Cięcie stali – Przewodnik po technikach i metodach cięcia

Cięcie stali, zwane również obróbką skrawaniem, to kluczowy proces produkcyjny, który kształtuje materiały metalowe w różne komponenty i produkty. Wymaga dokładności i wydajności, aby został wykonany prawidłowo, dlatego warto go powierzyć ekspertom.

Czym jest stal?

Stal to stop żelaza, węgla i innych pierwiastków, który cechuje wysoka wytrzymałość i odporność na pękanie. Te dwa pierwiastki odgrywają kluczową rolę w określaniu właściwości stali. Żelazo jest miękkie i ciągliwe, natomiast węgiel znacznie zwiększa wytrzymałość i twardość żelaza. Zbyt duża ilość węgla może sprawić, że stal stanie się krucha i mniej ciągliwa.

Rodzaje stali

Najpopularniejsze gatunki stali klasyfikowane według jej składu obejmują:

• stal węglową
• stal nierdzewną
• stal stopową
• stal narzędziową

Właściwości stali

Każdy rodzaj stali ma unikalne właściwości, które wpływają na jej działanie. Właściwości stali można zmieniać w zależności od włączenia innych pierwiastków i zastosowania obróbki cieplnej.

Podstawowe właściwości stali obejmują:

• wytrzymałość – stal to mocny metal, który zachowuje swoją wytrzymałość nawet pod dużymi obciążeniami, dzięki czemu zapewnia doskonałą integralność strukturalną i nośność. Wytrzymuje uderzenia bez pękania. Idealnie nadaje się do zastosowań, w których najważniejsza jest trwałość, np. podczas budowy solidnych konstrukcji.
• ciągliwość – materiał można łatwo kształtować i formować bez pękania.
• kowalność – stal można formować w różne kształty bez ryzyka pęknięcia poprzez kucie lub walcowanie na cienkie arkusze.
• twardość – stal można hartować w celu zwiększenia jej twardości, co z kolei wpływa na większą odporność na zużycie, ścieranie i odkształcenia. Hartowność materiału określa, jak łatwo dany materiał można utwardzić poprzez obróbkę cieplną.
• odporność na korozję – niektóre gatunki stali, zwłaszcza stal nierdzewna charakteryzują się doskonałą odpornością na korozję i utlenianie. Jest to wynikiem obecności pierwiastków stopowych, takich jak chrom. Aby zabezpieczyć się przed korozją, możesz użyć stali nierdzewnej lub ocynkowanej, tytanu, aluminium, stali odpornej na warunki atmosferyczne.
• odporność na ciepło – niektóre rodzaje stali zachowują swoje właściwości, nawet w wysokich temperaturach.
• spawalność – wysoce spawalna, co pozwala na łączenie elementów stalowych za pomocą różnych procesów spawalniczych.

Zastosowanie stali

Stal to wszechstronny materiał używany w niezliczonych zastosowaniach produkcyjnych. Precyzja kształtowania pozwala na jej zastosowanie w przemyśle lotniczym i kosmicznym, przemyśle motoryzacyjnym, budownictwie i infrastrukturze, produkcji urządzeń medycznych, przemyśle elektronicznym i elektrycznym.

Typowe zastosowania stali obejmują:

• zastosowania konstrukcyjne (słupki konstrukcyjne, belki, komponenty do tuneli i mostów)
• komponenty samochodowe (rury wydechowe, podwozia, elementy silnika)
• elementy samolotu (silniki, podwozia, łopatki turbin)
• rurociągi
• koła zębate
• wały
• narzędzie chirurgiczne
• przybory kuchenne
• narzędzia do cięcia i wiercenia
• części maszyn
• złącza, radiatory

