Кислородная резка стали

Кислородная резка

Как уже упоминалось ранее, этот вид резки представляет со­бой горение металла в струе кислорода. Перед этим обязателен предварительный подогрев места резки до температуры воспламе­нения (более точное определение—до момента начала оксидиро­вания металла в кислороде). Предварительный подогрев дает пла­мя ацетилена или пламя газов-заменителей. После того, как место резки будет разогрето до температуры 300—1300°С (для каждого металла—свое конкретное значение), осуществляется пуск режу­щего кислорода. Кислород режет подогретый металл и одновре­менно удаляет образующиеся оксиды. Для того, чтобы процесс был беспрерывным, надо чтобы подогревающее пламя находилось все­гда впереди струи кислорода.

Различные металлы в различной степени доступны для кисло­родной резки. Лучше всего режутся низкоуглеродистые стали с содержанием углерода не выше 0,3%. Среднеуглеродистые стали (углерод до 0,7%) режутся хуже. Резка высокоуглеродистых ста­лей вообще проблематична, а при наличии в составе углерода свы­ше 1% резка вообще невозможна без добавки специальных флю­сов.

Высоколегированные стали не поддаются кислородной резке. Возможна только кислородно-флюсовая (специальные флюсы) резка или плазменно-дуговая, о которой речь пойдет в следующих главах. Плазменно-дуговая резка применяется и для разделки алю­миния и его ставов, для которых кислородная резка исключена. Медь, латунь и бронза могут быть разрезаны только кислородно-, флюсовым составом (как и высоколегированные стали;.

Для характеристики разрезаемости конструкционных сталей воспользуемся таблицей.

Разрезаемо сть кислородом

30Г, 40 Г,30Г2, 15Х, 20Х, 15ХФ, 10ХФ, 15ХГ, 20М, 12ХНЗА, 20ХНЗА и др.

В летнее время —хорошая без подогрева. В зимнее время осложняется необходимостью подогрева до 150°С

15Г, 20Г, 10Г2, 15М, 15НМ и др.

Возможна резка в любых условиях без огра­ничений и без подогрева до или после резки

25ХГС-50ХГС, ЗЗХС-40ХС, 20X3, 35ХЮЛ, 37XH3A, 35Х2МА, 25НВА, 38ХМЮА, 40ХГМ, 45ХНМФА, 50ХГА, ЗОХФА, 50ХГФА, 5ХНМ, 12Х2НЗМА, ШХ15, ШХ15СГ и др.

Резка затруднена в связи с возможностью образования трещин после резки. Необходим предварительный подогрев до 300—400°С и замедленное охлаждение после резки

50Г-70Г, 35Г2—50Г2, 30Х—50Х и др. 12ХМ-35ХМ, 20ХГ-40ХГ, 40ХН-50ХН,

12Х2Н4А-20Х2Н4А, 40ХФА, 5ХНМ, ШХЮ, 25ХМФА и

Резка затруднена в связи с возможностью образования закалочных трещин. Необходим предварительный подогрев до 300°С

Итак, после краткой характеристики разрезаемости перейдем к освещению темы технологии резки различных металлов в зави­симости от их толщины, химического состава, деформируемости в результате термического воздействия, вида разрезаемого профиля.

Первое, что надо запомнить, определяя режим резки. для ме­таллов, толщина которых более 400 мм, подогревающее пламя дол­жно содержать в своем составе избыток ацетилена (науглеражива – ющее пламя). Это даст увеличение длины факела и позволит про­греть металл на глубину. Если толщина металла не превышает 300 мм, то достаточно нормального пламени.

Важное значение имеет выбор скорости резки. Она должна быть равной скорости оксидирования металла по всей толщине металла. Наиболее простой способ определить скорость резания по характеру выброса искр и шлака. На рис. 34 показаны три мо­мента, характеризующие правильность выбора скорости резания.

Правильность положения резака влияет на производительность резки. В самом начале резки подогревающее пламя надо устанав – ливать на край разрезаемого металла для нагрева кромки до темпе­ратуры оплавления. Положение резака различно в начале резки. На рис. 35 это представлено в наглядной форме. При резке листо­вой стали толщиной до 50 мм резак в начале процесса уста­навливается вертикально, а при большой толщине листа — под углом 5° к поверхности торца листа, а затем его наклоняют на 20— 30° в сторону, обратную движению резака.

Такое расположение резака способствует лучшему прогреву металла по толщине и повышению производительности резки. Оно может быть использовано при ручной и машинной прямолиней­ной резке, но при вырезке фигурных деталей положение резака должно быть строго перпендикулярным к поверхности раз­резаемого металла.

Если режется заготовка круглого сечения, то начало резки осу­ществляется с увеличенным углом пламени, который затем посте­пенно уменьшается вплоть до перпендикулярного положения ре­зака, как это показано на рис.36.

Если стоит задача прожечь отверстие, то надо знать ряд осо­бенностей этого вида резки. Если толщина металла не более 20 мм, то порядок следующий: подогревающее пламя горелки, вы­полнив свою задачу по получению нужной температуры подогре­ва, должно быть обязательно выключено перед пуском режущего кислорода.

Сам пуск режущего кислорода должен осуществляться плав­ным открытием вентиля на резаке. Кислородное пламя зажигается от раскаленного металла само. Такой порядок позволит исключить обратные удары пламени (хлопки).

Если толщина металла достигает 50 мм, то для облегчения процесса прожигания отверстия деталь (лист) надо установить в наклонное положение, а то и вертикально, для обеспечения бес – 126

Рис. 34. Определение скорости резки по выбросу искр (шлака).

1 — недостаточная скорость резания; 2 — нормальная скорость резания; 3 — завышенная скорость резания

Рис. 35. Положение резака при работе с листовой сталью.

А — начало резки; Б — процесс резки

препятственного стока шлаковых образований. При этом первона­чальное отверстие готовится путем сверлейия на небольшую глу­бину. Порядок пуска режущего кислорода такой же, как и в пре­дыдущем случае.

Мундштук при. резке надо фиксировать на определенном рас­стоянии от обрабатываемого металла. Для этих целей могут быть изготовлены (или приобретены) специальные приспособления. Чаще всего это тележки, прикрепляемые к головке резака.

