Требования к металлам при кислородной резке

Кислородная резка металла

Кислородная резка металла является одним из наиболее часто применяемых способов резки металлов. В подаваемой струе технически чистого кислорода происходит сгорание металла. На этом основан принцип резки металлов кислородом.

Раздельные кислородные струи

При сгорании какого-либо горючего газа в кислороде образуется пламя. Им нагревают металл. В качестве горючего газа могут быть использованы пары бензина или керосина. Режущим называют кислород, который сжигает нагретый металл.

Струи кислорода, идущие на образование горючей смеси для подогрева металла и предназначенные для резки, к месту реза подают отдельно. Коснувшись поверхности нагретого металла, режущая кислородная струя окисляет и прожигает его верхние слои.

В процессе окисления верхних слоёв металла выделяется большое количество тепла. Оно идёт на прогрев нижних металлических слоёв. Процесс сгорания металла распространяется на всю его толщину. При этом образуются окислы, выдуваемые с места реза струй режущего кислорода.

Назначение кислородной резки металла

По своему назначению кислородную резку подразделяют на поверхностную и разделительную.

К разделительной резке относят изготовление заготовок, раскрой металлических листов и иные работы, связанные с разделением первоначально целостного металла на несколько отдельных частей.

К поверхностной резке относится:

  • удаление дефектов с отливок,
  • проката и сварных швов,
  • разделка канавок на металле,
  • снятие с металла поверхностного слоя и ряд иных работ.

По способу выполнения кислородная резка металла делится на машинную и ручную. Ручную выполняют с помощью специального резака, а машинную – на специальных газорезательных автоматах и полуавтоматах.

Требования к металлу, подвергающемуся кислородной резке

  • температура воспламенения в кислороде должна быть ниже, чем температура плавления металла;
  • температура плавления окислов металла должна быть ниже, чем температура плавления самого металла;
  • металл не должен иметь высокую теплопроводность;
  • должен обладать хорошей жидкотекучестью.

Из требований становится ясно, что далеко не все металлоконструкции поддаются кислородной резке. Так, алюминий, чугун, медь и их сплавы не удовлетворяют вышеперечисленным требованиям. Зато отлично поддаются кислородной резке низкоуглеродистые стали. Так же достаточно хорошо режутся средне- и высокоуглеродистые стали, в некоторых случаях достаточно обеспечить их предварительный подогрев.

Очень важно применять для резки кислород с чистотой не ниже 98,5%, так как с её понижением значительно увеличивается расход кислорода и снижается производительность резки.

Резка металла. Купить закладные детали

Заказать резку металла. Цена на закладные детали

Газовая резка металла

Газовая резка металла считается процессом резки продуктов из сплава, базирующимся на металлическом свойстве, благодаря которому металлы могут прогреваться до определенного температурного режима (тысяча двести – тысяча триста градусов) и могут гореть в таком веществе, как чистый кислород.

Сегодня газовая резка служит человеку для осуществления самых различных обработочных типов резки по металлу. Поэтому этой теме на выставке посвящены не только экспозиции, но и тематические ознакомительные семинары.

Так, с помощью газовой резки металла можно подготовить кромку для сварочного процесса или можно непосредственно резать лист с металлом прямо или под углом.

Сущность технологии газовой резки металла

Резку начинают с листовой кромки. Поверхность, подготовленную для резки, очищают от таких элементов, как ржавчина, окалина и грязь. Затем подается кислородный и газовый баллон в горелку в состоянии сжатости. И начинается сам процесс работы. Стоит заметить, что баллон весит сам семьдесят килограмм, а кислородное давление в рабочем виде может составлять на 1м^3 – 300 кН, газ же – достигает 50 кН.

Давление регулируется в редукторной системе устройством, накрученном на штуцер баллона с кислородом. Редуктор оснащается манометром с высоким давлением, показывающим давление в кислородном баллоне. В нем есть и манометр с низким давлением, показывающий информацию об уровне давления в ходе самой работы.

Лист с металлом может прожигаться и разрезаться кислородной струей, подающейся под огромным давлением. Получаются железные окислы, вытекающие в жидком состоянии и выдуваемые из резовой полости.

Технологичная система газовой резки металла обычно включает в себя использование специального устройства под названием резак. Он является некоторой версией сварной горелки с особым механизмом для кислородного подвода.

Что используют при газовой резки металла?

Традиционно принято использовать водород, который бывает:

Используют также керосиновые и бензиновые пары, достигающие в процессе горения температуры 3200 градусов.

Применяют горючий газ, резку по которому выделяют пяти видов:

  1. Водородно-кислородная;
  2. Ацетилено-кислородная;
  3. Бензино-кислородная;
  4. Машинная;
  5. Ручная.

