Технология газовой резки

Технология газовой резки

Для получения высококачественного реза поверхность метал­ла перед резкой должна быть предварительно очищена металли­ческими щетками или газовым пламенем от грязи, ржавчины, масла и краски. Отрегулировав подогревательное пламя и давле­ние кислорода, разогревают край металла в начальной точке рез­ки до белого каления. При этом ядро подогревательного пламени должно быть расположено от поверхности разрезаемого металла на расстоянии 1—1,5 мм.

В зависимости от толщины разрезае­мой стали время на нагрев начальной точки составляет:

  • 5—10 сек. при толщине металла 10—20 мм;
  • 10—25 сек. при толщине 20—100 мм;
  • 25—40 сек. при толщине 100—200 мм.

После разо­грева кромки пускается режущий кислород и начинается процесс резки. В случае расположения начальной точки реза вдали от кромки листа предварительно образуется отверстие сверлением или пробивкой кислородным копьем. В металле толщиной до 15—20 мм отверстие может выполняться кислородной струей резака.

Для получения доброкачественной резки и во избежание об­ратных ударов расстояние мундштука от поверхности разрезаемо­го металла должно быть постоянным в течение всего процесса резки. Ориентировочно это расстояние может быть принято та­ким:

Расстояние мундштука от поверхности разрезаемо­го металла

При ведении наконечника резака на расстоянии от поверхно­сти металла большем, чем указано, рез получается уширенным в верхней части. При заниженном расстоянии образуется нагрев мундштука и, как следствие, возникают обратные удары пламени.

На качество и скорость резки влияют также скорость движе­ния резака, давление и чистота кислорода. При малой скорости резки получается оплавление кромок и увеличение ширины раз­реза, а при большой поверхность разреза становится шерохо­ватой. При нормальных скоростях резки ширина разреза и глубина бороздок (шероховатость) получаются ориентировочно и харак­теризуются цифрами, приведенными в табл. 30.

Таблица 30

Ориентировочные значения ширины разреза и максимальной глубины бороздок при газовой резке

Признаком правильной скорости резки может служить поток искр, образующийся перпендикулярно к поверхности разрезае­мого металла. При преувеличенной скорости поток искр отстает от резака, а при уменьшенной опережает его. При резке с преувеличенной скоростью нижняя часть разреза получается в срав­нении с верхней шире.

Применение струи режущего кислорода с заниженным давле­нием вызывает уширение разреза в верхней части, а с преувели­ченным — ведет к снижению скорости резки, так как излишек кислорода вызывает охлаждение поверхности металла в плоско­сти разреза.

Применение загрязненного кислорода ведет к понижению ско­рости резки, увеличению расхода кислорода (табл. 31) и ухуд­шению качества, так как разрез получается более широким в верхней части и суженным в нижней.

Таблица 31

Зависимость скорости резки и расхода кислорода от его чистоты

Скорость резки зависит и от химического состава разрезаемой стали. Низкоуглеродистая сталь режется медленнее среднеуглеро- дистой. Стали, имеющие легирующие примеси в значительных количествах, например, хром, никель и др., с большой трудностью поддаются резке. В связи с тем, что при резке стали больших толщин верхние слои металла прорезаются прежде нижних, про­цесс резки при частом изменении направления реза замедляется.

В основном это относится к фигурной резке больших толщин, так как при резке по прямой и по окружности значительного диа­метра обстоятельство, что верхние слои металла прорезаются прежде нижних, существенной роли не играет.

При фигурной резке резак устанавливается перпендикулярно к поверхности разрезаемого элемента, а при прямолинейной резке пламя рекомендуется располагать под углом 5—10° к вер­тикали в направлении, противоположном резке.

Таким образом, причины, влияющие на качество резки, сво­дятся к следующим:

  • скорость резки;
  • способ резки, т. е. ручная или автоматическая;
  • чистота поверхности разрезаемого металла;
  • расстояние сопла от разрезаемой поверхности;
  • регулирование подогревательного пламени;
  • давление кислорода;
  • чистота кислорода.

При газовой резке создается концентрированный нагрев раз­резаемого металла, а затем происходит быстрое его охлаждение. В зависимости от температуры и времени воздействия последней на металл при газовой резке может возникать и усиливаться местный рост зерна. Рост зерна особенно усиливается в метал­ле, подвергающемся до резки наклепу.

При газовой резке легированных и углеродистых сталей, склонных к воздушной закалке, большое значение имеет скорость охлаждения. Такие стали во избежание закалки и образования трещин должны резаться с применением специальных техноло­гических условий — в большинстве случаев с предварительным подогревом до температуры 200—700° в зависимости от содер­жания в них углерода. Кроме того, подогрев позволяет увели­чивать скорость резки, снижает расход кислорода и обеспечива­ет возможность получения гладких разрезов. Осуществляться по­догрев должен равномерно по всей толщине разрезаемой стали. Несоблюдение этого может привести к загрязнению нижней ча­сти разреза шлаком, вследствие чего резка может быть затруд­нена.

Как показывают исследования, в результате газовой резки в металле возникают: перегретая зона с крупным зерном, мелкозернистая зона и зона с неполной нормализацией. Размер зон приведен в табл. 32.

