка по общей линии обычно невозможна. Также меняются этапы обработки и углов, поскольку головка должна переориентироваться на острых углах, не повреждая фаску.
Большинство систем управления с возможностью регулировки угла наклона позволяют программисту назначать тип, угол и форму фаски для каждого края детали, сохраняя при этом вертикальность прямых кромок на той же детали. Именно такой комбинированный подход позволяет изготовить из одной базовой пластины квадратные стороны, скошенные сварные кромки и отверстия для болтов в рамках одной программы.
Лазерная обработка, плазменная обработка и фрезерование для снятия фаски.
Лазерная резка — не единственный способ снятия фаски. Плазменные головки для снятия фаски уже много лет используются для обработки толстых листов, а фрезерные станки или специализированные станки для снятия фаски остаются эталоном точности. У каждого из них есть свое место:
| фактор | Лазерная фаска | Плазменная фаска | Фрезерование | Измерения |
|---|---|---|---|---|
| Точность фаски | Высокая высота; малый пропил и контроль точного угла. | Хороший вариант, с более широким пропилом и большим диапазоном углов. | Высочайшая обработанная поверхность | Угол и отклонение положения по всей партии |
| Зона термического влияния | больше | Ничто | Ширина зоны термического воздействия на срезе образца | |
| Диапазон толщины | Наилучший результат достигается при диаметре примерно от 25 до 40 мм, при угле 45 градусов – меньше. | Расширяется на более толстую пластину | Любая толщина, медленно | Максимальная толщина под выбранным углом скоса |
| Шаги процесса | Резка и снятие фаски за одну операцию. | Резка и снятие фаски за одну операцию. | Отдельная операция после резки | Этапы обработки для каждой детали |
| Капитальные затраты | Наивысший | Низкая | Умеренная цена за машину | Сэкономленные затраты на установку по сравнению с затратами на рабочую силу |
Производители часто объясняют компромисс просто: если каждый скос все равно приходится шлифовать на станке, прежде чем сварщик его примет, то головка для снятия фаски не окупится. Лазерная обработка фасок, как правило, выигрывает там, где важны угол и однородность поверхности, поскольку плотная подгонка уменьшает количество присадочного металла и ремонтных швов. Испытания на конструкционной стали толщиной 12 мм показали, что лазерная обработка фасок создает меньшую зону термического воздействия, чем другие термические процессы, что улучшает качество готового сварного шва.
Плазменная обработка остается практичным вариантом для очень толстых листов и более грубых конструкционных работ, как это было рассмотрено в обзоре. станки для лазерной и плазменной резкиФрезерование по-прежнему имеет смысл для самых жестких допусков или для деталей, которые в любом случае необходимо обрабатывать механически. Для большинства задач по подготовке сварных швов средних листов лазерная головка для снятия фаски теперь справляется с работой за один проход.
Качество резки под углом требует несколько иного подхода, чем при прямых пропилах. Шлак имеет тенденцию скапливаться на нижней, острой стороне углового пропила, а поверхность на Y- и K-образных пропилах должна оставаться перпендикулярной и соответствовать заданному размеру для эффективной обработки корня заготовки. Выбор сопла, давление газа и скорость резки регулируются для каждого угла, и хорошие станки сохраняют эти настройки в библиотеке параметров резки под углом, чтобы операторам не приходилось начинать с нуля при каждой работе.
Снятие фаски с листового и листового металла против снятия фаски с труб
Снятие фаски с пластины
При обработке плоских листов, головка для снятия фаски следует контуру детали по всей рабочей поверхности. Типичные рабочие диапазоны для снятия фаски с листов составляют от 8 до 40 мм для низкоуглеродистой стали, от 6 до 25 мм для нержавеющей стали и от 6 до 20 мм для алюминия, в зависимости от мощности лазера и угла снятия фаски. Такие детали, как фланцы, косынки, опорные плиты и секции корпуса сосуда под давлением, сходят со стола уже сформированными сварными кромками. Цеха, занимающиеся резкой таких деталей, конструкционная и листовая сталь ощутима наиболее существенная экономия на оплате труда.
