Підготовка до зварювання є одним з найбільш трудомістких етапів у важкому виробництві. Деталі вирізаються прямокутно, потім переміщуються на шліфувальний верстат, фасочний верстат або фрезерну станцію, щоб краї могли отримати повне проварювання. Кожен рух додає час обробки та ймовірність помилки. Лазерне фасочне різання складає фаски, що переходять у сам розріз, саме тому виробники конструкційної сталі, посудин під тиском та важкого обладнання впроваджують його.
Типи скосу: V, Y, X та K
Чотири поширені форми скосу отримали свої назви за профілем, який вони залишають на краю. Правильна форма залежить від товщини пластини, від того, чи можна зварювати з'єднання з одного чи з обох боків, а також від того, що вимагає процедура зварювання.
| Тип скосу | геометрія | Типове використання | Зварювальна сторона | Вимірювання |
|---|---|---|---|---|
| V (або A) | Один кутовий розріз на всю товщину; A – такий самий розріз з нижньої сторони | Тонко- та середньої товщини зварені з одного боку пластини | Одна сторона | Кут скосу, перевірений кутоміром |
| Y | Кутовий зріз з прямим вертикальним фаском (коренева поверхня) внизу | Зварні шви з повним проплавленням, де потрібна підтримка кореня | Одна сторона | Фаска h8 та кут скосу |
| X | 2 кутові зрізи, верхній та нижній, що зустрічаються посередині | Товстіша пластина зварена з обох боків для зменшення деформації та наповнювача | Обидві сторони | Верхній та нижній кути та точка їхнього з'єднання |
| K | Верхні та нижні скоси з вертикальним фаском між ними | Товстолистовий матеріал, що потребує двосторонніх зварних швів з чітко визначеним коренем шва | Обидві сторони | Обидва кути плюс висота землі |
Кілька практичних правил допоможуть вам зробити вибір:
Односторонні V-подібні та Y-подібні скоси підходять для з'єднань, до яких можна дістатися лише з одного боку, або для тонших пластин, де паз заповнюється одним проходом.
⦿ Двосторонні фаски X та K використовують менше присадного металу на товстому листі та збалансовують деформацію, оскільки тепло надходить з обох граней.
⦿ Фаска, як на фасках Y та K, забезпечує сплавлення кореневого каналу та зменшує прогорання.
Кути скосу для підготовки зварювання зазвичай становлять від 20 до 45 градусів, причому частіше вибирають від 30 до 37.5 градусів.
Геометрія канавок для роботи з нормами визначається специфікацією процедури зварювання, а не різальним верстатом. Завжди програмуйте фаски відповідно до процедури, на яку кваліфіковані ваші зварювальники, та перевірте, чи вимагає відповідний код очищення термічно різаних поверхонь перед зварюванням.
Як 3D Робота з скошеними головками
Стандартна лазерна головка ріже прямо вниз. Головка з фаскою має 2 обертальні осі, які нахиляють і обертають сопло, тому промінь може входити в матеріал під кутом, поки машина повторює контур деталі. У поєднанні зі звичайним рухом X, Y та Z це дає 5 осей руху, тому ці системи часто описують як 3D або 5-осьове лазерне скошене різання.
Програмне забезпечення керування координує всі 5 осей, тому сопло підтримує прямий кут і відстань відстань навколо кутів і кривих. Хороші системи також автоматично калібрують центральну точку інструменту, оскільки невелика помилка в геометрії головки перетворюється на видиму помилку в куті фаски та поверхні скоса. Головки з фаскою на сучасних верстатах зазвичай охоплюють ±45 градусів, а деякі трохи виходять за цю межу.
Чому межі товщини нижчі при скошуванні фаски
Кутовий розріз проходить крізь більшу кількість металу, ніж прямий. Ефективна довжина розрізу дорівнює товщині пластини, поділеній на косинус кута скосу:
⦿ Під кутом 30 градусів промінь прорізає приблизно в 1.15 раза товщину пластини.
⦿ Під кутом 45 градусів він прорізає приблизно в 1.41 раза товщину пластини, тому пластина товщиною 20 мм поводиться приблизно як пластина товщиною 28 мм.