В случае резки листов толщиной до 100 мм расстояние от тор­ца мундштука до поверхности разрезаемого металла должно быть на 2 мм больше длины ядра пламени. При резке стали толщиной более 100 мм и работе на газах-заменителях ацетилена указанное расстояние между торцом мундштука и разрезаемым металлом увеличивают на 30—40% во избежание перегрева мундштука.

Номера мундштуков выбираются в зависимости от толщины металла. Для освещения этого вопроса обратимся к таблице.

Мундштуки для ручной резки

Ручная резка может быть производительной только в том слу­чае, если резчик правильно держит резак в процессе обработки детали, правильно определяет точку начала резки, соблюдает тре­буемый угол наклона пламени, правильно выбрал горючий газ, номер мундштука.

Если осуществляется резка нескольких л истов металла, то шов будет лучше, если листы закрепить в пакет, а их кромки в месте начала резки будут уложены так, как это показано на рис. 37.

Резка поковок и отливок производится ручным резаком типа РЗР-2, работающим на пропан-бутане в смеси с кислородом. Этот резак режет поковки и отливки толщиной от 300 до 800 мм. Для обеспечения качественной резки заготовок такрй толщины важное значение имеет положение резака и скорость его перемещения. В начале резки резак необходимо расположить под прямым углом к разрезаемой поверхности или под углом 5° в сторону, .обратную движению. После предварительного подогрева места начала резки и пуска режущего кислорода необходимо убедиться в полном про­резании металла по всей толщине и затем начать перемещение ре­зака. К концу реза необходимо немного снизить скорость резки и увеличить угол наклона резака в сторону, обратную движению, до 10—15°, для обеспечения полного прорезания конечного участка и уменьшения отстаивания линий реза.

Резка труб. Трубы режутся с использованием ацетилена пли его заменителей. Поворачивать трубу в процессе резки можно при помощи роликов, как это показано на рис. 38. На этом же рисунке показано и правильное положение резака. При гаком положении резака увеличивается зона взаимодействия кислорода с металлом, и образующийся в процессе резки шлак нагревает впереди лежа­щий участок труб, благодаря чему улучшаются условия оксидиро­вания металла. Однако время предварительного подогрева поверх­ности трубы до температуры воспламенения удлиняется до 60— 70 с. Для уменьшения временя нагрева и начала процесса практи­чески сходу необходимо ввести в зону реакции стальной пруток (или железный порошок). Средняя скорость резки труб диаметром 300—1020 мм с толщиной стенки до 12 мм составляет 1,5—2,3 м/мин, т. е. повышается э 2— 3 раза по сравнению со схемой резки с перпендикулярным расположением резака.

Правильная последовательность резки профильных прока­тов показана на рис. 39.

Рис. 38. Резка труб.

Л — скоростная резка; Б — резка на роликовом стенде

Рис. 39. Последовательность резки. а – резка уголка за один проход: 1 – положение резака при резке первой полки, 2— положение резака при резке второй полки; б-резка уголка с обушка:

/— положение резака при прорезании с обушка 2- положение резака при резке первой полки, 2- положение резака при резке второй полки; в – резка двутавро­вой балки: 12— положение резака при обрезке верхней и нижней полки,

2-положение резака при обрезке стойки

Явление деформации при резке. Причины термической де­формации заключаются в том, что неравномерный нагрев и охлаж­дение деталей(заготовок) вызывают появление остаточных напря­жений в металле. Чтобы избежать этого, существует ряд практи­ческих рекомендаций, суть которых сводится к следующему:

— применять водяное охлаждение металла непосредственно в процессе резки;

— производить отжиг или отпуск перед началом резки метаз-

— производить вырезку отверстий в метазле раньше других

— листы металла перед резкой закреплять во избежание их смещения под воздействием остаточных напряжений;

—резку всегда начинать с кромки, которая имеет наибольшую длину, а заканчивать на короткой кромке;

— если надо резать прямые и зигзагообразные линии, то начи­нать надо с зигзагообразной линии;

— если в процессе резки образуются перемычки и их надо убрать, то это следует делать после окончания всех работ по резке;

— мелкие детали вырезать после крупных;

— скорость резки должна быть максимально допустимой, что­бы не сильно нагревались кромки разрезаемого металла.

Технология резки металлов большой толщины. Для руч­ной резки металлов толщиной до 700 мм надо пользоваться реза­ками РЗР-2, применяя газы-заменители ацетилена, которые дают науглераживающее пламя и требуемую длину факела. При этом должен неукоснительно соблюдаться режим резки, приведенный в таблице.

Режим резки металла большой толщины

Толщина металла (мм)

Давление струи кислорода (МПа)

Зазор между мундштуком и поверхностью металла (мм)

Диаметр режу щего сопла (мм4)

Мундштук при резке металла большой толщины должен иметь наклон 2—3° вправо (по направлению резки), а к концу резки — 2—3° влево, как по казано на рис. 40.

Кислородно-флюсовая резка. Высоколегированные стали, чугун, цветные металлы, как мы уже упоминали, надо резать плаз­менно-дуговым методом. Если перечисленные металлы имеют большую толщину, то эффективнее всего будет применение кисло – родно-флюсовой резки. Почему? Причина в том, что порошкооб-

Рис. 40. Положение мундштука при резке стали большой толщины: а — перед началом резки; б — перед окончанием резки

разные флюсы, подающиеся вместе с режущим кислородом, по­зволяют расплавить образующиеся тугоплавкие оксиды, с которы­ми невозможно справиться, применяя другие виды резки. Флюсы переводят эти тугоплавкие оксиды в жидкотекучие шлаки, кото­рые можно легко удалить. Кислородно-флюсовая резка может ус­пешно заменить плазменно-дуговую резку при работе с высоколе­гированными сталями и чугуном толщиной до 70 мм. Из чего же состоят порошкообразные флюсы? Основным компонентом порош­кообразных флюсов, применяемых при кислородно-флюсовой резке чугуна и меди, является железный порошок марки ПЖ с разме­рами частиц от 0,07 до 0,16 мм. Для резки нержавеющих сталей к порошку добавляют 10—12% алюминиевого порошка марки А1 IB. Иногда используют флюсовую смесь, состоящую из алюминиево­магниевого порошка (60— 80%) и ферросилиция (20—40%).

Чем же отличается кислородно-флюсовая резка от обычной кислородной?

