Какой тип оборудования для резки труб использовать для работы, зависит от требований к трубам:

• Какие темпы производства необходимы?
• Какое конечное состояние требуется от разрезаемой детали?
• Как поставляется исходный материал — произвольной длины или в рулонах?
• Трубы производятся собственными силами или поставляются от стороннего производителя?
• Будет ли трубчатая деталь изготавливаться полностью собственными силами или ее отправят на доработку другому производителю?

Распиловка – один из наиболее универсальных и широко адаптированных способов резки труб. Каждое применение распиловки уникально, но, как правило, распиловка подходит для мелкосерийного производства.

Самым важным моментом при распиловке является применение правильного лезвия к трубе, которую нужно разрезать. Во всех случаях распиловки количество зубьев, необходимое на диске, зависит от количества зубьев, которые контактируют с трубой по максимальной дуге реза. Слишком малое количество зубьев, контактирующих с трубой, ограничивает производительность и вызывает вибрацию. Если слишком много зубьев контактирует с трубкой, то стружка забивается в зубья, что может привести к поломке зубьев или лезвия.

Используются два типа распиловочных станков — холодная пила и ленточная пила.

В принципе, холодная распиловка аналогична токарной и фрезерной обработке. Металл удаляется путем резки положительными граблями. Базовая конструкция полотна для холодной распиловки представляет собой обычную форму зуба, но используются и другие. На толстостенных трубках для разрушения стружки используются специальные фаски. Зона резания охлаждается, чтобы минимизировать размягчение зуба пилы, путем его смазки растворимыми масляными эмульсиями или синтетическим маслом непосредственно в зоне резания. Системы затопления можно использовать для подачи больших количеств охлаждающей жидкости, необходимой для применения в конструкциях с толстыми стенками.

Процесс холодной распиловки адаптирован к различным машинам с разным уровнем производственных возможностей. Пила холодной резки с одной головкой разрезает одну трубку за раз, хотя она может разрезать сразу пучок трубок небольшого диаметра (см. Рисунок 1). Многоголовочные пилы могут иметь до 12 пильных головок и резать трубы на несколько частей.

Преимущества холодной распиловки:

• Холодная распиловка одной головкой обходится относительно недорого.
• Многоголовочные пилы способны обеспечить высокую производительность.
• Режет квадратные и прямоугольные формы, а также круглые.
• Режет как тяжелостенные, так и легкостенные материалы.
• Режет материалы от мягкой до нержавеющей стали.
• Специальные одноголовочные пилы выполняют угловые и косые пропилы.
• Состояние реза хорошее, когда лезвия острые — в результате возникают минимальные заусенцы и искажения.
• Разрезает сразу пучок трубок малого диаметра. Некоторые пилы для холодной резки могут одновременно резать две трубы с внешним диаметром 1,25 дюйма.

Поскольку вся потеря реза превращается в сколы, во время упаковки или вторичных операций могут возникнуть царапины и другие проблемы. Недостатки холодной распиловки:

• Возможно, потребуется операция по очистке трубок.
• На многоголовочных пилах бывает сложно соблюдать допуск по длине.
• На многоголовочных пилах время смены длины деталей и пильных полотен может быть продолжительным, в зависимости от количества используемых пильных головок.
• Необходимость частой заточки лезвий при резке определенных материалов может снизить производительность.
• Когда лезвия затупляются, на срезанном конце возникает большой висячий заусенец.
• Может деформировать очень тонкостенные трубы.

Ленточная пила подходит для резки целых пучков трубок на более короткие отрезки. Он может разрезать на секции большой пучок (до 40 на 40 дюймов) больших толстостенных квадратных и прямоугольных труб. Ни один другой метод не может сделать это так эффективно. Однако во время резки пачек трубы имеют тенденцию смещаться, что приводит к непрямолинейному разрезу. Круглые трубы могут вращаться во время цикла резки, поэтому может потребоваться прихватка одного конца пакета, чтобы предотвратить смещение и вращение труб. Это может занять много времени и быть расточительным.

Ленточная пила имеет ограниченную полезность при резке одной трубы, хотя некоторые специальные ленточные пилы с одной головкой могут резать отдельные трубы под углом. Он наиболее подходит для резки диаметром более 5 дюймов и толстостенных профилей.

Преимущества ленточной пилы:

• Режет целый пучок трубок.
• Выполняет угловые и косые распилы на специальных одноголовочных пилах.

Недостатки ленточной пилы:

• Может потребоваться прихватка одного конца пучка, чтобы предотвратить смещение и вращение трубок.

Поскольку труба вращается, ее длина не может превышать 20 футов. Это ограничение длины может замедлить производительность.