Все эти виды широко представлены на выставке.

Кислородная обработка и резка металла

В основном используют кислородную резку, поскольку она режет прямо, а точнее перпендикулярно, по металлу, но есть еще и кислородная обработка для резки по металлу под острым углом.

С помощью нее можно отрезать пластину из углеродистой умеренно- и низколегированной стали, которая будет в толщину от одного до двухсот и трехсот мм.

В видеоролике можно увидеть газовую горелку, которая предназначена для стали толще 2 метров. Поэтому резку с помощью кислорода используют в цветной и черной металлургии, а кроме того, при собственных строительных работах.

Требования, которые предъявляются при газовой резки металла

Для того чтобы процесс резки прошел удачно, следует выполнять ряд указаний по работе с аппаратом.

  1. Следует помнить о том, что лист металла обязан быть под большей температурой, чем показатель температуры горения в таком веществе, как кислород. У металлических оксидов же должна быть более низкая температура плавления, чем температура плавления используемого листа с металлом.
  2. Следует помнить, что термальный уровень должен быть необходимым для того, чтобы обеспечить непрерывный процесс резки.
  3. Используйте только низкую углеродистую и низкую легированную сталь и железо.
  4. Соблюдайте правила безопасности при проведении перечисленных работ.

Преимущества газовой резки

Конечно, у газовой резки есть свои преимущества, одним из которых по праву считается раскрой металлических листов до 200 мм в толщину и 2-2,5 мм в ширину. Можно проводить также кромку среза вертикальным способом, поскольку есть специальное оборудование.

К тому же резка газом не предполагает, что человек затратит много финансов. Еще одним достоинством можно считать отсутствие механической обработки и минимальные предъявляемые требования для работы.

Плазменную нарезку металлов осуществляют с помощью струи плазмы. Сжатая электрическая газовая дуга обдувается, формируется плазменный поток. Дуга прогревается и становится ионизированной, то есть возникают частицы, имеющие положительный и отрицательный заряд. Как правило, температура на поверхности потока плазмы составляет 15000 градусов по Цельсию.

Как может производиться плазменная резка? Для начала следует отметить, что плазменную резку в зависимости от способа обработки подразделяют на поверхностную и разделительную. Поверхностный способ не получил широкого распространения. В производстве чаще всего прибегают к разделительной технологии.

Для резки поверхностным методом потребуется плазменная дуга и струя. В первом случае металл подсоединяется к электрической цепи. При работе по второму варианту дуга образуется между электродами. При этом сам лист к электрической цепочке не присоединяется.

Производительность резки плазмой значительно превышает производительность кислородной резки. Тем не менее для резки титановых и остальных деталей с большой толщиной рекомендуют остановиться на резке с использованием кислорода.

Для цветных металлов, а в особенности алюминия, обязательна плазменная резка. Она объективно менее опасна для человека (не используется сжатый кислород или горючий газ) и окружающей среды. Кроме того, только эта технология позволяет выполнять фигурную резку металла. Одну и ту же работу техникой плазменной резки в сравнении с газовой выполняют быстрее.

Плазма образуется из активных (кислород) и неактивных (водород, азот и другие) газов. С помощью активных газов можно вырезать черные металлы (медь, сталь, алюминий). Неактивные газы применяют в случаях, когда требуется произвести нарезку цветных металлов.

В целях облегчения процесса резки металлов были разработаны полуавтоматы, а также мобильные инструменты. Переносные машины нуждаются в сжатом воздухе, а полуавтомату требуется газ.

Ручные автоматы предназначены для плазменной нарезки металлических изделий дома. Домашний комплект состоит из плазмотрона, коллектора и зажигалки. Зажигалка возбуждает режущую дугу. Такой комплект позволяет выполнить определенный объем работ без полной загрузки инструментов. Но без сварочных преобразователей, а также выпрямителей в этом случае не обойтись.

Что происходит во время процесса резки? Резка металлов начинается с возбуждения плазменной дуги. В процессе нарезки многие специалисты рекомендуют поддерживать расстояние от 3 до 15 миллиметров между металлической поверхностью и соплом.

В то время, пока ток возрастает и увеличивается расход кислорода, коэффициент полезного действия электрода и сопла уменьшается с большой скоростью.

Самым сложным этапом процесса сварки является просверливание отверстия. Дело в том, что в этот момент существует большая вероятность появления двойной дуги. Плазмотрон в таком случае ломается.

Смотрите так же:  Паб как оформить

Во время работы с вышеперечисленным оборудованием чрезвычайно важно соблюдать некоторые правила по работе с инструментом. Он должен располагаться на 2-2.5 сантиметра выше поверхности детали. Когда плазмотрон пробил отверстие, он принимает рабочее положение. Излишне толстые листы потребуют защитного экрана с диаметром в 1-2 сантиметра. С этой целью плазмотрон и деталь разделяют защитным экраном.