Czym ciąć stal? Metody cięcia stali

Cięcie metalu to proces obróbki polegający na usuwaniu materiału, nadaniu mu określonego kształtu i przekształceniu go w produkt końcowy. Istnieje wiele metod cięcia metali, zaczynając od podstawowych narzędzi ręcznych, takich jak piły do metalu, dłuta lub nożyce do metalu, po zaawansowane, nowoczesne procesy technologiczne, takie jak: cięcie strumieniem wody WaterJet, cięcie laserem, cięcie plazmą czy cięcie tlenowe. Wybierając odpowiednią metodę cięcia należy wziąć pod uwagę zastosowanie, wymaganą prędkość i grubość ciętej blachy stalowej lub arkusza. Dostępne procesy technologiczne charakteryzują się unikalnymi możliwościami i ograniczeniami, pozwalają jednak uzyskać elementy stalowe o określonych wymiarach i parametrach.

W naszym artykule omówimy szczegółowo trzy różne rodzaje procesu cięcia metali, w tym cięcie stali wodą, precyzyjne wycinanie laserowe oraz plazmowe cięcie metalu.

Wady i zalety różnych metod cięcia stali

Każda metoda ma swoje zalety i ograniczenia, a wybór technologii cięcia ostatecznie zależy od konkretnych potrzeb projektu. Wybór najlepszej technologii do cięcia stali zależy od kilku czynników, takich jak:

• grubość stali
• wymagania dotyczące precyzji i jakości krawędzi
• ocena kosztów
• wielkość produkcji 
• operacje wtórne (czy akceptujesz obróbkę wtórną?)

Cięcie wodą stali

WaterJet to nowoczesna technologia, która jest jedną z najpopularniejszych metod cięcia stali. Może być używana do obróbki stali o różnej grubości, od cienkich blach do grubych płyt. Cięcie wodą pozwala ciąć stal w różne kształty, w tym zaokrąglone, kwadratowe, prostokątne i o złożonej geometrii. Jest to nietermiczna metoda obróbki stali,  w której strumień wody o dużej prędkości i materiał ścierny stopniowo erodują metal.

Rodzaje cięcia wodą

Wyróżniamy dwa główne rodzaje cięcia wodą:

• cięcie strumieniem czystej wody – to hydrodynamiczne cięcie metalu, które do obróbki wykorzystuje wyłącznie wodę pod ekstremalnie wysokim ciśnieniem. Wysoka prędkość przecina materiał bez wytwarzania ciepła.
• cięcie strumieniem wody ściernej (cięcie abrazyjne) – strumień wody mieszany jest z dodatkiem ścierniwa w celu wytworzenia dużej siły tnącej. Ten rodzaj jest odpowiedni dla twardszych materiałów, takich jak stal, tytan lub granit.

Proces cięcia stali strumieniem wody

Cięcie wodą polega na wykorzystaniu silnie skoncentrowanego strumienia wody o bardzo wysokim ciśnieniu lub wody z dodatkiem domieszki ściernej do erozji oraz szybkiego cięcia stali. Woda wtłoczona jest przez małą dyszę z ekstremalnie dużą prędkością, która osiąga prędkość naddźwiękową, przecinając stal. Proces gwarantuje wysoką precyzję i gładkie krawędzie. Dodatnie cząstek ściernych sprawia, że proces zyskuje dodatkową siłę cięcia, co jest szczególnie istotne w przypadku twardszych materiałów, takich jak stal.

Jaką grubość można ciąć strumieniem wody?

Dzięki wieloosiowej głowicy tnącej, technologia WaterJet pozwala na tworzenie skomplikowanych kształtów i wzorów. Proces pozwala obsługiwać zarówno operacje na małą, jak i na dużą skalę. Cięcie wodą to bardzo dobry wybór w przypadku stali nierdzewnej, szczególnie jeżeli chodzi o grubsze materiały. W większości zastosowań przemysłowych poziom ciśnienia dla cięcia strumieniem wody mieści się w przedziale od 40 000 do 90 000 PSI. W przypadku twardszych i grubszych metali wymagane jest wyższe ciśnienie. Praktyczny limit cięcia strumieniem wody wynosi około 15 – 20 cm. Przy ustawieniu odpowiednich parametrów i użycia materiału ściernego, urządzenia do cięcia strumieniem wody nadają się również do obróbki grubszych materiałów.

