Железо и сплавы на его основе занимают ведущее место по использованию в промышленности по сравнению с другими металлами. Железо часто встречается в природе — это второй по массе содержания в земной коре металл после алюминия.
В процессе выплавки из руды металл отделяется от пустой породы, но сохраняет некоторое количество примесей, в том числе до 6% углерода. Углерод придает металлу твердость, но уменьшает вязкость и пластичность. Для уменьшения хрупкости при повторной переплавке снижают содержание углерода. В результате получают сталь, состав которой содержит углерод не более, чем на 2,14%.
Сталь обладает высокой прочностью, упругостью, выносливостью при растяжении, хорошей теплопроводностью, что делает возможным ее эффективное применение в различных сферах промышленности. При этом одним из существенных ограничений, присущим стали как железосодержащему сплаву, остается подверженность коррозии. При взаимодействии с кислородом железо образует оксид в виде ржавчины, нарушающей твердость структуры металла. Для предотвращения коррозионных изменений сталь дополнительно легируется хромом.
Добавка хрома способствует образованию на поверхности детали нерастворимой оксидной пленки, защищающей сталь от воздействия внешней среды. Такая сталь называется нержавеющей. Содержание углерода в нержавеющей стали менее 1,2%.
К основным эксплуатационным свойствам нержавеющей стали можно отнести:
- Высокое сопротивление коррозии, возможность применения в агрессивных средах;
- Долговечность, длительное сохранение своих качеств;
- Прочность, устойчивость к физическим нагрузкам, сопротивление деформации;
- Термостойкость, сохранение размеров и формы при перепадах температуры;
- Пластичность, возможность применения различных способов обработки.
- Экологичность, чистота поверхности за счет отсутствия поверхностного окисления.
Нержавеющая сталь применяется для производства оборудования и конструкций, функционирующих в условиях высокой влажности или влияния других агрессивных сред. Различные виды нержавеющей стали востребованы в высокотехнологичных отраслях промышленности — авиакосмической, химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной, в машиностроении, производстве точных приборов, энергетике, строительстве. Широко используются изделия из нержавеющей стали и в повседневной жизни — это посуда, кухонное и торговое оборудование, детали бытовой техники, рекламные и декоративные элементы.
Лазерная резка как способ обработки нержавеющей стали
Свойства металла влияют на выбор способа его обработки. В производстве деталей из нержавеющей стали часто возникает потребность в резке листового и профильного проката. Твердость стали затрудняет ее механическую обработку, которая требует больших усилий и времени, поэтому предпочтение чаще отдается термическим способам раскроя. Рациональным техническим решением является применение лазерной резки.
Лазерная резка проводится на специальном станке, оснащенном лазерной установкой. Сфокусированный лазерный луч высокой мощности производит мгновенный нагрев и меняет структуру металла путем сильного термического воздействия, разделяя части заготовки. Одновременно подается струя газа, которая очищает и охлаждает кромку реза. Использование метода лазерной резки позволяет:
- быстро производить раскрой материала;
- получать высокую точность реза;
- достигать высокого качества и чистоты кромки;
- избежать дополнительной зачистки готовых изделий;
- воздействовать на обрабатываемую поверхность бесконтактно;
- создавать изделия сложной конфигурации;
- уменьшить себестоимость производства деталей за счет повышения производительности.
Особенности резки нержавеющей стали
Нержавеющая сталь обладает относительно низкой теплопроводностью, что делает ее одним из наиболее пригодных для лазерной резки материалов. Тепловая энергия луча концентрируется в области его вхождения, не рассеиваясь по объему заготовки, что обеспечивает качество обработки.
Важным моментом является выбор газовой среды, в которой производится процедура лазерного резания нержавеющей стали.
Как правило, стали с более высоким содержанием углерода, чем в нержавейке, обрабатываются лазерным лучом в сочетании с потоком кислорода. При нагреве металл вступает с кислородом в реакцию окисления, сопровождающуюся выделением значительного количества тепла, что дополнительно увеличивает нагрев и, как следствие, скорость и глубину резки.
Условия меняются, если речь идёт о нержавеющей стали. При обработке нержавеющей стали необходимо сохранить ее основное свойство — способность противостоять коррозии. Тонкая защитная пленка хромовых окислов в области реза может разрушиться при взаимодействии с кислородом, металл подвергается риску потерять антикоррозийные характеристики.
Для того чтобы не испортить защитные свойства поверхности при резке нержавеющей стали вместо кислорода используются инертные газы (гелий, аргон) или более экономичный условно инертный азот. Инертные газы не вступают в химические реакции с металлом и, вытесняя воздух из области воздействия лазера, обеспечивают максимальное сохранение исходных свойств металла.
Отсутствие кислородной экзотермической реакции несколько снижает температурные параметры и проникающую способность луча. Лазерная резка используется для раскроя листового металла из нержавеющей стали толщиной до 10 мм и неприменима для более толстых заготовок.
Рекомендуем почитать