Прежде всего это увеличенная на 20% мощность по­догревающего пламени. Затем—скорость резки должна быть стро­го согласована с количеством подаваемого флюса. И наконец, рас­стояние между торцом мундштука и поверхностью металла долж­но быть увеличено, чтобы не происходило засора мундштука.

Читайте также:  Как собрать рулевое

Практический интерес представляет процесс резки бетона и железобетона. Осуществляется он двумя способами: порошково – копьевой и кислородно-копьевой резками. В чем их различие?

Кислородно-копьевая резка эффективна при прожигании отверстий в бетонах. При этом способе кислород подается через стальную трубу(копье), один конец которой разогрет до темпера­туры оплавления и прижат к поверхности бетона. Кислород, взаи­модействуя с раскаленным торцом трубы (копья), окисляется, об­разуя жидкотекучие оксиды железа. Эти оксиды реагируют с бето­ном и превращаются в шлаки, которые легко выдуваются. Подавая копье вперед, добиваемся проникновения вглубь массива бетона и, в конечном счете, прожигаем отверстие. Хорошо для этих целей использовать толстостенную цельнотянутую трубу диаметром 20— 35 мм;

тонкостенную газовую трубу диаметром 10,2—21,3 мм, запол­ненную на 60—65 % стальными прутками, или тонкостенную га­зовую трубу того же диаметра, обмотанную снаружи стальной про­волокой диаметром 3—4 мм.

Прутки и проволока играют такую же роль в процессе резки, как железный порошок при кислородно-флюсовой резке.

Нагрев трубы (копья) до резки выполняют обычно газовой горелкой или угольным электродом.

На рис. 41 показана простейшая схема прожигания отверстия копьем. Такая технология позволяет получить отверстия глубиной до 4000 мм при диаметрах до 1200 мм. Этот же способ с успехом можно применить и при прожигании отверстий в стальной заго­товке.

Рис. 41. Прожигание бетона кислородным копьем.

/ — бетон; 2 — копье; 3 — защитный экран; 4 — ручка подачи и вращения копья во время работы; 5— подача кислорода; 6— подача воздуха с флюсом

Порошково-копьевая резка отличается тем, что вместо про­волоки (прутков) используется железный порошок, в состав кото­рого входит 85% железного и 15% алюминиевого порошков. Этот порошок (как и флюс) подается в область резания вместе со струёй кислорода.

Рекомендуемые режимы работы при этом следующие:

1. Если надо прожечь отверстие диаметром 55 мм и глубиной 500 мм, надо обеспечить давление кислорода в 0,7 МПа, иметь за­пас порошка из расчета расхода 30 кг в час. При этом скорость резания может быть в пределах 120—160 мм в минуту, а расчет­ный расход копья (трубы) составит 4 мм на 1 метр длины отвер­стия.

Если глубина отверстия больше (в пределах 1500 мм), то дав­ление кислорода должно быть 1,0—1,2 МПа, расход флюса не уве­личится (30 кг в час), скорость резания упадет до 40—70 мм в ми­нуту, а расход копья увеличится до 6 мм на 1 метр длины отвер­стия.

Разновидностью кислородной резки является поверхностная резка. Это означает, что вместо сквозного разреза вырезается ре­льеф на поверхности металла в виде одной или нескольких раз­дельных или совмещенных канавок. При этом способе резки боль­шую роль играет угол наклона резака и, конечно же, режим резки. При поверхностной резке источником нагрева металла будет не только пламя резака, но и расплавленный шлак. Растекаясь, шлак подогревает нижележащие слои металла.

В сварочном производстве поверхностная резка — не­заменимый процесс для вырезки дефектных участков швов. Л>ч – ше всего подходят для этих работ резаки типа РИА И РПК.

Начинается поверхностная резка с прогрева участка до темпе­ратуры воспламенения. При включении режущего кислорода об­разуется очаг горения металла и обеспечивается устойчивый про­цесс зачистки за счет равномерного перемещения резака вдоль ли­нии реза. При нагреве резак обычно располагается под углом 70— 80° к зачищаемой поверхности. В момент подачи режущего ки­слорода резак наклоняют до угла 15—45°.

Глубина и ширина канавки зависят от скорости резки и с ее увеличением уменьшаются. Глубина канавки увеличивается с воз­растанием угла наклона мундштука резака, при повышении давле­ния режущего кислорода и уменьшении скорости резки. Ширина канавки определяется диаметром канала режущей струи кислоро­да. Во избежание появления закатов на поверхности заготовки не­обходимо соблюдать такое условие, чтобы ширина канавки была в 5—7 раз больше глубины.

При необходимости зачистки дефектов на значительной по­верхности обычно производят резку «елочкой» за один или несколь­ко проходов с приданием резаку колебательных движений.

Схема поверхностной резки представлена на рис. 42.

Рис 42. Схема поверхностной кислородной резки. / — м ндштук; 2 — шлак; 3 — канавка

В таблице даются режимы поверхностной резки с применени­ем резака РПА.

Кислородная резка стали больших толщин

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек – в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки – в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Толщины стали более 300 мм принято называть большими. Основная особенность резки стали больших толщин состоит в том, что необходимо сформировать фронт окисления металла большой протяженности. Поэтому при резке металла большой толщины требуется специальная режущая аппаратура и особые приемы резки. Для достижения стабильных показателей производительности, качества резки струя режущего кислорода должна сохранять окислительную способность и кинетическую энергию на возможно большой длине по толщине разрезаемого металла, а мощность подогревающего пламени должна быть такой, чтобы обеспечить подогрев шлаков в нижней части разреза и защиту режущей струи от подсоса воздуха. Поэтому расход режущего кислорода и горючего газа предусматриваются намного большими, чем при кислородной резке стали обычных толщин. Резка выполняется, как правило, с использованием кислорода низкого давления, не более 392 кПа, мундштуки резаков имеют обычные цилиндрические сопла большого диаметра. Скорость истечения струи невысока (близка к звуковой). Струя большого диаметра обеспечивает окисление соответственно большего количества металла в верхней части разреза, чем улучшается прогрев металла в нижней части реза. Образующийся шлак заполняет раковины и пустоты, располагающиеся довольно часто в прибылях, в связи с чем кислородная струя не теряет устойчивости и не меняет направления пои резке металла с внутренними дефектами.

Особое внимание рекомендуется уделять операциям, предшествующим резке. Место начала резки следует хорошо подогреть, причем нагреваемая зона должна простираться ближе к низу торцовой поверхности, чем к верху вдоль линии предполагаемого разреза. При резке металла больших толщин большое значение имеет момент врезания струи кислорода в металл. Начало резки значительно облегчается, если угол атаки будет на 2—3° больше прямого (рис. 26.2). В конце резки необходимо снизить скорость тележки и наклонить резак в противоположную сторону, что обеспечивает прорезание нижнего угла заготовки.

Рис. 26 2. Положение мундштука при резке стали больших толщин:
I – врезание (оптимальные режимы резки); II – врезание (неоптимальные режимы резки)

Большое значение при резке металла больших толщин имеет подогревающее пламя. Для обеспечения прогрева шлаков в нижней части разреза и защиты струи кислорода от перемешивания с воздухом при резке стали толщиной более 1000 мм в резаках за режущим соплом располагают дополнительно сопло для подачи горючего газа. При резке металла толщиной более 2000 мм 65 % горючею газа подается в разрезе через дополнительное сопло. Режимы механизированной резки низкоуглеродистых и конструкционных сталей больших толщин приведены в табл. 26.5.

Таблица 26.5 Режимы резки стали больших толщин

В настоящее время кислородная резка металла больших толщин применяется для обработки различного вида поковок, проката и отливок из низко-, средне- и высоколегированных марок сталей. При резке последних применяется способ кислородно-флюсовой резки. Зависимость расходов газов, железного порошка, скорости резки высоколегированной стали приведены на рис. 26.3.

Рис. 26.3. Зависимость скорости резки (1), расходов газа [кислорода режущего (2). природного газа (3). ацетилена (4). пропана (5). флюса (б), воздуха (7)] от толщины разрезаемой стали.

Волченко В.Н. “Сварка и свариваемые материалы”. -М. 1996.

Кислородная резка

3. Кислородная резка

Кислородная резка осуществляется вследствие нагрева металла до температуры воспламенения теплом газового пламени и экзотермической реакции окисления металла с последующим удалением оксидов кинетической энергией режущего кислорода. Ниже приведены условия разрезаемости металлов и сплавов.

  1. Источник тепла должен быть достаточно мощным.
  2. Температура горения металла должна быть ниже температуры его плавления, а также температуры плавления образующихся оксидов.
  3. Оксиды и шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться струей режущего кислорода.

Всем этим условиям удовлетворяют титановые сплавы, низкоуглеродистые и низколегированные стали, однако содержание в сталях легирующих элементов влияет на разрезаемость их кислородным пламенем (табл. 27).

Таблица 27. Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при кислородной резке

ЭлементРазрезаемость стали
МарганецПри содержании до 0,6 % Mn стали разрезаются без затруднений, однако твердость поверхностей реза значительно повышается по сравнению с твердостью основного металла
КремнийПри малом содержании углерода хорошо разрезается сталь с содержанием до 4 % Si. При содержании свыше 0,2 % С удовлетворительно разрезаются стали, содержащие до 2,5 % Si
ХромХорошо разрезаются стали, содержащие до 0,7 % С и до 1,5 % Cr.

При содержании в стали до 0,4 % С и до 5 % Cr необходим предварительный подогрев, который позволяет избежать закалки; при содержании свыше 6 % Cr сталь не разрезается

НикельПри содержании до 0,5 % С удовлетворительно разрезаются стали, в состав которых входит до 35 % Ni без значительных добавок других элементов
ВольфрамСталь при содержании до 0,7 % С и до 10 % W разрезается без затруднений. При содержании 10…15 % W резка возможна только с предварительным подогревом
МолибденСодержание до 2 % Mo не влияет на процесс резки. При содержании свыше 3,5 % Мо резке поддаются только стали, которые содержат не более 0,3 % С
МедьСодержание до 0,7 % Cu на процесс резки не влияет
АлюминийСодержание до 0,5 % Al на процесс резки не влияет. При большем его содержании ухудшается процесс резки. При содержании свыше 10 % Al сталь не разрезается
Сера и фосфорПри общем содержании этих элементов до 0,1 % они на процесс резки влияния не оказывают

Для определения разрезаемости легированных сталей пользуются углеродным эквивалентом, который подсчитывается по формуле:

СЭ = С + 0,15Mn + 0,3(Si + Mo) + 0,4Cr + 0,2V + 0,04(Ni + Cu).

Пределы его изменения позволяют оценить разрезаемость легированных сталей (табл. 28).

Таблица 28. Разрезаемость углеродистых и низколегированных сталей при кислородной резке

Углеродный

стали, %

Ограничения при резкеПримеры марок сталей
До 0,6Технологических ограничений нет, подогрев не требуется08, 10, 20, 25, Ст1-Ст4, 15Г, 20Г,

10Г2, 15М, 15НМ

0,6…0,8В летнее время допустима резка без подогрева. В зимнее время при резке больших сечений и вырезке деталей сложной конфигурации необходим подогрев до температуры 150 °С35, 45, 30Г, 40Г, 30Г2, 15Х, 20Х,

15ХФ, 10ХФ, 15ХГ, 20М, 12ХН3А,

20ХН3А

0,8…1,1Для предотвращения закалочных трещин необходим предварительный или сопутствующий подогрев деталей до температуры 200…300 °С50, 70, 50Г, 70Г, 35Г2, 50Г2,

30Х, 50Х, 12ХМ, 35ХМ, 20ХГ,

40ХГ, 40ХН, 50ХН, 12Х2Н4А,

20ХН24А, 10ХФА, 5ХНМ, ШХ10,

35ХМФА

Свыше 1,1Во избежание появления трещин необходимы предварительный подогрев до температуры 300…450 °С и выше и последующее замедленное охлаждение (в печи или под тепловой изоляцией).

Углеродистая сталь, содержащая свыше 1,2 % С, не поддается кислородной резке

25ХГС, 50ХГС, 33ХС, 40ХС,

20Х3, 35ХЮА, 37ХН3А, 35Х2МА,

25ХНВА, 40ХГМ, 38ХМЮА,

45ХНМФА, 50ХГА, 50ХФА,

50ХГФА, 5ХНМ, 12Х2Н3МА

ШХ15, ШХ15СГ

Ниже перечислены основные параметры кислородной разделительной резки.

Пламя — нейтральное, при резке металла толщиной более 400 мм — науглероживающее.

