Coupe des métaux : méthodes, équipements et outils

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La coupe du métal est effectuée pour que la pièce acquière la forme souhaitée. Pour cela, il est nécessaire d'enlever l'excédent. Une telle manipulation est réalisée grâce à l'utilisation de différents outils de coupe sur des machines spéciales. En génie mécanique, la coupe des métaux est très importante. En effet, sans ce processus, ni les voitures ordinaires ni d'autres appareils ne peuvent être fabriqués.

Application de la technologie

La coupe du métal par coupe est pratiquée dans le premier travail d'ébauche et dans les opérations finales, appelées usinages fins. En effet, de telles actions doivent parfois être effectuées, en observant une grande précision: jusqu'à des fractions de micron. Et c'est une très petite valeur.

La coupe des métaux est également pratiquée pour les grandes pièces de machines. Par exemple, pour les rotors de turbines hydrauliques. Le diamètre de leurs roues peut dépasser la barre des 9-10 mètres. De plus, les détails difficiles à voir même au microscope peuvent être coupés. Grâce au traitement, l'élément reçoit la forme et la taille souhaitées, acquiert la qualité de surface requise. La durée de vie du produit dépend de cet indicateur.

Théorie de la coupe

Une telle science étudie la coupe du métal de la même manière. Il est apparu à la fin du XIXe siècle. Jusqu'à présent, ils y sont engagés à la fois en Russie et à l'étranger. Le problème clé est le taux d'enlèvement de copeaux de la machine afin que la durée de vie de l'outil soit maximisée. Il peut sembler à beaucoup qu'atteindre des vitesses élevées n'est pas si difficile. Mais ce n'est pas. Le fait est que la coupe du métal développe de la chaleur. Il chauffe et ramollit l'outil pour le travail, risquant de l'endommager. Il est très important de choisir le bon refroidissement pour la fraise. Mais cela ne résout pas toujours le problème. De plus, cela peut même endommager le métal. Par conséquent, la vitesse de travail dépend en partie de la manière dont la bonne machine a été choisie. Un outil pour couper le métal doit être acheté en tenant compte des propriétés du matériau et de ses propriétés.

Caractéristiques de l'utilisation des machines

Les machines de découpe de métaux sont divisées en types. Ils diffèrent par l'outil utilisé. De plus, la technologie de découpe des métaux avec leur aide est différente. La fraise la plus utilisée. Avec lui, vous pouvez effectuer des opérations de toute complexité. Tous les autres outils en sont soit une modification, soit une combinaison de plusieurs types. Il existe deux modèles de travail les plus courants:

• tournage, lorsque la pièce tourne et que la fraise se déplace lentement le long de son axe;
• planing - ils avancent tous les deuxmouvements.

Les machines dont ils ont besoin sont complètement différentes.

Caractéristiques de la coupe du métal

Comme mentionné précédemment, le processus en question peut se produire de manière atypique. Et il existe différentes manières de traiter les métaux par découpe, pour lesquelles l'utilisation de tel ou tel équipement est prévue.

En plus du tournage et du rabotage, le fraisage et le meulage sont des méthodes de travail courantes. Cependant, la première méthode est la plus populaire. Le traitement mécanique des métaux par coupe par diverses méthodes a beaucoup en commun avec l'affûtage. Par conséquent, si vous apprenez cette méthode, il n'y aura certainement aucun problème avec le reste à l'avenir. Et tout sera très simple en termes de travail. Vous trouverez ci-dessous les caractéristiques d'utilisation de différents types de machines.

Application de tours

L'équipement de coupe varie. L'un des principaux types de machines-outils est un tour. Son utilisation est pratiquée depuis l'Antiquité. Ensuite, il était alimenté par des dispositifs à corde comme un arc pour le tir. Dans un domaine comme la découpe des métaux, le tournage est actuellement utilisé pour fabriquer des pièces de machines. De plus, cela est fait avec tant de précision et de rapidité qu'il ne sera pas possible d'atteindre de tels objectifs mécaniquement.