Ось чому одна опублікована фасочна головка дозволяє прямий скошування до 35-40 мм залежно від кута, але лише близько 28 мм для повного скосу в 45 градусів. Більша потужність лазера розширює ці межі, і цехи, що скошують товсті листи, зазвичай схильні вибирати потужні машини для волоконного лазерного різання з жорсткістю рами для забезпечення точності фаски на великих пластинах.
Програмування та вкладення скошених деталей
Деталі зі скосом потребують трохи більше планування, ніж пряморізні деталі. Оскільки балка виходить з верхньої поверхні під кутом, розріз на нижній стороні зміщений відносно верхнього контуру, тому деталі потребують більшої відстані в гнізді, а різання по загальній лінії зазвичай відбувається поза столом. Заходи та обробка кутів також змінюються, оскільки головка повинна переорієнтовуватися на гострих кутах, не створюючи строжки на скосі.
Більшість елементів керування з можливістю скошування дозволяють програмісту призначати тип скосу, кут і напрямну для кожного краю деталі, а також зберігати прямі краї на одній деталі вертикальними. Такий змішаний підхід дозволяє створювати одну базову плиту з квадратними сторонами, скошеними зварними краями та отворами для болтів в одній програмі.
Лазер проти плазми проти фрезерування для фасок
Лазер – не єдиний спосіб скошування. Плазмові головки для скошування кромок використовуються на товстих листах роками, а фрезерні або спеціальні верстати для скошування кромок залишаються еталоном точності. Кожен з них має своє місце:
| Фактор | Лазерна фаска | Плазмова фаска | фрезерування | Вимірювання |
|---|---|---|---|---|
| Точність фаски | Високий; малий пропил та контроль кута | Добре, з ширшим пропилом та більшою варіацією кута | Найвища, оброблена поверхня | Кутове та фальш-відхилення по всій партії |
| Зона теплового впливу | невеликий | Більше | ніхто | Ширина зони термічного впливу (HAZ) на розрізаному зразку |
| Діапазон товщини | Найкраще приблизно до 25-40 мм, менше під кутом 45 градусів | Розширюється на важчу пластину | Будь-яка товщина, повільно | Максимальна товщина під вашим кутом скосу |
| Етапи процесу | Різання та скошування за одну операцію | Різання та скошування за одну операцію | Окрема операція після різання | Кроки обробки для кожної деталі |
| Капітальні витрати | Найвищий | Опустіть | Помірний на машину | Вартість встановлення порівняно з економією праці |
Виробники часто пояснюють компроміс просто: якщо кожен скошений фасок все одно має бути поданий на шліфувальний апарат, перш ніж зварювальник його прийме, то головка для скошеного фаски себе не окупила. Лазерне скошування фасок, як правило, перемагає там, де важливі кут і однорідність поверхні, оскільки щільне прилягання зменшує кількість присадного металу та ремонтних зварних швів. Випробування на конструкційній сталі товщиною 12 мм показали, що лазерне скошування фасок створює меншу зону термічного впливу, ніж інші термічні процеси, що покращило кінцевий зварний шв.
Плазма залишається практичним варіантом для обробки дуже товстих листів та грубіших конструкцій, як зазначено в огляді лазерне різання проти плазмових різальних машинФрезерування все ще має сенс для найжорсткіших допусків або для деталей, які все одно необхідно обробляти. Для більшості видів підготовки зварних швів середніх пластин лазерна скошувальна головка тепер виконує роботу за один прохід.
Якість різу на фасках потребує дещо іншого підходу, ніж на прямих розрізах. Окалина, як правило, накопичується на нижній, гострій стороні кутового різу, а фаска на фасках Y та K повинна залишатися прямою та правильного розміру, щоб кореневий прохід працював. Вибір сопла, тиск газу та швидкість різання налаштовуються для кожного кута, а хороші верстати зберігають ці налаштування в бібліотеці процесів різання фаски, тому операторам не доводиться починати кожну роботу з нуля.
