Для резки стальных деталей проще всего использовать углошлифовальную машину (УШМ, или проще, – болгарку) с абразивным отрезным кругом. Такой инструмент позволяет резать удобнее и быстрее, чем, например, ручная ножовка по металлу, дисковая пила или сварочный электрод. Рассмотрим конструкцию, разновидности и особенности применения абразивных отрезных кругов.
КОНСТРУКЦИЯ
Абразивный отрезной круг, используемый при ремонте или частном домостроении, представляет собой тонкий диск с наружным диаметром (D) от 50 до 230 мм при высоте (Т) от 0,8 до 3,2 мм с посадочным отверстием диаметром Н=22,23 мм, которое обычно обрамляется металлической калибровочной втулкой. Чаще всего используют круги с наружным диаметром 115, 125, 150, 180 или 230 мм, причем выбор диаметра определяет тип и мощность используемой УШМ. Именно поэтому при резке болгаркой диаметр круга не превышает 230 мм – из-за значительной величины крутящего момента. Вместе с тем можно встретить отрезной круг диаметром 100 и даже 50 мм с посадочным отверстием 10 мм и высотой от 0,3 до 3,2 мм, устанавливаемый на бытовую электродрель с помощью оправки. Согласно ГОСТ 21963-2002 «Круги отрезные. Технические условия», различают два типа кругов по форме: тип 41 – плоские и тип 42 – с утопленной втулкой. Плоским кругом врезаются в материал на глубину меньше радиуса, а при утопленной втулке можно использовать почти весь диаметр круга. Круг типа 42 удобен для отрезания заподлицо выступающего предмета над какой-либо плоскостью, например длинного гвоздя из доски или арматуры из стены.
Круг любого типа режет металл частицами мелкозернистого материала высокой твердости (абразива), напоминающими по размерам и форме обычные песчинки. При изготовлении кругов их сначала смешивают, а затем спрессовывают с упругой синтетической связующей массой (связкой), основные виды которой – бакелитовая В (пластмассовая) или вулканитовая R (каучуковая). Острые вершины абразива выступают над поверхностью связки и, задевая за металл, срезают тончайшие стружки. При изготовлении круга смесь из связки, абразива и наполнителя помещают в форму, спрессовывают и подвергают термообработке. Круги с бакелитовой связкой применяются чаще, причем они подходят для резки не только металла, но и неметаллических строительных материалов. Круги с каучуковой связкой отличаются меньшей производительностью и предназначены для резки чугуна, сплавов титана и получения более гладких кромок реза (в быту не используются).
Для снижения опасности разрыва круга при резке с большой частотой вращения его армируют упрочняющим элементом в виде круглого диска из тонкой стеклянной сетки. В маркировке такого круга присутствует буква F. При изготовлении круга один сетчатый элемент устанавливают посередине его высоты, а для бытовых отрезных кругов устанавливают еще как минимум два таких элемента – по торцевым поверхностям. Эта сетка также сохраняет форму отрезного круга и придает ему некоторую гибкость.
Торцевая поверхность круга бывает либо плоская, но очень грубая, с выступающими из связки зернами абразива, либо рифленая за счет неглубоких канавок, например, в форме концентрических окружностей. Это снижает тепловыделение и расход мощности на 60-80% в процессе резки по сравнению с гладкой поверхностью.
АБРАЗИВ
Производительность резки абразивным кругом в значительной степени зависит от размера и твердости частиц: чем крупнее частицы и тверже сам абразив, тем быстрее можно резать металл. Зернистость абразива или размер частиц всегда указывают при маркировке круга в условных единицах от F16 до F220, что составляет в микрометрах соответственно от 1250 до 50. В качестве абразива чаще используют электрокорунд (оксид алюминия), форма частиц которого более приспособлена для резки стали. Его присутствие в круге маркируют буквой А. Так, нормальный электрокорунд применяют для резки черных металлов, циркониевый для прочных высокоуглеродистых сталей, белый – для нержавейки. Карбид кремния (черный, зеленый) тверже электрокорунда, его маркируют буквой С, используя преимущественно для резки неметаллических строительных материалов. Две цифры, которые могут стоять рядом с буквами А или С у отечественных кругов, соответствуют марке абразива, отражая его состав и некоторые свойства (см. таблицу).
ОСОБЕННОСТИ РЕЗКИ
При резке абразивным кругом обычно не требуется принудительное охлаждение водой, потому что его температура чаще всего не превышает 70-80 °С. Хорошее естественное охлаждение обеспечивается наличием большого количества пор в связке. Они, а также специальный наполнитель, добавляемый в связку и выкрашивающийся при резке, способствуют быстрому удалению образующейся металлической стружки из зоны резки. Круг при работе не затупляется, а, как говорят, «самозатачивается», при этом его изначальный диаметр постепенно уменьшается за счет выгорания связки и разрушения частиц абразива. Резка абразивным кругом всегда сопровождается интенсивными снопами искр – это сгорают частицы связки и мельчайшие металлические стружки (опилки), которые летят по касательной в направлении вращения при отделении отрезаемой части детали. Эти стружки слишком малы и не могут нанести травму в виде царапины или ожога. При выборе высоты круга (термин указанного выше ГОСТа, обозначающий толщину) следует учесть, что чем она меньше, тем меньше потребляемая мощность, меньше прикладываемое усилие, меньше отходов, но и быстрее износ круга. Для аккумуляторных УШМ следует выбирать круги потоньше. Однако бытующие среди мастеров предубеждения по поводу хрупкости тонких отрезных кругов напрасны: две армирующие сетки и защитный кожух гарантируют безопасность работы при любой высоте, соответствующей ГОСТу. Работа круга определяется его скоростью и величиной его подачи (перемещением).