La base de ce type de machine est le lit. La pièce doit être serrée entre les centres de la poupée mobile et de la poupée fixe ou dans le mandrin. Renforcer la fraise dans le support. Réglez à l'aide d'un boîtier spécial, rappelant celui d'une automobile, la vitesse de rotation requise pour la coupe. Sur l'instrumentil y a un rouleau de roulement qui entre en mouvement et déplace l'étrier avec la fraise. Si, en plus, il y a une vis mère, la coupe peut être effectuée à l'aide d'une telle machine. Lorsqu'il y a une tête pivotante au lieu d'une poupée mobile, l'outil est appelé tour à tourelle. Une telle machine de découpe peut effectuer différents types de travaux. Pour le traitement de produits de grand diamètre, des outils tels qu'un appareil de tournage frontal ou de tournage rotatif sont utilisés. Il en existe d'autres types.

Améliore la durée de vie du tour

Les spécialistes travaillent constamment pour trouver des matériaux appropriés qui peuvent augmenter la durabilité des outils de travail pour la coupe des métaux. Auparavant, les machines-outils étaient fabriquées à base d'aciers au carbone simples, qui avaient une composition chimique simple. Après cela, des matériaux à haute teneur en tungstène ont commencé à être utilisés. Avec leur aide, il était possible de couper les métaux beaucoup plus rapidement. Par conséquent, ils ont commencé à être appelés à coupe rapide. Cependant, au fil du temps, ils ont également cessé de satisfaire les spécialistes du domaine de l'ingénierie mécanique.

Ensuite, ils ont été remplacés lors de la création de machines-outils avec des alliages durs d'une classe spéciale, capables de conserver leur résistance même à des températures allant jusqu'à 100 degrés. Ces dernières années, le processus, basé sur la découpe du métal, est devenu encore plus simple. Ceci a été réalisé grâce à l'utilisation de matériaux offrant une résistance maximale aux températures élevées. En fonction de la dureté initiale de la pièce, telle qu'une fraise, ainsi que du type de travail, elle peut être traitée à la vitesse souhaitée,qui est réglementé au moyen d'une boîte spéciale.

Le fraisage comme type de traitement des métaux

Cette méthode de travail est assez répandue et assez performante. Il est réalisé à l'aide d'une fraiseuse spéciale. Les machines CNC (Computer Numerical Control) sont de plus en plus utilisées. Selon l'emplacement de l'étrier, ils sont divisés en plusieurs types:

• vertical;
• horizontale;
• portail;
• longitudinale;
• fraisage d'engrenages;
• multibroche;
• monobroche et autres.

Les spécialistes de la fabrication d'équipements de ce type l'améliorent constamment afin d'augmenter la productivité du traitement des métaux. Le matériau des machines change constamment et sa conception change également. Comme une fraise lors du rabotage, une fraise effectue des actions similaires. Mais en même temps, il combine plusieurs de ses types. Et sera plus productif. De ce fait, le fraisage est nettement supérieur au rabotage et le remplace progressivement dans la production.

Caractéristiques de meulage

Les machines pour ce type de traitement sont utilisées pour le meulage de l'intérieur et de l'extérieur de surfaces rondes, de différents plans, d'usinage sans centre, de filetages, d'engrenages, etc. Un tel outil pour les métaux appartient à la catégorie des plus productifs. En plus d'une machine spéciale, il existe un autre appareil. Il s'agit d'une meule qui comprend un grandle nombre de petits éléments coupants. Ils sont à leur tour attachés avec un dispositif de reliure spécial. Et chaque particule en elle-même est un cutter. Comme vous pouvez le constater, nous avons couvert les équipements de traitement des métaux. Ci-dessous, nous nous familiariserons avec des techniques plus modernes qui permettent de le couper.

Caractéristiques de la technologie de coupage plasma

Il existe plusieurs techniques utilisées pour les métaux à faible teneur en carbone. Mais la découpe au plasma est considérée comme l'une des plus productives. Par conséquent, il convient de s'attarder plus en détail sur ses caractéristiques et ses avantages. La technologie des procédés évolue rapidement et constamment. La découpe au plasma des métaux est largement utilisée dans divers domaines industriels: de la construction de maisons à la construction mécanique. Avec la méthode oxygène-gaz, elle est considérée comme assez prometteuse.

Principaux avantages

La méthode de coupage plasma des métaux présente un grand nombre d'avantages. L'un d'eux est la vitesse de travail. Le plus souvent, les ébauches à découper ont une épaisseur allant jusqu'à 25 mm. Dans ce cas, la vitesse de leur traitement est d'environ deux fois et même plus que lors de l'utilisation de l'oxycoupage. Et il convient d'ajouter qu'avec une diminution notable de l'épaisseur de la tôle, elle peut la dépasser de 12 fois. Cet avantage peut augmenter considérablement la productivité et gagner du temps.

Un autre avantage de la méthode est la vitesse de gravure élevée et de haute qualité. Cette caractéristique est très importante lors de la coupeproduits métalliques. Avec la méthode plasma, il est d'environ 2 secondes. A titre de comparaison: coupage au gaz avec de l'oxygène - 30, respectivement, soumis à une température de 1 000 degrés au moins. La courte interaction de l'outil avec le métal est bonne, tout d'abord, car en quelques secondes, le matériau n'aura pas le temps de se déformer, comme cela peut arriver dans un autre cas.

Un autre avantage incontestable de la méthode au plasma est la quantité minimale de tartre pendant le fonctionnement. Il peut être facilement retiré. Les systèmes de coupe sont également faciles à utiliser et permettent d'obtenir la bonne hauteur d'outil et une bonne vitesse.

Économiser du temps et de l'argent

La découpe au plasma implique également la découpe de plusieurs feuilles en même temps, ce qui permet de gagner beaucoup de temps. Avec cette méthode, différents types de matériaux peuvent être traités:

• aluminium;
• acier inoxydable;
• cuivre et plus.

Il est impossible de ne pas noter la sécurité d'utilisation des systèmes plasma. Ils n'utilisent pas de gaz combustibles, ouvrent le feu et ne dégagent pas beaucoup de chaleur. Tout cela réduit considérablement les risques éventuels pour les utilisateurs lorsqu'ils travaillent avec des métaux chauds. La zone affectée par la chaleur n'est que de 2 millimètres.

Toutes les caractéristiques du coupage plasma ont un effet positif sur le coût du recyclage des matériaux. Les travaux sont effectués qualitativement, rapidement et universellement. À de nombreuses fins, ces avantages sont plus préférables que d'autres.

Caractéristiques du laserméthode

Aujourd'hui, de nombreuses technologies ont été introduites dans le domaine du traitement des produits métalliques. Ils peuvent grandement faciliter le travail des concepteurs, constructeurs et autres professionnels dont le travail est en quelque sorte lié à ce processus. La découpe laser est actuellement considérée comme la plus avancée. Il vous permet d'obtenir de grandes opportunités dans la fabrication de produits métalliques en termes de conception et de configurations diverses.

Une technique aussi prometteuse est assez jeune, mais déjà largement diffusée. La découpe au laser du métal est réalisée au moyen d'installations spéciales ciblées et techniquement puissantes. Ils se caractérisent par une concentration de faisceau élevée. Et ils sont capables de couper non seulement l'aluminium ou le cuivre, mais aussi le bois et d'autres matériaux.

Description de la méthode

Avec cette méthode de découpe, des oxydes apparaissent à la surface du métal. Ils augmentent le processus d'absorption d'énergie et sont capables de maintenir la température jusqu'au point de fusion. Au point de contact, le faisceau laser crée des valeurs de température maximales, à la suite desquelles le matériau commence à fondre. Mais en dehors de la zone spécifiée, il ne fait que chauffer. Parallèlement à cela, un gaz actif est fourni, le plus souvent c'est de l'oxygène. Il souffle les produits de combustion et permet d'augmenter considérablement la vitesse de coupe. L'oxygène chauffe plusieurs couches en éliminant le métal liquide et les oxydes.

Tout cela se produit alors que le matériau n'est pas coupé sur toute sa profondeur. Après tout, un jet de gaz à proximité des lignes de séparation est capable de le refroidir activement. Une petite zone affectée par la chaleur peutassurer la création de bords parallèles à de petites distances les uns des autres (environ 0,2 mm). Très souvent, pour atteindre l'une ou l'autre précision lors de l'opération de coupe, il devient nécessaire d'introduire une commande automatisée au moyen d'un ordinateur. Dans de tels cas, vous pouvez programmer la création d'un produit fini.