Główne zalety cięcia wodnego

• brak stref wpływu ciepła (HAZ)  – w przeciwieństwie do konwencjonalnych przecinarek do stali, cięcie wodą zapobiega przegrzaniu się stali, dzięki czemu przedmioty obrabiane są chronione przed zmianami fizycznymi, zachowując swoją integralność.
• najwyższa jakość krawędzi – technika zapewnia gładką i nieskazitelną krawędź, wolną od wad strukturalnych lub odkształceń, deformacji i innych uszkodzeń cieplnych.
• eliminuje potrzebę obróbki wtórnej – brak stref termicznych eliminuje potrzebę obróbki wtórnej. Powierzchnia nie wymaga dalszego wykończenia.
• wysoka precyzja i dokładność cięcia – precyzyjne dostosowanie kąta, po jakim strumień uderza w obrabiany przedmiot pozwala uzyskać skomplikowane wzory o doskonałej jakości krawędzi. Standardowa tolerancja cięcia technologią Water Jet to: 0,01 mm lub 0,1 mm.
• minimalizuje straty materiału – wąska szczelina minimalizuje ilość materiału usuwanego podczas cięcia. Części mogą być ściśle zagnieżdżone lub cięte wspólną linią, co maksymalizuje wykorzystanie surowca. To niezwykle ekologiczne rozwiązanie w przemyśle stalowym.
• nie wytwarza toksycznych odpadów ani oparów  – wybór metody WaterJet jest przyjazny dla środowiska, ponieważ generuje ona mniej odpadów podczas obróbki. Wąska szczelina zmywa materiał podczas cięcia. Jest to obróbka bezpyłowa, która nie generuje żadnych toksycznych oparów ani gazów.
• możliwość cięcia praktycznie wszystkich materiałów – technologia kompatybilna z szeroką gamą materiałów o różnej grubości.

Zastosowanie technologii cięcia strumieniem wody

Technologia WaterJet to wszechstronna i korzystna metoda obróbki stali wykorzystywana w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, wytwórczym, morskim, budowlanym, zastosowaniach produkcyjnych czy medycznych. Umożliwia wycinanie skomplikowanych form i wzorów w twardych, miękkich, grubych i cienkich materiałach o różnych fakturach z tą samą precyzją i jakością. Pozwala tworzyć elementy konstrukcyjne, kolumny, belki, łopatki turbin, urządzenia medyczne, implanty, narzędzia chirurgiczne, części łodzi, włazy, części maszyn, części samochodowe, urządzenia gospodarstwa domowego.

Cięcie laserem stali

Cięcie laserowe stali jest procesem bezkontaktowym, który polega na stopieniu obrabianego materiału w celu uzyskania wąskiego i precyzyjnego cięcia. Wiązka lasera jest skoncentrowana i skupiana przez soczewkę na powierzchni metalu, co powoduje jej stopienie i odparowanie pod wpływem ciepła. Jest to rodzaj obróbki termicznej, która umożliwia tworzenie bardzo drobnych detali i skomplikowanych geometrii przy zachowaniu wąskich tolerancji wymiarowych. Nie musisz się martwić o powstawanie wiórów. Technologia cięcia laserem stali nierdzewnej pozostawia czyste krawędzie tnące. Cięcie laserowe blach wymaga chłodzenia. Wszelkie pozostałości po obróbce są usuwane. Zdarza się, że laserowe cięcie metalu wymaga obróbki końcowej, która obejmuje gratowanie lub nakładanie powłok ochronnych. Cięcie laserem stali sprawdza się w obróbce różnych rodzajów stali, w tym stali nierdzewnej i stali węglowej.