Максимально допустимая частота вращения, или скорость круга, обязательно должна быть указана на маркировке круга или на этикетке. Значение скорости дополнительно выделяют цветом диаметральной полосы: желтой (60 м/с), красной (80 м/с) или зеленой (100 м/с). Стоит подчеркнуть, что при снижении рекомендуемой частоты вращения круга (вследствие ограниченности частоты вращения болгарки) его ресурс может снизиться на 30-50%.
Теперь к вопросу о перемещении круга пользователем УШМ: оно должно быть строго в диапазоне от 0,2 до 0,8 м/мин. При величине менее 0,2 м/мин значительно возрастает тепловыделение в процессе резки, что приводит к «прижогам» металла. При подаче более 0,8 м/мин, даже если процесс идет без приложения значительного физического усилия, частицы абразива начинают слишком быстро выкрашиваться из связки («осыпаться») и за счет интенсивного нагрева разрезаемого металла возможно заклинивание круга, которое способно привести к выходу из строя двигателя УШМ. Некоторые специалисты рекомендуют, чтобы толщина разрезаемого металла не превышала 15% значения диаметра круга для исключения «прижогов» металла, снижения ресурса круга и производительности труда. Отметим, что абразивные круги довольно упруги, поэтому допускают кратковременный, хотя и нежелательный перекос при прорезании паза.
МАРКИРОВКА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ КРУГОВ
Абразивные круги подлежат обязательной сертификации, в процессе которой кроме перечисленных выше параметров оцениваются и другие. В частности, сбалансированность конструкции круга. Чем она лучше, тем меньше биений круга в процессе работы. Сбалансированность оценивают классом неуравновешенности: она должна быть не выше 1 или 2 класса для кругов с зернистостью 63 и мельче и не выше 1, 2 или 3 класса – для кругов с зернистостью 80 и крупнее. Но для кругов с D = 150 мм и менее класс неуравновешенности разрешено стандартом не указывать, поэтому наиболее ходовые в быту отрезные круги диаметрами 150, 125 и 115 мм не имеют в маркировке этого обозначения. Что касается самой маркировки, то она наносится довольно мелким шрифтом, поэтому потребитель чаще видит название модели круга, которое чем-то напоминает маркировку. Приведем пример условного обозначения отрезного круга согласно ГОСТ 21963-2002: «Круг отрезной 41 (или 42) 125×2,5×22,23 13А 40 BF М 12250 мин, 80 м/с». Маркировка обозначает, что это круг типа 41 с наружным диаметром D = 125 мм, высотой Т = 2,5 мм, диаметром посадочного отверстия Н = 22,23 мм, из нормального электрокорунда марки 13А зернистостью F40 (основной размер частиц 425 мкм), на бакелитовой связке, с упрочняющими элементами. Круг предназначен для резки черных металлов с предельной рабочей скоростью 80 м/с или 12 250 мин. Отдельно отметим, что в процессе работы круги не должны иметь трещин, а для кругов диаметром до 400 мм не допускаются повреждения кромок длиной и шириной более 3 мм в количестве более двух. Круги с такими дефектами использовать нельзя. Абразивные круги на отечественном рынке представлены зарубежными торговыми марками Bosch, Klingspor, Felisatti, Hilti, Hitachi, Metabo, а также российскими «Луга», «ИНТЕРСКОЛ» и другими.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:
- Новый отрезной круг сначала обязательно прокрутите вхолостую 2-3 мин., при этом УШМ с надетым кожухом держите кругом от себя. Это мера по обеспечению безопасности. Дело в том, что в результате возможных ударов при транспортировке в корпусе круга могут образоваться микроскопические трещины, приводящие к разлету мелких осколков.
- Износ абразивного отрезного круга сопровождается сокращением диаметра круга, поэтому в случае многократного использования круга постепенно уменьшайте глубину резки.
- Охлаждение круга водой хотя и редко, но используется (например, при недопустимом нагреве отрезаемого металла). Чтобы оно было эффективным, сбавьте частоту вращения круга на 30-50%.
- Разрезаемый металл закрепляйте только с одной стороны, чтобы при возможном изменении его размера из-за сильного нагрева он не заклинил абразивный круг.
- Подачу круга при резке толстого прутка следует снизить на 15-20% во время прохождения половины диаметра, после чего ее можно снова увеличить до первоначального значения.
- Хранить абразивный круг с бакелитовой связкой следует в сухом месте, поскольку от влаги прочность связки со временем снижается. Ряд производителей даже начали упаковывать тонкие отрезные круги в пластиковые коробки с крышкой.
- «Осыпавшийся» или со слегка поврежденной кромкой круг можно «править», сделав несколько продольных канавок в шлифовальном камне, при этом качество его режущей кромки восстановится за счет уменьшения диаметра.