Снятие фаски с труб и трубопроводов
При обработке трубных фасок добавляется вращение. Труба вращается в патронах, а головка наклоняется, поэтому станок может обрабатывать торцевые фаски, седловидные соединения и профили типа «рыбий рот» в местах соединения труб. Типичный диапазон диаметров фасок для труб составляет от 20 до 220 мм, толщина стенки — до 8 мм, а на более крупных станках — больше. 3D трубный лазерный станок для резки фасок Эта технология позволяет выполнять эти соединения за одну установку, заменяя ручную разметку, распиловку и шлифовку, обычно необходимые для подгонки труб и каркасов.
Для обработки труб также необходима хорошая опора. Многозажимные конструкции и опоры направляющих предотвращают провисание или раскачивание длинных труб во время вращения, что особенно важно при наклоне головки. Мастерские, которые сегодня обрабатывают трубы без снятия фаски, часто начинают с... волоконно-лазерная машина для резки труб Переход к модели со снятием фаски возможен, если подготовка к сварке станет узким местом. Обработка формованных или трехмерных деталей, требующих как обрезки, так и снятия фаски, — это задача для 3D роботизированные станки для лазерной резки волоконным лазером.
Где выгодно использовать косую резку
⦿ Конструкционная сталь: опорные плиты, косынки и соединительные плиты с подготовкой под сварку, вырезанные за один проход.
⦿ Сосуды и резервуары под давлением: подготовка корпуса и патрубков, где согласованная геометрия канавок обеспечивает соответствие квалифицированным процедурам.
⦿ Тяжелая техника: рамы и стрелы с множеством приварных соединений из толстостенных листов и повторяющимися номерами деталей.
⦿ Изготовление труб и каркасов: обработка торцов труб и седловидных соединений, которые в противном случае потребовали бы ручной разметки и шлифовки.
Общим фактором является объем сварных соединений. Чем больше фасок шлифуется вручную цехом каждую неделю, тем быстрее окупается головка для снятия фасок. Равномерные фаски также упрощают следующий этап, независимо от того, поступают ли детали на ручную сварку, к роботам или другим инструментам. лазерные сварочные аппараты которые зависят от плотной посадки.
Простая смета трудозатрат.
Рассмотрим типичный цех, где в неделю шлифуют 200 деталей, подготавливая их к сварке, примерно по десять минут на деталь. Это более 30 часов шлифовки в неделю, не считая доработки неровных фасок. Если использовать шлифовальную головку для снятия фасок, чтобы переместить большую часть этих деталей на рабочий стол, сэкономленное время будет близко к полной ставке, а оставшиеся фаски будут получаться более качественными для сварщиков. Замените количество деталей и время в минутах своими собственными данными, чтобы увидеть, какова будет окупаемость.
Контрольный список для резки под углом
✔ Укажите типы фаски, углы и высоту выступающих частей, указанные в ваших сварочных процедурах.
✔ Проверьте толщину самых толстых деталей, обработанных под углом, сопоставив ее с номинальной толщиной станка при самом крутом угле наклона.
✔ Измерьте, сколько часов в неделю вы тратите на шлифовку или фрезерование при подготовке сварных швов.
✔ Подтвердите автоматическую калибровку головки и программирование угла наклона в программном обеспечении управления.
✔ Перед запуском производства изготовьте тестовые образцы и проверьте их соответствие вашей производственной процедуре.
Вырезаем готовые к сварке фаски за один проход
Ознакомьтесь с техническими характеристиками, диапазоном угла наклона и вместимостью труб. 3D трубный лазерный станок для резки фасоки получите бесплатную смету, рассчитанную с учетом размеров ваших труб, толщины листового металла и требований к подготовке сварного шва.