Rodzaje laserów stosowanych w cięciu metali

W cięciu metali stosuje się trzy główne rodzaje laserów:

• Lasery CO2
• Lasery światłowodowe
• Lasery neodymowe (ND) i neodymowo-ytrowo-aluminiowo-granatowe (ND:YAG)

Przygotowanie stali do usługi cięcia laserem

Wybór odpowiedniej metody obróbki stali jest równie ważny, jak przygotowanie jej do cięcia. Oto kilka kluczowych czynności, które warto wziąć pod uwagę podczas przygotowania stali do cięcia laserem:

• upewnij się, że dany projekt jest kompatybilny z możliwościami plotera laserowego
• oczyść metal z kurzu, tłuszczu, rdzy i  innych zanieczyszczeń, które mogłyby zakłócić działanie wiązki laserowej (może to bezpośrednio wpłynąć na jakość i szybkość cięcia)
• sprawdź, czy urządzenie jest prawidłowo skalibrowane do obrabianego materiału
• zachowaj wszelkie niezbędne środki bezpieczeństwa i higieny pracy

Podczas cięcia metalu laserem należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych czynników, takich jak:

• rodzaj i grubość materiału – wpływa na wymagania dotyczące mocy oraz decyduje o wydajności i jakości obróbki laserem)
• moc i typ lasera – wybór odpowiedniego lasera (CO2 lub światłowodowy) pozwala skutecznie stopić obrabiany materiał. Wybór odpowiedniej mocy jest kluczowy, ponieważ większa moc może spowodować nadmierne stopienie lub odkształcenie obrabianych przedmiotów.
• prędkość cięcia – odpowiednie ustawienie parametrów mocy i prędkości cięcia wpływa bezpośrednio na efekt cięcia i wydajność. Większe prędkości mogą generować więcej ciepła, co w efekcie może negatywnie wpłynąć na jakość krawędzi, konieczność obróbki wtórnej lub skutkować niekompletnymi cięciami.
• gaz wspomagający (tlen lub azot)

Rodzaje metali nadających się do obróbki laserowej

Technologia cięcia laserem pozwala na obróbkę różnego rodzaju metali, w tym stali węglowej, stali krzemowej, stali nierdzewnej, stopów aluminium i stopów tytanu. Materiały mają różne wymagania dla maszyn do cięcia laserem.

Materiały o wysokim stopniu odbicia (tzw. materiały odblaskowe) nie nadają się do cięcia laserem. Mogą one odbijać promień lasera, co w efekcie może zmniejszyć efektywność cięcia lub doprowadzić do uszkodzenia lasera.

Tolerancje cięcia laserem

• cienka blacha (do 1 mm): od ±0,1 mm do ±0,2 mm
• blacha średniej grubości (od 1 mm do 5 mm): od ±0,2 mm do ±0,5 mm
• grube materiały (powyżej 5 mm): od ±0,5 mm do ±1,0 mm

Technologia laserowego cięcia stali obrabia materiał o grubości do około 30 mm.

Zalety technologii laserowej w obróbce stali

• doskonała precyzja i dokładność – wiązki laserowe są niezwykle skupione w małych punktach i poruszają się wzdłuż ustalonej ścieżki, co umożliwia wykonywanie skomplikowanych i złożonych projektów z zachowaniem ścisłych tolerancji wymiarowych. Przy poziomach dokładności ±0,1 mm, przecinarki laserowe pozwalają producentom tworzyć wysoce precyzyjne części.
• wysoka prędkość i wydajność cięcia – cięcie laserem blachy sprawdza się w produkcji masowej. Wiązka lasera porusza się szybko, co skraca czas cyklu produkcyjnego.
• dobra powtarzalność i stabilność – cięcie stali laserem umożliwia wytwarzanie precyzyjnych części w powtarzalny sposób, co jest kluczowe w przypadku dużych serii produkcyjnych.
• proces bezkontaktowy – podczas używania maszyny do cięcia stali laserem, tylko skupiona wiązka wchodzi w kontakt z obrabianym przedmiotem. Zmniejsza to ryzyko zanieczyszczenia materiału lub odkształcenia.
• minimalna strefa wpływu ciepła (HAZ) –  zmniejsza ryzyko odkształcenia materiału, co jest kluczowa dla zachowanie integralności ciętych elementów ze stali nierdzewnej. 
• wysoka jakość cięcia – wysoka jakość cięcia w przypadku cienkich i średniej grubości arkuszy ze stali nierdzewnej.  Maksymalna dopuszczalna grubość materiału dla lasera światłowodowego wynosi 20 mm, a dla lasera CO2 70 mm. W przypadku cięcia grubszych materiałów mogą wystąpić problemy, takie jak słaba jakość wykończenia krawędzi i utrata materiału z powodu topienia się. Na wydajność wpływają również odblaskowe powierzchnie ze stali nierdzewnej.

