Качество кромки и дефекты: ГОСТ Р ИСО 9013, грат, окалина, непрорез, конусность и что менять

Что нормирует ГОСТ Р ИСО 9013-2022

Стандарт распространяется на кислородную, плазменную и лазерную резку; для лазера — на толщины от 0,5 до 32 мм. Качество поверхности реза он описывает двумя величинами:

• допуск перпендикулярности или наклона u — ширина полосы между двумя параллельными линиями, в которую вписывается профиль поверхности реза. Проще: насколько кромка отходит от прямого (или заданного) угла и насколько она неровная по высоте;
• средняя высота профиля Rz5 — среднее из пяти высот профиля на соседних участках. Это шероховатость поверхности реза.

Оба допуска растут с толщиной листа a. Диапазоны u — от 1 до 5, Rz5 — от 1 до 4; чем меньше номер, тем строже:

Размеры детали стандарт задаёт двумя классами допусков. По справочной таблице А.1 лазерной резке до 32 мм соответствует класс 1; цифры класса — в уроке о контроле деталей. На чертеже требование записывают тремя цифрами — диапазон u, диапазон Rz5, класс размеров: например, «ИСО 9013-342» — диапазон 3 по u, диапазон 4 по Rz5, класс 2 (см. класс качества реза). Эти допуски действуют, только если ссылка на стандарт есть в чертеже или в других документах, например в условиях поставки.

Где кромку мерят, а где нет

• u мерят не по всей высоте реза: зону уменьшают на Δa от верхней и нижней кромок (для листа до 3 мм — на 0,1 толщины). Для реза толщиной до 2 мм порядок измерения u согласуют отдельно.
• Rz5 мерят на расстоянии 15 мм от начала реза по направлению движения.
• Начало и конец реза, малые радиусы и острые углы стандарт не оценивает: u и Rz5 там не применяют.
• Выхваты у нижней кромки в зоне начала реза и шлак на поверхности реза при оценке качества не учитывают. Поэтому «без грата» — отдельное требование, и его пишут в заказе.

Ещё стандарт даёт названия признакам кромки: отставание реза n — насколько линия бороздки отстаёт по направлению резки; оплавление верхней кромки r — какая форма у верхней кромки; облой (грат) — застывший излишек металла снизу реза; выхваты — задиры непостоянной ширины и глубины. А о классах допусков стандарт говорит прямо: их получают только обученные операторы на обслуженных станках.

Как искать причину дефекта

Сначала — голова, потом режим. Если кромка испортилась на всех деталях сразу, а режим не меняли, проверьте то, что изнашивается: защитное стекло, сопло, центровку. Руководство к голове рекомендует проверять центровку, когда качество реза падает; грязное стекло нагревается и тоже ухудшает рез.

Если голова в порядке, меняют режим — по одному параметру за раз и малыми шагами. Изготовитель лазеров советует, например, сдвигать фокус на 0,1–0,2 мм. Изменили два параметра сразу — не узнаете, какой помог. Какие параметры оператору разрешено менять, а какие только технологу, — решает участок.

Грат

Грат — металл, застывший на нижней кромке реза. Расплав не успели выдуть, и он прилип снизу. Типичные причины и признаки — по руководству изготовителя лазеров:

Признак верного режима, по тому же источнику, — ровные бороздки на кромке без шлака внизу.

Окалина и окисленная кромка

Почему кислород даёт окисленную кромку с окалиной, а азот — чистую, разобрано в уроке о газах и режимах. Изготовитель станков пишет, что кромка после резки в азоте или аргоне получается без окислов и дальнейшей обработки не требует.

Почему это важно дальше по маршруту:

• под сварку кромки обычно зачищают от окалины, масла и влаги — объём зачистки задаёт технология сварки;
• под покраску сталь с окалиной обычно очищают абразивоструйно. Степень очистки задают по ГОСТ Р ИСО 8501-1; для окраски обычно требуют Sa 2½ — подробнее в статье «Как заказать порошковую покраску».

Газ выбирают до резки: если в задании кромка «под сварку без зачистки» или «под покраску», а режим кислородный — уточните у технолога, прежде чем резать партию.

Непрорез

Непрорез — лист прорезан не на всю толщину, деталь не выпадает или держится на перемычках, которых нет в программе. Причины по руководству изготовителя лазеров: не хватает мощности для этой толщины или скорость слишком велика, и материал не успевает прогореть. Третья причина — оптика: грязное защитное стекло забирает часть энергии.

Непрорез на одном участке листа и рез на остальных — повод проверить, ровно ли лежит лист и держит ли голова высоту. Деталь с непрорезом не выламывают силой: на кромке останется надрыв.

Конусность и косая кромка

Отклонение кромки от прямого угла стандарт оценивает допуском u, и с толщиной он растёт. В исследовании азотной резки нержавейки ширина реза сверху и снизу больше всего зависела от положения фокуса; при некоторых режимах рез снизу становился даже шире, чем сверху. Давление газа, диаметр сопла и его высота над листом влияли на шероховатость кромки слабее.

Что делать на практике: если кромка стала косой, проверьте фокус (урок о наладке) и центровку луча, потом — сам режим по таблице для этой толщины.

Острые углы и мелкие отверстия

В мелком отверстии и на узкой перемычке луч проходит рядом с кромкой, которую только что прорезал. Металл не успевает остыть: кромка оплавляется, на углу появляется прижог, узкая перемычка может прогореть или покоробиться. Правило «не меньше толщины листа» и что делать с мелкими элементами — в уроке о задании и раскрое.

Помните: в острых углах и на малых радиусах ГОСТ Р ИСО 9013 u и Rz5 не нормирует. Если на такой кромке есть требование по чертежу, его согласуют отдельно. Оператор сам угловые режимы обычно не правит — он сообщает технологу, а тот меняет порядок резки: чередование контуров снижает местный перегрев.

Заусенец под сварку и покраску

Грат на нижней кромке после лазера — разновидность заусенца. В примечании ISO 13715 сказано, что заусенец можно считать частным случаем наплыва на наружной кромке. Требование к нему ставят в технических требованиях: «Заусенцы не допускаются», «Заусенцы не более 0,1 мм» или знаком кромки по ISO 13715. Притупление и снятие заусенцев после лазера — отдельная операция: шлифовально-зачистной станок, щётка или ручная зачистка.

Если в чертеже есть такое требование, проверьте после пробной детали: грат, который режим не убрал, уходит на зачистку, и это нужно знать до запуска партии.

Что проверить перед резкой

• В чертеже или заказе: класс реза по ГОСТ Р ИСО 9013, требования к заусенцу и к кромке под сварку или покраску.
• Газ режима соответствует требованию к кромке: окисленная кромка допустима или нужна резка в азоте.
• Защитное стекло, сопло и центровка проверены; фокус и давление — по таблице для этой толщины.
• На пробной детали нет грата, непрореза и прижогов на углах и мелких отверстиях.
• Изменения режима записаны: что меняли, на сколько и что получилось.