Другой тип токарных станков (карусельный токарный станок) вращает вращающуюся режущую головку вокруг неподвижной трубы (см. Рисунок 3). На вращающуюся головку можно установить до четырех режущих инструментов. Этот тип станка может разрезать деталь и выполнять на ней внутреннюю и внешнюю фаску. Дополнительные адаптеры позволяют снимать внутренние и внешние фаски на задней стороне каждой детали.

Единственное применение токарной резки – это обработка круглых труб. Обычно он используется для резки высокопрочных толстостенных труб для таких компонентов, как вкладыши подшипников (сталь 52100) и баллоны подушек безопасности, а также экзотических материалов, таких как титан и сплавы INCOLOY®, для таких компонентов, как автомобильные оси.

Преимущества токарной резки:

• Режет все типы материалов — мягкую и нержавеющую сталь; алюминий; медь; бронза; и высокопрочные низколегированные стали (HSLA).
• Режет диапазон диаметров — от 0,375 до 8,00 дюйма — и толщины стенок — от 0,020 до 0,500 дюйма.
• Возможность изготовления готовых прецизионных деталей за одну операцию.
• ЧПУ имеется.
• Твердосплавные вставные инструменты облегчают быструю замену.
• В процессе резки используется сухая или мелкодисперсная охлаждающая жидкость, поэтому для охлаждающей жидкости не требуется система фильтрации.

Недостатки токарной резки:

• Полностью автоматизированные системы относительно дороги.
• Время цикла сравнительно медленное.
• Профили, которые можно разрезать, ограничены круглыми трубами.
• Длина трубы должна быть короткой при использовании стандартного метода резки на токарном станке.
• На детали необходимо снять фаску, чтобы избежать искажения внутреннего диаметра.
• Вставки режущего инструмента производят значительное количество стружки.

Роторная резка труб используется в промышленности уже более 50 лет. Первоначально его использовали в производстве алюминиевых труб для резки трубок для кондиционирования воздуха. По мере развития технологии ее использование распространилось на все типы материалов и изделий.

Роторная резка труб включает в себя отрезку круглых трубок с помощью режущего лезвия, которое вращается вокруг диаметра трубы (см. Рисунок 4). Труба удерживается на опорных роликах, в то время как вращающееся режущее лезвие (колесо) вращается при резке трубы.

Поскольку при этом методе не образуются ни прорези, ни сколы, потери материала отсутствуют. Вместо этого материал трубки смещается — прижимается к поверхности каждой стороны режущего лезвия. Вот почему на обрезанном конце трубки образуется небольшой угол. Некоторое количество материала прижимается к внутреннему диаметру трубки и небольшое количество к наружному диаметру, создавая небольшую выпуклость на обрезанном конце трубки.

Этот метод подходит для резки прямых участков длиной от 20 до 25 футов. трубок или для резки бухты трубок, которую можно разматывать и выпрямлять в процессе резки.

Основными областями применения ротационного метода являются изготовление алюминиевых автомобильных линий кондиционирования воздуха, стальных автомобильных линий передачи жидкостей, медных компонентов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и, в некоторой степени, обычных компонентов из углеродистой стали.

Традиционный роторный отрезной станок имеет тенденцию искажать внутренний диаметр трубы. Технологические усовершенствования были разработаны с целью улучшить качество резки и уменьшить искажения внутреннего диаметра.

Преимущества ротационной резки:

• Никаких потерь материала между резами.
• Никаких существенных заусенцев.
• Никаких порезов и сколов не образуется.
• Может быть интегрирован со вторичными операциями, такими как обработка канавок и снятия фасок.
• Возможность достижения высокой производительности при обработке деталей небольшой длины.
• Режет мягкие материалы, такие как алюминий и медь.
• Режет рулонный материал или прямые куски.

Недостатки ротационной резки:

• Может вызвать усталость металла на концах разреза, что может отрицательно сказаться на вторичных операциях.
• Профили, которые можно разрезать, ограничены круглыми трубами.
• Концы трубок не обрезаются под прямым углом. Возникает небольшая фаска на наружном диаметре, а также могут возникнуть внутренние заусенцы и деформация.
• Срок службы инструмента сокращается при резке твердых материалов.

Последовательность резки начинается, когда трубная заготовка фрезерной длины загружается в машину через внешние матрицы обеих инструментальных секций и через оба внутренних пуансона. Толкатель продвигает трубку к регулируемому стопорному пальцу, расположенному за подвижным инструментом. Стопорный палец отрегулирован на длину реза. Когда трубка достигает стопорного механизма или заданной длины, начинается цикл резки. Материал разрезается между неподвижной и подвижной секциями инструментов, аналогично режущему действию ножниц. Метод резки с опорой был разработан в США более 50 лет назад. Станок для резки с опорой оснащен двумя секциями оснастки — стационарной и подвижной. Каждая секция оснастки содержит внутренний пуансон и внешнюю матрицу.

На некотором оборудовании подвижная секция сначала перемещается вертикально, а затем горизонтально. В других случаях подвижная секция выполняет эллиптическую петлю для завершения разреза.

В конце цикла резки подвижная секция возвращается в фиксированное положение, концентрично неподвижной секции, и продвигается следующая труба, которую нужно разрезать. При этом вырезанный сегмент выбрасывается, и процесс повторяется.

Поддерживаемые преимущества резки сдвига:

• Никаких потерь материала между резами.
• Качественный срез, без заусенцев.
• Режет все виды материалов.
• Высокая скорость цикла обработки деталей короче 24 дюймов.
• Долгий срок службы инструмента без необходимости повторной заточки.
• Режет квадратные и прямоугольные формы, а также круглые.
• Режет легкие и толстостенные трубы.

Поддерживаемые недостатки резки сдвига:

• Трубы прокатной длины должны быть очень прямыми.
• Трубы прокатной длины должны иметь минимальный сварной шов по внутреннему диаметру.
• Качество резки зависит от точного соответствия внутреннего и наружного диаметров.

Резка труб лезвием используется уже более 75 лет. Резка двумя лезвиями пришла на смену технологии резки с одним лезвием. Двойное лезвие было разработано для устранения ямочек, которые обычно возникают на конце трубы при резке срезом одним лезвием.

При этом методе трубка удерживается в зажимных плашках. Горизонтальное лезвие делает первоначальный зачистной разрез через часть стенки трубы, так что вертикальное лезвие испытывает меньшее сопротивление и прокалывает стенку трубы без углублений (см. вступительное фото).

Он наиболее подходит для углеродистых и легированных сталей, включая ферритные нержавеющие стали.

Для каждого диаметра трубы требуется свой набор зажимных матриц. Зажимные матрицы закалены и отшлифованы с точными допусками. Они относительно недороги и их можно затачивать, чтобы выдержать до 3 миллионов резов. Четыре секции зажимной матрицы собраны в две секции, что позволяет им открываться и закрываться для подачи и зажима трубок, а также обеспечивать зазор для горизонтальных и вертикальных лезвий.

В процессе резки горизонтальное лезвие удаляет лишь небольшое количество материала, но это необходимо для создания области с надрезом для входа вертикального лезвия. Первоначальное проникновение вертикального лезвия направляет пулю внутрь трубы. Эта пуля сгибается под лезвием и проталкивается через дно трубки.

В зависимости от толщины и диаметра стенки торцевой срез может иметь заусенцы и острые края.

Преимущества резки ножницами с двумя лезвиями:

• Режет квадратные и прямоугольные формы, а также круглые.
• Отрезает трубы из прямых отрезков или из рулонного материала.
• Может быть интегрирован со вторичными операциями.
• Срез квадратный и без искажений.
• Достижимы общие допуски по длине 0,010 дюйма.
• Имеет быстросменную оснастку.
• Может быть интегрирован с загрузчиками пакетов для резки больших объемов.
• Возможна производительность до 7000 резов в час.

Недостатки резки с помощью двух лезвий:

• Диапазон материалов, которые он может резать, ограничен диаметром от 0,125 до 6,50 дюйма. и толщиной стенок от 0,020 до 0,250 дюйма.
• Потери материала происходят при каждом разрезе.
• Невозможно резать аустенитные нержавеющие стали, экзотические сплавы, мягкую медь или алюминий.
• На некоторых размерах присутствуют заусенцы и острые края.

Двумя наиболее широко используемыми лазерными системами являются углекислый газ (CO2) и неодим, взвешенный в кристалле иттрий-алюминиевого граната (Nd:YAG).

Лазеры чаще всего используются для резки сложных деталей труб, которые требуют нескольких последовательных процедур, таких как сверление, штамповка, фрезерование, распиловка и удаление заусенцев. Лазерная резка позволяет выполнить полную обработку детали за одну операцию, на одном станке, с использованием одного инструмента. Последовательные вторичные операции могут быть исключены. Лазерная резка не является эффективным методом производства одного типа профиля, например, только квадратных труб.

Кроме того, лазерная резка хорошо подходит для производства по требованию и мелкосерийного производства, а также когда требуется множество модификаций.

Преимущества лазерной резки:

• Может использоваться практически для всех форм труб.
• Подходит для сложных деталей.
• Подходит для мелкосерийного производства.
• Некоторые второстепенные операции могут быть исключены.
• Качество резки хорошее.

Недостатки лазерной резки:

• Большинство систем относительно дороги по сравнению с другими методами резки. • Серьезное внимание следует уделить всему производственному процессу, включая затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию, а также потенциальную экономию за счет снижения затрат на рабочую силу, погрузочно-разгрузочные работы и вторичные операции, чтобы обеспечить приемлемую окупаемость инвестиций (ROI).
• Неэффективный метод изготовления одного профиля или простой операции.