Dla każdego, kto zastanawia się: „Czym ciąć stal nierdzewną” lub „Jak przecinać metal?” – cięcie strumieniem wody zapewnia bezpieczną i skuteczną odpowiedź.

Zastosowanie cięcia laserowego

Cięcie laserem to zaawansowana technologia stosowana w wielu projektach obróbki metalu. Producenci często wybierają tą metodę ze względu precyzyjne cięcie i powtarzalność. Stosowana jest ona w wielu branżach, w tym w branży motoryzacyjnej, medycznej, elektronice i produkcji. Cięcie laserem pomaga tworzyć elementy nadwozia pojazdów, elementy karoserii, części elektroniczne, urządzenia medyczne, meble, oświetlenia.

Cięcie plazmą stali

Cięcie plazmą to proces kształtowania i cięcia materiałów przewodzących. Jest to metoda cięcia termicznego, która wykorzystuje ciepło topnienia metalu zamiast cięcia mechanicznego. Można je wykonać ręcznie (używając palnika plazmowego) lub przy użyciu maszyny do cięcia plazmowego CNC.

Jak działa cięcie plazmowe?

Przecinarki plazmowe do obróbki materiału wykorzystują sprężone powietrze lub inne gazy takie, jak azot lub tlen. Podczas cięcia plazmowego stali tworzy się silnie skoncentrowany łuk plazmowy wtłaczany przez dyszę z dużą prędkością w kierunku obrabianego przedmiotu metalowego. Gdy łuk plazmowy styka się z metalem, jego wysoka temperatura topi go i wyrzuca z obszaru cięcia. Temperatura plazmy wynosi powyżej 20 000 °C, a prędkość może zbliżać się do prędkości dźwięku. Optymalny dobór gazów plazmowych i parametrów cięcia pozwala na uzyskanie bardzo dobrej jakości powierzchni cięcia.

Główne zalety cięcia plazmą

Cięcie plazmą to wydajna i ekonomiczna obróbka dowolnego, przewodzącego elektryczność metalu. Umożliwia cięcie tylko metali przewodzących, takich jak stal miękka i stal nierdzewna. Cechuje ją wysoka precyzja i powtarzalność.

• wszechstronność – zdolność do wydajnego i skutecznego cięcia różnych rodzajów metalu, w tym sali nierdzewnej i aluminium. Cięcie stali plazmą jest skuteczną metodą w przypadku materiałów o średniej grubości.
• wydajność – prędkość cięcia przecinarki plazmowej  jest szybsza w porównaniu z innymi narzędziami tnącymi. Skracając czas obórki materiału, pozwala na szybką realizację projektu.
• precyzja i jakość cięcia – cięcie plazmą CNC umożliwia wykonywanie bardzo precyzyjnych cięć o dowolnym kształcie, kącie lub krzywiźnie. Zmniejsza prawdopodobieństwo postrzępionych lub nieregularnych krawędzie. Pozwala tworzyć skomplikowane wzory, ostre narożniki i złożone kształty z wysokim poziomem dokładności. Zapewnia wysoką jakość cięcia materiałów o grubości do 50 mm i maksymalnej grubości 150 mm.