Pour la découpe laser de tôles, on utilise le plus souvent des équipements basés sur des outils à semi-conducteurs et à gaz. Dans ce cas, la coupe du matériau est parfaitement régulière. Aucune coupe mécanique des métaux ne peut fournir une telle précision, en tenant compte d'une exécution rapide et avec un minimum de déchets. Fondamentalement, pour le traitement de la tôle, des dispositifs basés sur des lasers à gaz et à solide sont utilisés. La découpe laser du métal sera parfaitement uniforme. Il se révélera sans les déformations présentes lors d'une coupe mécanique. De plus, la technologie de découpe laser permet une grande précision de travail, un minimum de déchets et des délais d'exécution rapides.

Avantages de la méthode

La découpe au laser est l'une des plus demandées sur le marché de la découpe de produits métalliques. Il a rendu le travail avec des matériaux en carbure beaucoup plus facile. Après tout, ils sont assez complexes en termes de traitement et peuvent souvent s'aggraver après de telles manipulations. Idéal pour la découpe laser:

• acier;
• métaux non ferreux;
• alliages d'aluminium.

Des feuilles épaisses aussibeaucoup mieux traité. Il sera plus facile de travailler avec des formes complexes de pièces métalliques et de faire des trous dans des matériaux très durs avec un petit diamètre. Ici, côté géométrie, vous pouvez laisser libre cours à votre imagination. Le système peut être automatisé. Pour ce faire, il suffit de créer un fichier spécial avec un programme donné sur un ordinateur. Il n'y aura aucun effet mécanique sur le métal - c'est également important. Les avantages suivants ont également été observés avec le traitement au laser:

• Capacité à créer des contours de coupe complexes.
• Presque toutes les tôles peuvent être usinées, quelles que soient leurs propriétés thermiques.
• Travail de haute précision.
• La coupe est possible même sur des matériaux facilement déformables et pas trop durs.
• Productivité élevée grâce à une puissance laser élevée.
• Si la surface doit être lisse, il est préférable d'utiliser un faisceau focalisé à puissance réglable.

Méthode au gaz

Considérons une méthode assez courante pour influencer le métal, qui est activement utilisée depuis de nombreuses années. Il s'agit de l'oxycoupage. Il est assez populaire et rentable. D'une autre manière, il est également appelé oxygène, car dans ce cas, le processus d'influence sur le métal est de nature thermique. Il y a un courant d'oxygène après la fin des travaux et élimine les restes d'oxyde liquide. Pour commencer, le bord supérieur de la pièce est chauffé. Selon la composition chimique du matériau (par exemple, l'acier), sa température d'inflammation peut varier de 1 000 à 1 200 degrés.

Coupe de gaz peutêtre appliqué à l'acier moyennement allié, faiblement allié ou au carbone. L'épaisseur de la tôle ou autre produit doit être au maximum de 300 millimètres. La méthode gaz-oxygène du traitement des métaux a ses avantages:

• Faibles coûts de traitement.
• Il n'est pas nécessaire de travailler avec le bord une fois la procédure terminée.
• Disponibilité de la coupe droite et diagonale des produits sous différents angles.
• Des tôles épaisses peuvent être utilisées.

Y a-t-il une norme de travail ?

Beaucoup se demandent si la découpe des métaux respecte les normes GOST ou d'autres normes concernant l'exécution du traitement structurel. Ainsi, selon les règles et critères existants, un tel processus a ses propres tâches. Tout d'abord, les détails doivent être donnés l'une ou l'autre configuration et dimensions. Ceci est requis par la documentation technologique utilisée. Par exemple, un projet approuvé pour la construction d'un objet. De plus, la surface à traiter doit toujours être propre selon les normes acceptées. Les GOST répertorient les méthodes mécaniques de coupe des métaux, notamment le tournage, le perçage, le fraisage, ainsi que le rainurage et le brochage. Le traitement final des produits est également indiqué. Chaque type de traitement mécanique des métaux correspond non seulement à certains équipements, mais également à un numéro de série.

Comme nous l'avons vu, il existe de nombreux moyens de traitement mécanique et automatisé des produits afin de les couper. Tout cela est largement utilisé dans la construction, l'ingénierie,réparation et autres domaines. Les méthodes sont constamment améliorées et complétées par de nouvelles, des équipements modernes sont créés, ce qui simplifie à chaque fois le processus.