Резка алюминия смесью, включающей аргон и водород, значительно повышает постоянство горения дуги. При этом процентное содержание водорода не должно превышать 20%.

Работы с медными изделиями производят водородосодержащими смесями. Чтобы порезать латунь, необходима смесь с азотом или азотом и водородом. После завершения всех работ требуется произвести зачистку меди на глубину в 1 миллиметр. Однако это требование абсолютно не актуально при работах с латунью.

Требования к металлам при кислородной резке

1.2. Повторный инструктаж и проверка знаний по охране труда и производственной санитарии должны проводиться не реже одного раза в 3 мес с отметкой в специальном журнале и в личной карточке сварщика. Работнику необходимо уметь оказывать первую помощь при острых отравлениях, ожогах кожи и слизистых оболочек, поражениях электрическим током.

К вредным производственным факторам при газовой резке относятся:

твердые и газообразные токсичные вещества в составе сварочного аэрозоля;

интенсивное тепловое (инфракрасное) излучение свариваемых деталей и сварочной ванны;

искры, брызги, выбросы расплавленного металла и шлака;

статическая нагрузка и др.

1.11. Применение СИЗОД следует сочетать с другими СИЗ (щитки, каски, очки, изолирующая спецодежда и т.д.) удобными для работника способами.

Вспомогательным рабочим, работающим непосредственно с резчиком, рекомендуется пользоваться защитными очками со стеклами марки СС-14 со светофильтрами П-1800.

1.16. При питании газорезной аппаратуры от единичных баллонов между баллонными редукторами и резаком следует устанавливать предохранительное устройство.

применять аппаратуру, работающую на жидком горючем;

оставлять без присмотра резаки и рукава во время перерыва или после окончания работы.

1.22. Газопламенные работы следует производить на расстоянии не менее 10 м от переносных генераторов, 1,5 м от газопроводов, 3 м от газоразборных постов при ручных работах. Указанные расстояния относятся к газопламенным работам, когда пламя и искры направлены в сторону, противоположную источникам питания газами. В случае направления пламени и искры в сторону источников питания газами следует принять меры по защите их от искр или воздействия тепла пламени путем установки металлических ширм.

1.26. При проведении работ по кислородной резке в специально отведенном месте необходимо разместить средства для оказания первой медицинской помощи: стерильный перевязочный материал, кровоостанавливающий жгут, лейкопластырь, бинты, настойка йода, нашатырный спирт, спринцовка для промывания, мазь от ожогов.

Неисправную аппаратуру заменить на исправную, тщательно прочистить мундштуки, проверить крепления баллонов с газом.

герметичность и прочность присоединения газовых рукавов к резаку и редукторам;

герметичность всех соединений в затворе и герметичность присоединения рукава к затвору;

правильность подводки кислорода и горючего газа к резаку.

осмотреть входной штуцер и накидную гайку редуктора и убедиться в исправности резьбы, в отсутствии следов масел и жира, а также в наличии и исправности уплотняющей прокладки и фильтра на входном штуцере редуктора;

произвести продувку штуцера баллона плавным открыванием вентиля для удаления посторонних частиц; при этом необходимо стоять в стороне от направления струи газа.

3.6. Открытие вентиля ацетиленового баллона необходимо производить специальным торцевым ключом из неискрящего материала. В процессе работы этот ключ следует разместить на шпинделе вентиля. Не допускается для этой цели использовать обычные самодельные ключи.

при зажигании горючей смеси на резаке следует первым открыть вентиль кислорода, затем вентиль горючего газа и поджечь горючую смесь; перекрытие газов производить в обратном порядке;

процесс резки следует прекратить при невозможности регулировки состава пламени по горючему газу, при нагреве горелки или резака и после обратного удара пламени.

наличие пломб или других отметок (краской) на предохранительном клапане, свидетельствующих о том, что заводская (или после ремонта) регулировка не нарушена;

исправность манометра и срок его проверки;

состояние резьбы штуцеров;

отсутствие масла и жира на поверхности прокладок и присоединительных узлов кислородных редукторов;

наличие прокладок на входном штуцере редуктора, а в ацетиленовых — наличие прокладки в вентиле;

наличие фильтров во входных штуцерах.

В монтажных условиях допускается применение рукавов длиной до 40 м.

4.2. В случае утечки горючего газа работы с огнем должны быть немедленно прекращены. Возобновление работы возможно только после устранения утечки, проверки оборудования на газонепроницаемость и вентилирования помещения.

4.11. В случае возникновения пожара (взрыв баллона, обратный удар и т.п.) следует вызвать пожарную команду, сообщить руководителю работ и принять меры по ликвидации очага загорания.

5.6. Снять и привести в порядок спецодежду и СИЗ .

Требования к металлам при кислородной резке

Технология кислородной резки металла и управление ею

Кислородная резка металла – один из наиболее распространённых методов термической резки металла.

ПРЕИМУЩЕСТВА КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛА:

БОЛЬШИЕ ТОЛЩИНЫ разрезаемого металла. Толщина разрезаемого металла может достигать 500 мм. и ограничена конструктивными особенностями машины термической резки.

НИЗКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ резки металла;

ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО РЕЗА. Современные газовые резаки, например Harris 198-2 TF , в совокупности с правильным подбором типа горючего газа (ацетилен или пропан) и давления газов обеспечивают приемлемую ширину реза, почти полное отсутствие конусности реза и чистые (без наплывов и грата) кромки, почти не требующие дополнительной обработки;

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОРЕЗАКОВЫХ СХЕМ – при использовании технологии кислородной резки возможно одновременное использование нескольких газовых резаков или специальной оснастки для резки одного листа металла, например в машинах термической резки «Юпитер Газ2» .

НЕДОСТАТКИ кислородной резки металла:

ОГРАНИЧЕНИЕ ПО ТИПУ РАЗРЕЗАЕМЫХ МЕТАЛЛОВ – при использовании технологии кислородной резки возможно обрабатывать только некоторые виды чёрных и цветных металлов;

ВЫСОКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ резки (по сравнению с другими видами термической резки) металла в диапазоне толщин до 10 мм.;

ОГРАНИЧЕНИЕ ТОЛЩИНЫ разрезаемого металла — толщина разрезаемого металла, начиная с которой получается приемлемое качество реза – от 4 мм.;

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПАСНЫХ ГАЗОВ – при кислородной резке используются маслоопасный газ кислород ( ГОСТ 5583-78 ) и пожароопасные горючие газы: пропан ( ГОСТ Р 52087-2003 ) и ацетилен ( ГОСТ 5457-75 ).

Процесс кислородной (газопламенной) резки основан на процессе полного окисления (сгорания) железа (химический элемент «Fe») в струе химически несвязанного кислорода («О2») и выдувания этой струёй из зоны реза продуктов окисления.

Сущность процесса заключается в местном расплавлении и выдувании расплавленного металла с образованием полости реза при перемещении газового резака относительно разрезаемого металла. В способах газовой резки источником нагрева металла является газовое (кислородное) пламя, а источники электрической энергии не используются.

Кислородной резке могут подвергаться только те металлы и сплавы, которые удовлетворяют следующим основным требованиям:

  1. температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Металлы и сплавы, не удовлетворяющие этому требованию, будут не сгорать, а плавиться.

Лучше всех металлов этому требованию удовлетворяют малоуглеродистые стали, температура воспламенения в кислороде которых около 1300°, а температура плавления около 1500°. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается повышением температуры воспламенения в кислороде и понижением температуры плавления. Поэтому с увеличением содержания углерода кислородная резка сталей ухудшается;

  1. температура плавления окислов металла, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла, в противном случае тугоплавкие окислы не будут выдуваться режущей струей кислорода, что нарушит нормальный процесс резки.

Этому условию не удовлетворяют хромистые стали и алюминий. При резке хромистых сталей образуются тугоплавкие окислы с температурой плавления 2000°, а при резке алюминия — окисел с температурой плавления около 2050°. Кислородная резка их невозможна без применения специальных флюсов;

  1. количество тепла, которое выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки. При резке стали около 70% тепла выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30% общего тепла дает подогревающее пламя резака;
  2. образующиеся при резке шлаки должны быть жидко-текучими и легко выдуваться из места реза;
  3. теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, так как теплота, сообщаемая подогревающим пламенем, будет интенсивно отводиться от места реза, вследствие чего процесс резки будет неустойчивым и в любой момент может прерваться;
  4. в металлах и сплавах, подвергающихся кислородной резке, должно быть ограниченное содержание примесей, препятствующих процессу резки.

В зависимости от содержания углерода и химического состава примесей стали по-разному поддаются кислородной резке.

ХОРОШО РЕЖУТСЯ малоуглеродистые стали ( ГОСТ 380-2005 ) с содержанием углерода до 0,3%. При содержании углерода в сталях свыше 0,7% процесс резки ухудшается и при содержании его свыше 1,2% делается почти невозможным.

ЧУГУН, СОДЕРЖАЩИЙ БОЛЕЕ 1,7% УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКОЙ НЕ ОБРАБАТЫВАЕТСЯ. Это объясняется тем, что температура плавления чугуна ниже температуры плавления образующихся оксидов, поэтому металл удаляется из зоны реза без характерного окисления. Кроме того, образующиеся при нагреве оксиды имеют низкую текучесть и с трудом удаляются струей кислорода.

Смотрите так же:  Доверенность от супруга на покупку недвижимости

Лучше всего подходит для кислородной резки углеродистая сталь, которая удовлетворяет всем условиям, необходимым для поддержания непрерывности процесса. Влияние примесей в стали на процесс кислородной резки отражено таблице 1.

Кислородная резка

Газо-кислородное пламя широко используется не только для подогрева металла при сварке и пайке, но и для различных других видов обработки металла, из которых наиболее распространенным является резка.

Процесс кислородной резки металла заключается в сжигании твердого подогретого металла в струе чистого кислорода. Поверхность (или кромка) разрезаемой детали подогревается пламенем газо-кислородной смеси, выходящей из канала резака. Когда поверхность нагрета до температуры воспламенения, по каналу подается концентрированная струя так называемого режущего кислорода, которая быстро окисляет подогретый металл. Образовавшиеся в месте реза жидкие окислы выдуваются, а окружающий его металл остается твердым. За счет теплоты, выделяемой в процессе горения, подогреваются смежные зоны металла, которые при попадании на них струи режущего кислорода также сгорают, и процесс таким образом продолжается непрерывно.
В отходы (в шлак) попадает сравнительно небольшое количество металла. Процесс кислородной резки по своей экономичности превосходит процессы механической обработки.

Повышение точности кислородной резки, достигнутое за последние годы, значительно расширило область ее применения: она стала эффективно применяться для обработки металлов не только при изготовлении металлических конструкций, но и в машиностроении. Особенно большое распространение кислородная резка получила в производстве листовых металлических конструкций, в частности, в судостроении. Кислородной резке могут подвергаться металлы и сплавы, удовлетворяющие следующим требованиям.

1. Температура воспламенения металла в струе чистого кислорода должна быть ниже температуры его плавления, т. е. металл в процессе резки должен сгорать не расплавляясь. Этому требованию удовлетворяют далеко не все металлы. Железоуглеродистые сплавы удовлетворяют ему при содержании углерода меньше 0,7%.
Следует отметить, что разделить детали на части можно и путем выплавления металла из места разреза. Однако точность резки, а также качество поверхности реза и экономические показатели процесса будут в этом случае неудовлетворительными. Поэтому резка выплавлением практически применяется редко, главным образом для цветных металлов, чугуна и высоколегированных сталей, резать которые обычным способом невозможно.

2. Температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления металла, что делает возможным удаление продуктов сгорания из места разреза (в противном случае тугоплавкие окислы застрянут в разрезе и нарушат процесс). Медь, алюминий, чугун и высокоуглеродистые стали по этому признаку резке не поддаются.

3. Металл не должен содержать примесей, ухудшающих процесс резки (это условие вытекает из содержания первых двух требований). Одни примеси повышают температуру плавления окислов, другие препятствуют воспламенению металла, наконец, третьи ухудшают свойства металла в зоне разреза и приводят к появлению трещин. К примесям, ухудшающим процесс резки стали, относятся: молибден, если содержание его превышает 0,25%; углерод, если содержание его превышает 0,7%; хром, если содержание его превышает 7-10%, и др. При содержании углерода более 0,4% резка возможна, но приводит к появлению на поверхности разреза закалочных структур и даже трещин. Для предотвращения этого явления необходимы специальные меры, например предварительный подогрев.

4. Для обеспечения непрерывности процесса реакция горения металла в кислороде должна быть экзотермической, т. е. должна сопровождаться выделением теплоты. Если бы при резке теплота поглощалась, а не выделялась, то процесс не смог бы идти непрерывно и после сгорания нагретого участка резак пришлось бы останавливать для подогрева следующего очередного участка.
За счет выделенной теплоты происходит подогрев следующих очередных участков разрезаемого материала. Однако продолжать процесс только за счет самоподогрева не удается. Во-первых, вытекающий шлак уносит с собой большое количество теплоты, а во-вторых, часть теплоты отводится в окружающий металл. Кроме того, выходящий из сопла режущий кислород вследствие дросселирования также охлаждает место разреза. Главную долю подогревающего тепла все же составляет теплота реакции горения железа. По наблюдениям некоторых исследователей, тепло, выделяемое подогревательным пламенем, составляет более половины общего баланса тепла при газовой резке и зависит от толщины разрезаемого материала.

5. Теплопроводность разрезаемого металла должна быть относительно небольшой, чтобы можно было довести температуру в зоне разреза до воспламенения.
Для подогрева зоны разреза может быть применено ацетилено-кислородное пламя. Однако, поскольку роль пирометрического эффекта греющего пламени здесь не столь значительна, как при газовой сварке, для резки используются и различные заменители горючих газов — бензин, водород, природный газ и др.
Кислородная резка осуществляется специальными резаками. На качество и точность резки оказывает влияние ряд факторов, а именно: форма и тепловые характеристики греющего пламени, форма струи и давление режущего кислорода, чистота его, скорость перемещения резака, расстояние от наконечника до разрезаемой поверхности и т. п.

Важное значение имеет форма греющего пламени. Оно должно быть концентрически правильным и по возможности с наименьшим расходящимся конусом. Режущая струя кислорода должна располагаться непосредственно около греющего пламени. Наиболее выгодным расположением греющей и режущей струй является концентрическое.
Конструктивно оба канала — для греющей смеси и для режущего кислорода — располагают в одной головке резака. Подача же газов осуществляется по отдельным трубкам. Большую роль в обеспечении качества разреза играет форма струи режущего кислорода. Струя, расходящаяся конусом, которая обычно получается при выходе сжатых газов из цилиндрического канала, будет давать клиновидную форму прорези. В профилированных соплах внутренний канал для режущего кислорода очерчен вдоль оси по кривой линии. Следует отметить, что диаметр внутреннего канала для кислорода в зависимости от толщины разрезаемого металла выбирается от 1 до 3 мм, поэтому при изготовлении наконечников профилирование канала по какой-либо кривой представляет большие технологические трудности. Форма струи зависит от давления режущего кислорода. При повышении давления повышается плотность струи и возникает эффект дросселирования. Зона разреза при этом охлаждается и качество резки ухудшается. При пониженном давлении кислород может не достигнуть нижних кромок, и разрез будет неполным.

Качество и производительность газовой резки в большой степени зависят от чистоты кислорода. С понижением чистоты кислорода процесс окисления замедляется, а расход газов увеличивается.
Скорость перемещения греющего пламени и кислородной струи оказывает влияние на глубину прогрева кромок и чистоту поверхности разреза. При слишком медленном перемещении пламени поверхность разреза может частично оплавляться. При повышенной скорости поверхность разреза получается недостаточно ровной, а шлак застревает в разрезе.
Изменение расстояния между поверхностью металла и наконечником обусловливает изменение ширины разреза и нарушение теплового режима подогрева. Чтобы поддерживать это расстояние постоянным, в современных газорезательных автоматах иногда используют резаки, закрепленные на специальных «плавающих» суппортах.
При ручной газовой резке стабильности большинства перечисленных факторов достигнуть не удается, поэтому качество резки невысокое: получаются «выхваты», скосы кромок и натеки.

На современных газорезательных машинах при правильном выборе режима резки среднее квадратичное отклонение неровностей профиля поверхности от средней линии может быть достигнуто в пределах 0,06-0,1 мм, что соответствует первому классу чистоты обработки. Очертание заданной линии (с чертежа или с контура) может быть воспроизведено с точностью 0,1-0,15 мм. Прямой угол между поверхностью листа и поверхностью разреза может быть выдержан в пределах 10-15′.
Таким образом, геометрия разреза, выполненного на исправных и точных газорезательных автоматах, может быть выдержана с точностью, значительно превышающей точность, требуемую при обработке деталей корпуса судна, и приближающейся к точности деталей, обработанных механическим способом.

Следует, однако, указать, что при газовой резке точность вырезанных деталей определяется не только качеством машины и регулировкой пламени; большое влияние оказывает также нагрев кромок, которые, расширяясь и сокращаясь, искажают намеченную конфигурацию всей вырезаемой детали. Поэтому для того чтобы обеспечить требуемую точность, следует применять такую технологию резки, которая учитывала бы происходящие деформации.

Высокий нагрев кромки при газовой резке сопровождается и структурными преобразованиями в металле. Глубина изменения структуры зависит от режима резки (количества вводимого тепла на единицу длины и скорости охлаждения) и от химического состава разрезаемого металла. На высокоуглеродистых и легированных сталях кромка разреза может получить закалку. При резке малоуглеродистых корпусных сталей закалка не происходит, но имеет место перекристаллизация, а в зоне, где нагрев был выше температуры 1000-1100° С, и рост зерна. Однако, учитывая, что процесс резки происходит при 1350° С, т. е. при температуре, лишь не намного превышающей 1100° С, а также учитывая скорость резки и теплопроводность стали, можем заключить, что ширина зоны изменения свойств стали должна быть очень небольшой. Действительно, на обыкновенных углеродистых судостроительных сталях в поверхностном слое разреза имеет место повышение твердости на 2-8%, что составляет незначительную величину.
Глубина слоя, в котором произошли эти изменения, не превышает 1 мм при толщине разрезаемого листа до 50 мм. Заметим, что при механической резке на ножницах ширина наклепанной зоны, в которой изменяются механические свойства металла, значительно больше.

Основные условия резки металлов

1. Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Лучше всех металлов и сплавов этому требованию удовлетворяют низкоуглеродистые стали, температура воспламенения которых в кислороде — около 1300°С, а температура плавления — около 1500°С. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается повышением температуры воспламенения в кислороде с понижением температуры плавления. Поэтому с увеличением содержания углерода кислородная резка сталей ухудшается.

Смотрите так же:  Гудвилл интеллектуальная собственность

2. Температура плавления окислов металлов, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла, в противном случае тугоплавкие окислы не будут выдуваться струей режущего кислорода, что нарушит нормальный процесс резки. Этому условию не удовлетворяют высокохромистые стали и алюминий. При резке высокохромистых сталей образуются тугоплавкие окислы с температурой плавления 2000°С, а при резке алюминия — окисел с температурой плавления около 2050°С. Кислородная резка их невозможна без применения специальных флюсов.

3. Количество тепла, которое выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки. При резке стали около 70% тепла выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30% общего тепла поступает от подогревающего пламени резака.

4. Образующиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться из места реза.

5. Теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, так как тепло, сообщаемое подогревающим пламенем и нагретым шлаком, будет интенсивно отводиться от места реза, вследствие чего процесс резки будет неустойчивым и в любой момент может прерваться.

В момент начала газовой резки подогрев осуществляется только подогревающим пламенем. Кроме этого, подогревающее пламя на всем протяжении реза подогревает переднюю верхнюю кромку разрезаемого металла впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, обеспечивая тем самым непрерывность процесса резки. Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и химического состава разрезаемого металла и сплава.

Сжигание металла и удаление продуктов сгорания из реза осуществляется струей режущего кислорода. Количество кислорода, проходящего через сопло мундштука, зависит от конструкции сопла, давления кислорода и скорости истечения струи. При газовой резке требуется определенное количество кислорода. Недостаток его приводит к неполному сгоранию железа и неполному удалению окислов, а избыток кислорода охлаждает металл. Количество кислорода, необходимое для полного окисления разрезаемого металла, определяется количеством сжигаемого металла и средним расходом на его сжигание

Струя режущего кислорода должна вызывать непрерывное окисление по всей толщине разрезаемого металла, поэтому скорость перемещения резака должна соответствовать скорости окисления металла по всей толщине. Скорость окисления зависит от скорости истечения кислородной струи. Струя режущего кислорода должна обеспечивать равномерную ширину реза по всей толщине разрезаемого металла. Расход кислорода на выдувание образующихся в результате резки окислов из узкого реза должен быть большим, чем из широкого. Это происходит из-за того, что при узком резе происходит большая сцепляемость образующихся в процессе резки шлаков с кромками, а при увеличении ширины реза удаляемость шлаков облегчается.

Требования к металлам при кислородной резке

Main Menu

Кислородная резка металлов

В промышленности применяются следующие виды кислородной резки: разделительная (лист разрезается на две или большее число частей); поверхностная (удаляется поверхностный слой металла в виде канавок) и копьевая (в металле прожигается глубокое отверстие) .

Сущность процесса и основные условия кислородной резки

Процесс кислородной резки основан на способности металла сгорать в струе технически чистого кислорода и состоит из подогрева металла до температуры воспламенения его в струе технически чистого кислорода, горения металла и выдувания струей кислорода окислов и частиц расплавившегося металла.

Температура нагрева участка металла, расположенного в начале намечаемой линии реза, зависит от массы (толщины) и главным образом от состава разрезаемого металла.

Чем больше масса и чем больше легирующих примесей, тем выше температура нагрева, а именно: для углеродистой стали—1200° С, а для легированной—1300° С.

Горение металла заключается в том, что на нагретое место направляется струя режущего кислорода. Кислород энергично окисляет верхние слои металла, которые при сгорании выделяют значительное количество тепла и нагревают до воспламенения в кислороде нижележащие слои металла. Интенсивность окисления увеличивается с увеличением чистоты кислорода и с повышением температуры.

Количество тепла, выделяющегося при резке от сгорания железа в кислороде, иногда в 3—5 раз превышает количество тепла, сообщаемого подогревательным пламенем резака. Однако выключать подогревательное пламя нельзя, так как при отсутствии подогревательного пламени струя кислорода встречает холодную поверхность металла и не воспламеняет ее, в результате чего резка прекращается.

Выдувание получаемых окислов (шлаков) начинается одновременно с окислением металла. Если шлаки не будут удаляться, то процесс резки прекратится, так как шлаки изолируют нижележащие слои металла от контакта с кислородом.

При установившемся процессе резки все три стадии протекают одновременно.

Газовой резке могут подвергаться не все металлы, а только те из них, которые удовлетворяют следующим основным требованиям.

1. Температура воспламенения металла должна быть ниже температуры его плавления. Если температура плавления ниже температуры воспламенения, то металл будет выплавляться, а не сгорать. Так, например, у меди, латуни, алюминия и его сплавов и чугуна температура воспламенения выше температуры плавления и поэтому эти металлы не могут резаться кислородом обычным способом. При пуске режущей струи кислорода расплавленные частицы этих металлов будут выдуваться из места реза, не сгорая в кислороде, а кромки разрезаемого изделия покроются слоем тугоплавких окислов этих металлов.

2. Температура плавления окислов металла, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла и температуры, которая развивается в процессе резки металла. При этом условии окислы будут легко выдуваться из места реза в жидком виде. Если металл не удовлетворяет этому требованию, то кислородная резка его без применения специальных флюсов невозможна, потому что образующиеся окислы не будут находиться в жидком состоянии и не смогут быть удалены из места реза.

3. Образующиеся окислы должны быть жидкотекучими, так как в (противном случае шлак при резке будет плохо выдуваться.

Резка затрудняется, если образуется значительное количество газообразных продуктов сгорания, поскольку при этом уменьшается чистота режущей струи кислорода и снижается тем самым интенсивность окисления металла.

4. Количество тепла, развивающегося в процессе сгорания металла, должно быть возможно большим, чтобы легко осуществлялся подогрев металла до температуры воспламенения.

5. Теплопроводность металла должна быть возможно меньшей, так как в противном случае трудно подогреть металл до температуры воспламенения.

6. В металле не должно быть примесей, ухудшающих процесс резки.

Из всех металлов, применяемых в технике, перечисленным требованиям больше всего удовлетворяет сталь.

Влияние примесей в стали на резку ее кислородом. В зависимости от химического состава стали режутся по-разному. Хорошо режутся стали с содержанием углерода до 0,3%. При содержании углерода выше 0,3% резка не ухудшается, но сталь приобретает склонность к закалке и образованию трещин при резке, а поэтому требует предварительного подогрева. При содержании углерода свыше 0,7% процесс резки ухудшается и при содержании его 1—1,2% делается невозможным, так как при увеличении содержания углерода встали температура воспламенения ее повышается, а температура плавления падает.

Марганец при содержании его в стали до 4%на процесс резки заметного влияния не оказывает. При большем содержании марганца процесс резки затрудняется. При резке сталей с содержанием марганца более 0,8% и углерода более 0,3%, во избежание получения закалочных трещин, разрезаемый металл перед резкой рекомендуется подогревать.

При содержании в стали кремния до 4% и углерода до 0,2% процесс кислородной резки протекает нормально. При более высоком содержании кремния резка затрудняется в связи с образованием тугоплавкого окисла кремния, повышающего вязкость шлака.

Никель при содержании его в стали до 3—4% и одновременном содержании углерода в стали до 0,5% резки не затрудняет. При более высоком содержании углерода в никелевых сталях резка сильно затрудняется.

Хром затрудняет резку, так как образует тугоплавкие окислы, Кислородной резке поддаются стали, содержащие не более 1,5% хрома. При содержании хрома от 1,5 до 5% возможна резка с предварительным подогревом. Высоколегированные хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали можно -резать только с помощью кислородно-флюсовой резки.

Молибден при содержании в стали до 0,5% на процесс резки не влияет.

Сера и фосфор в тех количествах, в которых они содержатся в стали, на процесс резки не влияют.

Кислородная резка почти не оказывает влияния на свойства малоуглеродистых сталей вблизи места реза. При резке сталей с повышенным содержанием углерода, марганца, хрома и молибдена кромки реза подвергаются закалке, становятся более твердыми, возможно появление трещин, особенно если сталь при этом имеет значительную толщину и резка ведется по сложному замкнутому контуру.

Закалка может быть уменьшена применением горючих газов, не содержащих углерод (например, водорода), или подогревательного пламени с избытком кислорода.

Углеродистые стали с содержанием углерода более 0,35% и низколегированные с содержанием углерода более 0,2% могут закаливаться и и зоне термического воздействия резки. При резке таких сталей необходимо применять предварительный подогрев металла либо снижать скорость охлаждения посредством дополнительного источника нагрева, перемещаемого позади основного резака. Качество реза при этом получается удовлетворительным.

Author: admin