Technika cięcia stali plazmą została pierwotnie stworzona do cięcia materiałów, których nie można było obrabiać metodą tlenowo-paliwową.

Gdzie stosuje się cięcie plazmowe?

Cięcie plazmą stosuje się w różnych gałęziach przemysłu. Przy użyciu tego rodzaju obróbki metalu można stworzyć różnorodne produkty, takie jak: belki konstrukcyjne, kadłuby statków, platformy wiertnicze, sprzęt rolniczy, systemy wentylacyjne, narzędzia.

Którą technologię wybrać? Porównanie metod cięcia stali

Istnieje wiele różnych sposobów cięcia stali, a każda z nich ma swoje unikalne cechy, korzyści i ograniczenia. Do rozbudowanych i skomplikowanych projektów niezbędne jest użycie maszyn, które obrabiają różne grubości materiału.

Większość rodzajów stali nadaje się do obróbki skrawaniem. Cięcie stali nierdzewnej wymaga precyzji i odpowiednich narzędzi, aby zapewnić czyste cięcie i zachować integralność materiału. Może być ono trudne do wykonania, jeśli nie masz odpowiednich narzędzi i sprzętu ochronnego.

Cięcie strumieniem wody to gwarancja doskonałej precyzji i wysokiej jakości krawędzi. To nietermiczny sposób cięcia metali bez ryzyka przebarwień i deformacji spowodowanych ciepłem.

Cięcie laserem wyróżnia się precyzją. Nadaje się do tworzenia skomplikowanych projektów oraz cięcia materiałów o cienkiej i średniej grubości.

Cięcie plazmą nadaje się do obróbki grubych materiałów, gdzie priorytetem jest opłacalność.

W jaki sposób w Power Rubber tniemy stal?

Obróbka stali to szereg procesów, które koncentrują się na usuwaniu nadmiaru materiału w celu uzyskania przedmiotu o oczekiwanych wymiarach, kształcie i właściwościach. W Power Rubber umożliwiamy realizację niestandardowej obróbki stali. Dostosowujemy cały proces obróbki do określonego rodzaju stopu i obrabianej części, a także pożądanych parametrów w oparciu o specyfikację techniczną.

Zainwestuj w najlepszą technikę cięcia dla swoich potrzeb produkcyjnych

Nie jesteś pewien, która technologia cięcia stali najlepiej odpowiada Twoim potrzebom? Skorzystaj z naszej szerokiej wiedzy, aby znaleźć optymalne rozwiązanie.

Specjalizujemy się w świadczeniu najwyższej klasy usług cięcia stali zaawansowaną technologią WaterJet (cięcie strumieniem wody) oraz laserem. Nasi wykwalifikowani operatorzy zajmują się obróbką stali, która cechuje się wysoką precyzją i najlepszą możliwie jakością części.

Cięcie stali na wymiar

Cięcie skomplikowanych kształtów to nasza specjalność! Nasze gotowe produkty cieszą się popularnością w wielu branżach. Precyzja i wydajność podczas procesu cięcia są kluczowe. Wykorzystujemy nowoczesne technologie w obróbce stali, aby dostarczyć naszym Klientom elementy, które spełniają standardy i wymagania branżowe.

Cięcie stali nierdzewnej Warszawa – dlaczego warto wybrać Power Rubber?

Wykorzystujemy najwyższej jakości maszyny, które zapewniają czyste i dokładne cięcia. Wybierając Power Rubber współpracujesz z wykwalifikowanym i doświadczonym personelem, który dokładnie wie, jak ciąć różne rodzaje metali o różnej grubości.

Skontaktuj się z naszymi ekspertami pod numerem telefonu: +48 22 292 40 24 lub +48 505 16 03 03, bądź mailowo (Power@PowerRubber.com) lub przez nasz formularz kontaktowy, aby omówić, w jaki sposób możemy dostarczyć precyzyjne komponenty metalowe do dowolnych zastosowań.

Przedstaw nam swoje konkretne wymagania. Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą.