Работа с металлом после огневой резки

Поверхность, полученная после газовой или плазменной резки, представляет собой сложный для последующей механической обработки объект, требующий особого подхода. Основная трудность кроется в присутствии двух разнородных слоев: внешней окалины и внутренней зоны термического влияния.

Окалина, продукт интенсивного окисления, отличается высокой абразивностью и неоднородной толщиной, которая может достигать 0,3-0,5 миллиметра. Под этим хрупким, но губительным для режущего инструмента слоем скрывается зона, где структура металла была изменена под действием тепла, что привело к значительным колебаниям твердости, иногда на 20-30 единиц HRC в сравнении с основным материалом.

Это состояние создает условия для вибраций, ускоренного износа пластин и получения неудовлетворительного качества кромки.

Первый проход режущим инструментом по такому участку является определяющим для успеха всей последующей операции. Глубина резания на этом этапе обязана быть строго больше суммарной толщины дефектного слоя.

На практике для большинства конструкционных сталей, таких как Ст3 или С235, минимальная величина снимаемого материала составляет 2-3 миллиметра. При обработке более прочных марок, скажем, 09Г2С или Hardox 450, этот припуск разумно увеличить до 3,5-5 миллиметров.

Подобный запас гарантирует, что резец или фреза будут взаимодействовать не с окалиной, а с цельным, хотя и измененным, металлом, что многократно повышает стабильность процесса.

Выбор инструмента для первоначального прохода не менее критичен. Для подобных черновых работ оптимальны твердые сплавы с повышенной ударной вязкостью, часто обозначаемые как группы M или S по классификации ISO.

Геометрия пластины должна быть рассчитана на работу с прерывистым резанием, с положительными передними углами для снижения усилий и прочной режущей кромкой с фаской. Скорость резания на первом этапе сознательно занижают относительно рекомендаций для чистовой обработки на 30-40 процентов, устанавливая ее в диапазоне 80-120 метров в минуту для обычных углеродистых сплавов.

Подачу же, напротив, поддерживают на достаточном уровне, порядка 0,2-0,35 миллиметра на зуб для торцевого инструмента, чтобы обеспечить эффективное врезание и отвод тепла.

Стратегия удаления всего дефектного объема за один проход является предпочтительной, но не всегда выполнимой из-за ограничений станка или габаритов заготовки. В подобных ситуациях применяют двухэтапный метод.

Первый проход выполняют на рассчитанную глубину, уничтожающую основной массив окалины и захватывающую верхнюю часть зоны термического влияния. После этого заготовку стоит подвергнуть контролю, визуально оценив обработанную полосу.

Если на ней остаются вкрапления оксидов или явные цветовые побежалости, второй проход с глубиной 1-1,5 миллиметра обязателен. Данный способ позволяет окончательно выйти на чистый, однородный металл, подготовив площадку для последующих операций фрезерования или строгания с обычными режимами.

Работа с легированными конструкционными материалами, содержащими хром, молибден или ванадий, требует еще более внимательного планирования. Зона термического воздействия в них может проявлять признаки закалки с образованием твердых и хрупких структур мартенситного типа.

Для таких сталей, например 40Х или 30ХГСА, глубина первого прохода часто определяется не только толщиной окалины, но и необходимостью снять весь закаленный слой, который может простираться на 2-4 миллиметра вглубь. Здесь рекомендуется применение инструмента с износостойкими покрытиями, такими как AlTiN, которые хорошо противостоят абразивному износу и высоким температурам.

Параметры резания требуют постоянной корректировки по ходу операции. Начальные установки по скорости и подаче служат лишь точкой отсчета.

Если в процессе слышен неравномерный, рычащий звук или наблюдаются видимые колебания стружки, это верный признак работы по неоднородной твердости. Реакцией должно стать небольшое увеличение подачи при неизменной скорости, что часто помогает инструменту стабильнее врезаться и преодолевать локальные твердые участки.

Обратная ситуация, появление сильного искрения или изменение цвета стружки на фиолетовый или темно-синий, сигнализирует о перегреве и требует снижения скорости вращения шпинделя.

Финишный этап подготовки кромки после удаления дефектного слоя связан с обеспечением необходимого качества поверхности для сварки или монтажа. После черновых проходов на поверхности часто остаются риски или небольшие волны.

Для их устранения применяют чистовое фрезерование или шлифование. При механической обработке достаточно снять еще 0,5-1 миллиметр металла на повышенных скоростях, около 180-220 метров в минуту, но с минимальной подачей.

Это позволит добиться шероховатости, соответствующей Ra 3,2-6,3 мкм, что вполне достаточно для большинства строительных и машиностроительных конструкций. Соблюдение описанной последовательности действий и внимательный подбор исходных режимов превращают сложную задачу обработки резаной кромки в предсказуемый и управляемый технологический процесс, сохраняющий ресурс оборудования и обеспечивающий высокое качество конечного изделия.