Мощность пламени зависит от толщины, состава и состояния металла. При ручной резке повышается в 1,5…2 раза по сравнению с механизированной; при резке литья увеличивается в 3…4 раза; определяется номером сменного мундштука (табл. 29).

Давление режущего кислорода зависит от толщины разрезаемого металла, формы режущего сопла и чистоты кислорода; необходимо руководствоваться указаниями и инструкциями по эксплуатации.

Скорость резки должна соответствовать скорости окисления металла по толщине. При нормальной скорости поток искр и шлака с обратной стороны разрезаемого листа сравнительно спокойный и направлен почти параллельно кислородной струе. Зависит от толщины металла, требований к качеству поверхности реза и от степени чистоты кислорода (табл. 30—11.32).

Параметры режима ручной резки приведены в табл. 33, 34, а поверхностной кислородной строжки — в табл. 35.

Таблица 29. Выбор сменного мундштука при ручной кислородной резке

Кислородная резка стали

Процесс кислородной резки стали зависит от содержания углерода и химического состава примесей в стали. Хорошо режутся низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,3% углерода. При содержании углерода в сталях свыше 0,3% поверхность реза закаливается, а при содержании его свыше 0,7% резка становится затруднительной. Кремний при содержании его в сталях до 4% и одновременном содержании углерода до 0,2% процесс резки не затрудняет. При более высоком содержании углерода процесс резки ухудшается в связи с образованием тугоплавкого окисла кремния.

Марганец при содержании в стали до 6% на процесс кислородной резки не влияет, при более высоком содержании марганца процесс резки затрудняется. Сера и фосфор в тех количествах, в которых они содержатся в стали, на процесс резки не влияют. Хром, так же как и кремний, повышает в стали вязкость шлака и при содержании 2-3% способствует зашлаковыванию кромок реза. При содержании в стали хрома от 1,5 до 5% возможна резка с предварительным подогревом. При более высоком содержании хрома хромистые и нержавеющие стали можно резать только кислородно-флюсовым способом. Никель обладает низким сродством к кислороду и поэтому окисляется кислородной струей при резке очень слабо. Никель при содержании его в стали до 6-7% процессу кислородной резки не препятствует, при более высоком содержании никеля процесс резки затрудняется. Молибден при содержании в стали 0,15-0,25% на процесс резки не влияет.

Кислородной резке подвергаются стали толщиной не менее 3 мм. Резка стали малых толщин сопровождается значительным перегревом, оплавлением кромок и короблением разрезаемого металла. При резке тонколистовой стали на резаках устанавливается внутренний мундштук с минимальным отверстием для режущего кислорода и наружный мундштук № 1. Лучшие результаты при резке сталей малых толщин дает резка с последовательным расположением подогревающего пламени и режущего кислорода. Резку ведут с максимальной скоростью и минимальной мощностью подогревающего пламени. Мундштук резака наклоняют под углом 15-40° к поверхности реза в сторону, обратную направлению резки. Для получения резов без грата на разрезаемых кромках необходимо применять кислород чистотой не ниже 99,5%.

Лучшее качество при кислородной резке малых толщин, особенно при массовой вырезке одинаковых деталей, дает пакетная резка. Сущность процесса кислородной пакетной резки заключается в том, что разрезаемые листы складывают в пакет, стягивают струбцинами или специальными зажимными приспособлениями и разрезают за один проход резака. Максимальная толщина каждого листа не более 4-6 мм, общая толщина пакета не более 100 мм. При этом способе необходимо, чтобы листы были хорошо очищены и плотно прилегали друг к другу. Мощность подогреваемого пламени, а также расход и давление режущего кислорода при пакетной резке устанавливают по суммарной толщине пакета. Скорость резки пакета несколько меньше скорости однослойной резки стали той же толщины. Верхний лист пакета при малой толщине коробится, поэтому на пакет накладывают лист большой толщины. Пакетную резку рекомендуется выполнять кислородом низкого давления. В этом случае не требуется принудительное сжатие листов (зазоры между листами иногда достигают 3-4 мм). Пакет закрепляют с одной стороны. По окончании пакетной резки поверхность металла очищают от окалины и остатков шлака стальной щеткой. Образующиеся в процессе пакетной резки наплывы с нижней кромки металла срубают зубилом.

а – с плотным зажатием пакета, б – с зажатием пакета со стороны, противоположной началу резки

Рисунок 1 – Пакетная кислородная резка листов стали

Кислородная резка сталей средних толщи от 10 до 100 мм не вызывает затруднений. Она выполняется обычной аппаратурой как ручными, так и механизированными способами. Резку сталей средней толщины выполняют при давлении кислорода 0,25-0,6 МПа.

Кислородную резку сталей большой толщины применяют в металлургической промышленности и на предприятиях тяжелого машиностроения. Стали толщиной до 300 мм разрезают обычными универсальными резаками.

При резке металла большой толщины требуется специальная аппаратура и особые приемы резки. При резке стали больших толщин, так же как и при резке металла обычной толщины, наибольшие скорости резки достигаются в случае применения давления 0,8-1,0 МПа перед мундштуками с плавной входной частью и плавным расширением на выходе. Однако при таких давлениях необходимо из-за потерь в шлангах и резаках или увеличивать давление в редукторе до 2,5 МПа (при резке металла толщиной 600 мм и более), или существенно увеличивать проходные сечения шлангов.

Заготовки больших толщин разрезают специальными резаками при низком давлении кислорода, которое перед мундштуком равно 0,05-0,3 МПа. Мундштуки имеют увеличенные (по сравнению с универсальными резаками) проходные сечения для режущего кислорода без расширения на выходе. При низких скоростях истечения, не превышающих звуковую(как это имеет место при резке кислородом низкого давления), каждая частица кислорода имеет возможность дольше соприкасаться с металлом, благодаря чему уменьшаются потери кислорода. Кроме того, при этом уменьшается количество теплоты, уносимое из разреза избыточным кислородом и газами, не участвующими в реакции окисления, и сокращается общий расход кислорода, хотя ширина реза несколько увеличивается.

При резке кислородом низкого давления рез получается более широким. При этом зона дефекта заполняется расплавленным металлом и шлаками, а струя продолжает процесс резки без существенных завихрений.