Таблица 32

Ширина различных зон влияния при газовой резке

Ширина возрастает с усилением подогревательного пламени и с увеличением толщины разрезаемого металла. В низкоуглеро­дистых сталях ширина получается наименьшей. При ручной резке ширина зон получается больше, чем при автоматической, так как в последнем случае имеется много возможностей поддерживать равномерное движение резака и нормальную температуру.

В сталях, указанных в табл. 32, суммарная ширина зон прак­тически не превышает 2 мм; при этом механические свойства ме­талла зон почти не отличаются от свойств основного металла.

В сталях, подвергающихся в дальнейшем в плоскости резки (фасках) сварке, зона влияния вообще не имеет значения, так как металл подвергается расплавлению на глубину, превышающую ширину зоны влияния.

Под воздействием газовой резки в зоне, прилегающей к плоскости разреза, происходит увеличение содержания углерода.

Содержание углерода в зоне, подвергшейся резке

 

Увеличение содержания углерода в плоскости разрезу метал­ла создает возможность закалки металла при его охлаждении после газовой резки.

В отношении качества газовая резка должна удовлетворять следующим требованиям:

  • кромки должны быть тщательно очищены от шлака и окислов;
  • кромка разреза должна быть гладкой и острой, а угол ее должен быть прямым.

 

Газовая резка легированных сталей, чугуна и медных сплавов

В связи с тем, что при нагреве нержавеющих и жароупорных сталей образуется пленка тугоплавкого окисла (температура плавления Cr2O3 1900—2000°), препятствующего воспламене­нию стали в кислороде, резка этих сталей обычным способом не­возможна. Вопрос о резке высокохромистых и хромоникелевых сталей разрешен введением в струю режущего кислорода порошка специального флюса. Соединяясь с кислородом и сгорая, порошок выделяет большое количество тепла и образует расплавленные частицы окиси железа. Благодаря повышенной температуре и действию флюса тугоплавкие окислы поддерживаются в расплавленном состоянии и выдуваются вместе со шлаком.

Установка типа УРХС-2 позволяет производить ручную и автоматическую резку хромистых и хромо-никелевых сталей толщиной до 250 мм, чугуна до 300 мм и сплавов меди до 150 мм.

Порошок, применяемый для резки, имеет высокое содержание железа и небольшие добавки флюсующих компонентов.

Порошок и режущий кислород подводятся к центральному каналу сопла раздельно. Кислородно-флюсовая смесь подается путем включения и специального пускового устройства. В установку УРХС-2 входят специальный резак, флюсопитатель и дополнительные узлы для дооборудования резака РМР в случае выполнения резки механизированным способом.

Качество резки, в особенности автоматизированной, получается настолько высоким, что в большинстве случаев надобность в дополнительной механической обработке исключается.

 

Газовая выплавка канавок

В особо ответственных конструкциях противоположная сторона стыковых швов обычно подрубается пневматическим зубилом с целью удаления непроваров и шлаковых включений. Процесс вы­рубки представляет собой трудоемкую и утомительную операцию.

В настоящее время эта операция может выполняться специ­альными кислородно-ацетиленовыми резаками для выплавки ка­навок, например, резаками РВП-47 и РВП-48 (фиг. 61).

Резак для выплавки канавок типа РВП-48

Резак для выплавки канавок типа РВП-48

 

Резаки РВП-47 и РВП-48 рассчитаны на работу кислородно-ацетиленовым пламенем, имеют два сменных мундштука специ­альной конструкции и отличаются большой мощностью подогре­вательного пламени.

Процесс выплавки канавок начинается с разогрева металла и продолжается до тех пор, пока металл не начнет расплавляться. Во время разогрева мундштук резака располагается под углом 20—40° к поверхности детали. Когда металл расплавится, мед­ленным поворотом вентиля включается режущий кислород, в то же время мундштук резака по отношению к плоскости детали располагается под углом 18—20° (при выплавке дефектов в швах) или под углом 10—12° (при выплавке шва с обратной стороны), резаку придается равномерное поступательное движение и про­изводится образование канавки. Край мундштука в процессе рез­ки должен находиться от поверхности детали на расстоянии 0,5—1 мм.

Для получения надлежащего размера канавок процесс вы­плавки необходимо вести в соответствии с режимами (табл. 34).

Таблица 34

Технические характеристики и режимы работы резаков РВП-47

Отступление от рекомендуемых режимов может привести к ос­ложнениям в работе и к ухудшению качества выплавки. -В част­ности, применение неправильных режимов может вызвать:

1) сильное выдувание продуктов реакции, вследствие чего про­цесс горения становится неустойчивым;

2) обратное затекание в канавку расплавленного металла и шлаков, отчего поверхность, выплавки получается недоброкачественной — волнистой и неров­ной;

3) невозможность выполнения выплавки, если производить. последнюю при пониженном давлении кислорода и слишком фор­сированной скорости пере­мещения резака.

Кроме выплавки швов с обратной стороны и дефек­тов, резаки РВП-47 при­годны и для выполнения чашеобразной подготовки кромок под сварку. При изготовлении чашеобраз­ной подготовки вначале выплавляется канавка 1 вдоль торца листа (фиг. 62), затем обычным реза­ком под заданный угол сре­зается верхняя кромка 2.

Выполнение чашеобразной подготовки под сварку

Выполнение чашеобразной подготовки под сварку