Листове та плитне скошування проти скошування труб
Фасування пластини
На плоских пластинах скошена головка повторює контур деталі по всій платформі. Типові робочі діапазони, зазначені для скошування пластин, становлять від 8 до 40 мм на маловуглецевій сталі, від 6 до 25 мм на нержавіючій сталі та від 6 до 20 мм на алюмінії, залежно від потужності лазера та кута скосу. Такі деталі, як фланці, фасонки, опорні плити та секції корпусу резервуарів під тиском, сходять зі столу з уже сформованими зварними краями. Цехи, що ріжуть цей вид... конструкційна та листова сталь побачити найчіткішу економію робочої сили.
Фасування труб і трубопроводів
Скошування труб додає обертання до рівняння. Труба повертається в патронах, а головка нахиляється, тому верстат може різати торцеві скоси, сідлоподібні з'єднання та профілі «риб'ячого горла» там, де одна труба стикається з іншою. Типові діапазони скошування труб охоплюють діаметри від приблизно 20 до 220 мм з товщиною стінки приблизно до 8 мм, а на більших верстатах - більше. A 3D машина для лазерного різання труб обробляє ці з'єднання за один раз, що замінює ручну розмітку, пиляння та шліфування, які зазвичай потрібні для складання труб та каркасів.
Робота з трубами також потребує гарної підтримки. Конструкції з кількома патронами та опори слідкувальних пристроїв запобігають провисанню або хитанню довгих труб під час їх обертання, що ще важливіше, коли головка нахилена. Майстерні, які сьогодні ріжуть труби без фасок, часто починають з волоконно-лазерна машина для різання труб і перейти до моделі зі скосом, коли підготовка до зварювання стане вузьким місцем. Формовані або тривимірні деталі, які потребують обрізки, а також скошування, є завданням для 3D роботизовані машини для волоконного лазерного різання.
Де скошене різання окупається
⦿ Конструкційна сталь: опорні плити, фасонки та з'єднувальні плити з підготовкою до зварювання, вирізані за один прохід.
⦿ Резервуари та резервуари під тиском: підготовка корпусів та сопел, де узгоджена геометрія канавок забезпечує кваліфіковані процедури.
⦿ Важке обладнання: рами та стріли з багатьма зварними швами з товстих листів та повторюваними номерами деталей.
⦿ Виготовлення труб та рам: скоси торців труб та сідлоподібні з'єднання, які в іншому випадку потребують ручної розмітки та шліфування.
Спільною рисою є обсяг зварних з'єднань. Чим більше фасок цех шліфує вручну щотижня, тим швидше окупається головка для різання фаски. Рівномірні фаски також полегшують наступний крок, незалежно від того, чи деталі надходять до ручних зварювальних апаратів, роботів чи... лазерні зварювальні апарати що залежать від щільного прилягання.
Проста оцінка робіт
Розглянемо приклад цеху, який шліфує підготовку до зварювання 200 деталей на тиждень, витративши близько десяти хвилин на деталь. Це понад 30 годин шліфування щотижня, перш ніж обробити фаски, які виходять нерівними. Якщо головка для скошування переміщує більшість цих деталей до різального столу, зекономлені години близькі до повноцінної роботи, а решта фасок надходять до зварників більш рівномірно. Замініть кількість деталей і хвилини власними цифрами, щоб побачити, де окупиться інвестиція.
Контрольний список скошеного різання
✔ Перелічіть типи скосів, кути та висоту фаски, що вимагаються вашими зварювальними процедурами.
✔ Перевірте товщину ваших найтовстіших скошених деталей на відповідність номінальній товщині верстата під найкрутішим кутом.
✔ Виміряйте, скільки годин на тиждень витрачається на шліфування або фрезерування зварних швів сьогодні.
✔ Підтвердіть автоматичне калібрування головки та програмування фаски в програмному забезпеченні керування.
✔ Виріжте тестові купони та перевірте їх на відповідність вашій процедурі, перш ніж розпочати виробництво.
Вирізання зварювальних фасок за один прохід
Див. характеристики, діапазон фасок та місткість трубки 3D машина для лазерного різання труб, та отримайте безкоштовну цінову пропозицію на основі розмірів ваших труб, товщини пластин та вимог до підготовки зварних швів.