Для устранения подпора газов и для свободного вытекания шлака под заготовкой должно быть свободное пространство высотой 300-500 мм. При резке стали больших толщин процесс окисления металла по толщине протекает значительно медленнее, чем при резке обычных толщин. Поэтому успех резки в значительной степени определяется правильным началом врезания кислородной струи в металл.

Стали толщиной, свыше 300 мм режут специальными резаками, мундштуки которых имеют увеличенные по сравнению с универсальными резаками проходные сечения для режущего кислорода.

Резка металла кислородом – сущность процесса

Кислородная резка металла – это термический способ разрезания металла с помощью газового пламени. В подаваемой струе кислорода разрезаемый металл сгорает, одновременно с этим процессом сгорают и выделяемые оксиды. Для поддержания стабильного процесса используют горючие газы – ацителен, пропан-бутановую смесь, МАФ, а также в отдельных случаях – пары бензина и керосина. Время нагрева газа для низкоуглеродистой стали полностью зависит от толщины заготовки. Для эффективной резки металл должен быть с низким коэффициентом теплопроводности.

Технология кислородной резки

Исходя из особенностей обрабатываемой поверхности, ее формы и самой основы материала, различают несколько видов кислородной резки:

  • • скоростная, нормальная и кислородно-флюсовая, предназначены для прямолинейной и фигурной резки;
  • • строжка поверхности и канавок, обточка – используют в поверхностных обработках;
  • • кислородное копье и струя – применяют в сверлении и прожигании.

В процессе резки металла необходимо соблюдать общие условия – температура плавления металла должна быть всегда выше температуры горения, шлаки легкоплавкими, стабильный и непрерывный нагрев. Механизированный процесс кислородной резки подходит для труб большого и малого диаметра, где важна высокая точность и качество. Ручной способ резки используется для листов и профильного проката. Качественный результат зависит не только от правильно подобранного режима, но и квалификации сварщика.

Резка металла кислородом под водой

Данный вид обработки используется только при необходимости проведения специальных операций: спасательных, строительных, аварийных, подъемных. Резаком для подводной резки можно кроить стальные сплавы толщиной до 70 мм, находясь при этом на глубине до 30 м. Бензокислородный резак может работать со сталью, толщина которой достигает 100 мм.

По типу разреза подразделяются на:

  • резку копьем;
  • разделительную;
  • поверхностную;

    Особенности кислородной резки труб

    Ручной способ кислородного раскроя применяется для обработки торцов трубопровода перед сварочными работами, для удаления дефектов. Операция может выполняться в любом пространственном положении. Для ее выполнения применяют вставные и универсальные резаки. Настройка режима зависит от толщины обрабатываемого изделия.

    Классификация оборудования для резки кислородом

    По способу обработки резка бывает ручная и механизированная. Существуют ручные резаки, работа которых характеризуется достаточно высокой точностьюю Они подразделяются на универсальные, специальные, для фигурного и прямого раскроя. При необходимости обработки больших объемов металла рационально использовать переносные аппараты “Гугарк”, большие партии одинаковых изделий успешно вырезаются с помощью шарнирных машин АСШ-86. Промышленные предприятия чаще всего используют портально-консольные устройства.

    Особенности рабочего процесса

    Резка, как и другой рабочие процесс, требует внимательности и соблюдения техники безопасности:

    • • запрещено проводить подогрев металла одним только сжиженным газом;
    • • запрещено использовать жидкое горючее в газосварочных работах;
    • • при работе в закрытых помещениях должны быть предусмотрены вентиляционные системы;
    • • баллоны с сжиженным газом должны располагаться на расстоянии не менее 5 м от газосварочных работ.

    СтальХарактеристика разрезаемости
    ВысокоуглеродистаяПри содержании углерода свыше 0,3% до 1% резка затруднена и требуется предварительный подогрев стали до 300-700С. При содержании углерода более 1-1,2% резка невозможна
    СреднеуглеродистаяС увеличением содержания углерода от 0,3 до 0,7% резка осложняется
    НизкоуглеродистаяПри содержании углерода до 0,3% резка без затруднений

    Как подготовить поверхность перед резкой

    Перед проведением раскроя металла кислородом необходимо очистить поверхность от коррозии, грязи, масляных пятен и окалин. Если резка выполняется вручную, достаточно всего лишь очистить место реза плазменным резаком. Если процесс механизирован, то листы правят на вальцовочных аппаратах, а очищают с помощью химических или дробеструйных работ.

    Чертеж устройства ручного ацетилено-кислородного резака

    • 1 – головка резака;
    • 2 – трубки;
    • 3 – вентиль;
    • 4 – кислородный вентиль;
    • 5 – кислородный ниппель;
    • 6 – ацетиленовый ниппель;
    • 7 – рукоятка;
    • 8 – корпус;
    • 9 – ацетиленовый вентиль;
    • 10 – инжектор;
    • 11 – накидная гайка;
    • 12 – смесительная камера;
    • 13 – трубка.

    Сущность кислородной резки, классификация и области применения

    Один из способов обработки металла, применяемого в строительстве, производстве техники, изготовлении ограждений и для многих других целей, — кислородная резка. Ее суть заключается в сгорании материала под действием струи газа. Процесс предполагает также обязательное удаление шлаков, которые неизбежно образуются при работе.

    Существуют разные технологии кислородной резки. Например, низколегированные и углеродистые стали рассекаются только чистым кислородом, а для сплавов меди, чугуна или высоколегированных сталей предполагается использование специальных флюсов. Осуществляют резку вручную или при помощи соответствующего оборудования.

    Технология кислородной резки

    Исходя из особенностей обрабатываемой поверхности, ее формы и самой основы материала, различают несколько видов кислородной резки:

    • • скоростная, нормальная и кислородно-флюсовая, предназначены для прямолинейной и фигурной резки;
    • • строжка поверхности и канавок, обточка – используют в поверхностных обработках;
    • • кислородное копье и струя – применяют в сверлении и прожигании.

    В процессе резки металла необходимо соблюдать общие условия – температура плавления металла должна быть всегда выше температуры горения, шлаки легкоплавкими, стабильный и непрерывный нагрев. Механизированный процесс кислородной резки подходит для труб большого и малого диаметра, где важна высокая точность и качество. Ручной способ резки используется для листов и профильного проката. Качественный результат зависит не только от правильно подобранного режима, но и квалификации сварщика.

    Конструкция

    Наиболее распространенный тип устройства, применяемый при обработке стальных структур, это двухтрубный инжекторный резак. Горючая смесь разделяется на несколько потоков, что позволяет отрегулировать мощность пламени при соответствии с работами. Регулировочный механизм находится на внешней части корпуса, существуют приборы рычажного типа.

    Поток движется по трубке к наконечнику через головку, высвобождение происходит при высокой скорости через центральное сопло. Мундштук отвечает за главную функциональность резака, режущую часть процесса. Часть газа переводится к инжектору, который выходя под высоким давлением, создает разряжение, тем самым подключается горючая смесь. Процессом смешивания определено выравнивание скорости потока, которым производится действие.

    Формирование смеси осуществляется головкой наконечника, в которую попадает по нижней трубке. Факел образуется между наружном, внутренним мундштуком, следствием образования горючей смеси. Двухканальная система оснащена регулировочными вентилями, позволяющими производить настройку подачи как кислорода, так и вспомогательного газа к инжектору.

    Конструкция газового резака

    Конструкция без инжекторного типа более сложна, так как для двух потоков кислорода и отдельно для газа имеется трубки. Смесь горючего состава происходит непосредственно внутри головки, данная конструкция считается более безопасными действиями. Для выполнения действий потребуется более высокое давление подачи как кислорода, так и горючих газов.

    Размеры резаков закреплены стандартами ГОСТа, для производства с мелкими деталями применяются модели Р1 с общей длинной не более 50 см. Более мощные конструкции выпускаются длиннее по форме, существуют специфичные удлиненные конструкции, предназначенные для выполнения задач при трудном доступе к месту резки.

    Классификация оборудования для резки кислородом

    По способу обработки резка бывает ручная и механизированная. Существуют ручные резаки, работа которых характеризуется достаточно высокой точностьюю Они подразделяются на универсальные, специальные, для фигурного и прямого раскроя. При необходимости обработки больших объемов металла рационально использовать переносные аппараты «Гугарк», большие партии одинаковых изделий успешно вырезаются с помощью шарнирных машин АСШ-86. Промышленные предприятия чаще всего используют портально-консольные устройства.

    Подготовка к работе


    Схема вставного резака.

    Перед работой обязательно требуется осмотреть устройство, чтобы убедиться в том, что резак полностью исправен. Затем проделайте следующие шаги:

    1. Первым делом к аппарату для резки присоединяются шланги. До того, как присоединить рукав, нужно его продуть газом, чтобы удалить попавший туда мусор или грязь. Шланг для кислорода крепится к штуцеру с правой резьбой при помощи ниппеля и гайки, второй шланг (для пропана) — к штуцеру с левой резьбой. Не забудьте, прежде чем присоединить рукав с газом, проверить, есть ли подсос в каналах резака. Для этого соедините кислородный шланг со штуцером кислорода, а газовый штуцер должен остаться свободным. Установите уровень подачи кислорода на 5 атмосфер и откройте газовый и кислородный вентили. Потрогайте пальцем свободный штуцер, чтобы убедиться, идет ли подсос воздуха. Если нет, следует прочистить инжектор и продуть каналы резака.
    2. Далее проверьте разъемные соединения на герметичность. Обнаружив утечку, подтяните гайки или смените уплотнители.
    3. Не забудьте проконтролировать, насколько герметичны крепления газовых редукторов и исправны ли манометры.

    Особенности рабочего процесса

    Резка, как и другой рабочие процесс, требует внимательности и соблюдения техники безопасности:

  • • запрещено проводить подогрев металла одним только сжиженным газом;
  • • запрещено использовать жидкое горючее в газосварочных работах;
  • • при работе в закрытых помещениях должны быть предусмотрены вентиляционные системы;
  • • баллоны с сжиженным газом должны располагаться на расстоянии не менее 5 м от газосварочных работ.
    СтальХарактеристика разрезаемости
    ВысокоуглеродистаяПри содержании углерода свыше 0,3% до 1% резка затруднена и требуется предварительный подогрев стали до 300-700С. При содержании углерода более 1-1,2% резка невозможна
    СреднеуглеродистаяС увеличением содержания углерода от 0,3 до 0,7% резка осложняется
    НизкоуглеродистаяПри содержании углерода до 0,3% резка без затруднений

    Приступаем к работе

    Выставляем на кислородном редукторе 5 атмосфер, на газовом — 0,5. (Обычно соотношение газа к кислороду 1:10.) Все вентили резака следует поставить в закрытое положение.


    Для работы резаком на редукторе ставим 5 атмосфер, на газовом — 0,5.

    Берется резак, сначала немного открываем пропан (на четверть или чуть больше), поджигаем. Упираем сопло резака в металл (под наклоном) и медленно открываем регулирующий кислород(не перепутайте с режущим). Поочередно регулируем эти вентили, чтобы добиться пламени нужной нам силы. При регулировке открываем попеременно газ, кислород, газ, кислород. Сила (или длина) пламени подбирается с расчетом толщины металла. Чем лист толще, тем сильнее пламя и расход кислорода с пропаном больше. Когда пламя отрегулировано (оно приобретает синий цвет и коронку), можно резать металл.

    Подносится сопло к краю металла, держится он в 5 мм от разрезаемого предмета под углом 90°. Если лист или изделие необходимо прорезать в середине, разогревать металл следует начинать с той точки, от которой пойдет разрез. Разогреваем верхнюю кромку до 1000-1300° в зависимости от металла (до температуры его возгорания). Визуально это выглядит так, словно поверхность начала немного «мокнуть». По времени разогрев занимает буквально несколько секунд (до 10). Когда металл воспламеняется, открываем вентиль режущего кислорода, и на лист подается мощная узконаправленная струя.

    Вентиль резака следует открывать очень медленно, тогда кислород зажжется от разогретого металла самостоятельно, что позволит избежать обратного удара пламени, сопровождающегося хлопком. Не спеша ведем кислородной струей вдоль заданной линии. В этом деле очень важно правильно выбрать угол наклона. Он должен составлять сначала 90°, затем иметь небольшое отклонение на 5-6° в сторону, обратную направлению резки. Однако если толщина металла превышает 95 мм, можно допустить отклонение в 7-10°. Когда металл уже прорезан на 15-20 мм, необходимо изменить угол наклона на 20-30°.

    Стандарты и габариты


    Сварка при помощи сварочной горелки с газом.

    Все стандартные измерения, касающиеся газовых резаков, оговорены в ГОСТе 5191-79. Естественно, что вес и размеры аппаратов напрямую связаны с их мощностью. Вес, например, бывает только в двух значения: резаки моделей Р1 и Р2 весят 1,0 кг, а модель высокой мощности Р3 весит 1,3 кг и ни граммом больше или меньше.

    Кстати, с мощностью и размерами связан и вид горючего газа. Если мощные резаки Р3 работают только на смеси кислорода с пропаном, то аппарата поменьше типа Р1 и Р2 вполне могут функционировать с любым видом газа.

    Вставные газовые резаки:

    Кроме классических моделей с разной мощностью существует отдельная категория – так называемые вставные газовые резаки с особой маркировкой РВ. По ГОСТу они называются очень странно: наконечники к газовой горелке для резки металла. В общем-то они отличаются от традиционных резаков: смешивание горючей смеси и кислорода проводится в самом наконечнике.

    По весу эти устройства значительно легче резаков. РВ1 весит 0,6 кг, а РВ2 и РВ3 – всего по 0,7 кг. Но пусть эта кажущаяся изящность не вводит вас в заблуждение. Не будем забывать, что это наконечники к горелке, в комплекте с которой они будут весить ничуть не меньше, чем обычные резаки. В чем тогда преимущество?

    В том, что их можно докупить к уже имеющейся горелка и, таким образом, сэкономить кое-какие деньги. И компактность всего комплекта, упакованного в специальный кейс. И еще одна немаловажная деталь, которая касается природы горючего газа. Дело в том, что ацетилен значительно дороже пропана.

    Но для сварки металла намного желательнее именно ацетилен: горелка с ним дает пламя с температурой выше на 400°С, чем такая же со смесью кислорода с пропаном.

    Портативные модели: малому кораблю – малое плавание


    Устройство резака.

    На рынке сейчас предлагается множество портативных вариантов автогенов – именно так они позиционируются. Они продаются в виде насадки к компактному цанговому газовому баллону. Но по своей сути и принципу работы это горелки. Большинство из них обеспечивают температуру факела не выше 1300°С.

    Встречаются, конечно, и портативные модели «профессионального» ряда – цанговые резаки, дающие температуру факела выше – до 2000 – 2500°С, что в общем-то близко по показателям к классическому кислородно-пропановому резаку. Но физика есть физика: даже в этих моделях нет главного компонента, который режет металл – кислородной струи, которая окисляет этот самый металл.

    Где хорош портативный газовый резак? При резке легко плавких металлов или сплавов типа олова, латуни, бронзы, меди. Но даже эти «детские» варианты не режутся, а плавятся. Поэтому компактные насадки – резаки используются больше для пайки или сварки маленьких заготовок из цветных металлов. Это могут быть детали бытовых устройств типа холодильника или кондиционера. Сварка, а не резак, одним словом.

    В любом случае будьте внимательны при выборе таких моделей далеко не всегда их предлагаемая «портативность» в итоге оправдана.

    Как выбрать резак получше?


    Принцип действия газового резака.

    Предлагаем блок полезной информации, которая поможет вам лучше ориентироваться в спецификациях и технических характеристиках резаков заранее:

    • Ниппели бывают латунными алюминиевыми. Латунные варианты долговечнее.
    • Если есть возможность, выбирайте модели с алюминиевыми, а не пластиковыми ручками, Какой бы не был пластик теплоустойчивым, он «поплывет» в любом случае быстрее, чем алюминий.
    • Рукоятка должна быть достаточно массивной: диаметр не меньше 40 мм.
    • Вентили должны хорошо работать. Это значит – проворачиваться без особых усилий.
    • Аппараты с рычажным управлением более удобны и экономны в использовании, они экономят газ.
    • Вентильные шпиндели должны быть обязательно из нержавеющей стали, а не из латуни, которые слишком недолговечные. Бывают «комбинированные» варианты, они по своей долговечности занимают серединную позицию.
    • Лучшим материалом для корпуса резака являются металлы: латунь, медь, нержавеющая сталь.
    • Мы помним, что ацетиленовые резаки стоят дороже. Следим за материалом, из которого выполнены детали имеющие прямой контакт с горючим газом перед смешением в камере. Внимание! Они не должны быть сделаны из меди или ее сплавов, где содержание меди не меньше 65%.
    • Если конструкция устройства разборная, это лучше: его легче чистить и ремонтировать.
    • Только медь! Только медный наружный мундштук!
    • Правильный внутренний мундштук на газовый резак ацетиленового типа тоже должен быть из меди. А вот в кислородном резаке по металлу – из латуни. Вот такие нюансики.
    • Обязательно проверяйте у продавца состояние дел с запасными частями и расходным материалом.

    На что обратить внимание при выборе газового резака

    Подбор качественного инструмента напрямую зависит на результат. Если пренебречь некоторыми параметрами теряются определенные свойства резака, снижаются параметры безопасности. Пропан и кислород взрывоопасные вещества, которые требуют соблюдения некоторых требований при эксплуатации:

    • Рукоятка выполняется из алюминиевых сплавов, пластик применяется более дешевыми инструментами, со временем плавиться, теряет форму.
    • Латунный ниппель прослужит дольше алюминиевой структуры, так как имеет больший ресурс к деформациям.
    • Вращение вентилей должно производится с небольшим усилием, для остановки процесса в случае возникновения нестандартной ситуации. Рекомендуемый размер вентиля – не менее 4 см.
    • Наиболее надежные шпиндели изготавливаются из нержавейки, способны выдержать до 1500 циклов без замены, латунные не выдерживают подобного срока эксплуатации. Наиболее подходящим вариантом являются комбинированные шпиндели, имеющее благоприятное соотношение цена-качество.
    • Конструкция резака должна быть разборной, для продления срока службы производится техническое обслуживание. Материал мундштука – медь.

    Читать также: Какая бензопила лучше штиль или макита

    Кислородно-пропановый резак вентильного типа

    Необходимо обратить внимание на доступность ремонтных комплектов, запасных частей для резака. Если свободной продажей таковых не имеется, могут возникнуть проблемы при произведении ремонта.

    Читайте также:  Кузовной ремонт авто
  • Ссылка на основную публикацию