Основы сварочного дела

Оборудование для кислородной резки

Резаки для кислородной резки слу­жат для правильного смешения горю­чих газов или паров жидкости с кисло­родом, образования подогревающего пламени и подачи в зону резки струи чистого кислорода. Резаки классифи­цируют по назначению (универсаль­ные и специальные), по принципу смешения газов (инжекторные и безын­жекторные), по виду резки (для разделительной и поверхностной рез­ки), по применению (для ручной и машинной резки). Наибольшее приме­нение получили универсальные инжек­торные ручные резаки для раздели­тельной резки (рис. 96). Они отли­чаются от сварочных горелок нали­чием отдельной трубки для подачи кислорода и особым устройством го­ловки, состоящим из двух сменных мундштуков (наружного — для подо­гревающего пламени и внутреннего — для струи чистого кислорода). Аце­тилен подается по шлангу к ниппелю /, а кислород — к ниппелю 2. От нип­пеля 2 кислород идет по двум направ­лениям. Одна часть кислорода, как в обычных сварочных горелках, посту­пает в инжектор и затем в смеси­тельную камеру. Здесь образуется горючая смесь кислорода с ацети­леном, засасываемым через ниппель /. Горючая смесь проходит по трубке, выходит через кольцевой зазор между внутренним и наружным мундштуком 5 и создает подогревательное пламя. Другая часть кислорода через труб­ки 3 и 4 поступает в центральное отверстие внутреннего мундштука 5 И образует струю режущего кислоро­да, сжигающую металл и выдуваю­щую образующиеся оксиды из зоны реза.

Большое применение получил руч­ной универсальный резак «Факел» (улучшенная конструкция резака «Пламя»). Он имеет пять внутрен­них и два наружных мундштука, по­зволяющих резать металл толщиной до 300 мм со скоростью (в зависимо­сти от металла и его толщины) 80... 560 мм/мин. Для работы на газах—за-

I

У\Горючпя смесь Режущий кислород

Рис. 96

Используются Для удаления окалины, краски и мас­ла следует медленно провести пламе­нем горелки или резака по поверх­ности металла вдоль намеченной ли­нии разреза. При этом краска и масло выгорают, а окалина отстает от ме­талла. Затем поверхность металла окончательно зачищают металличе­ской щеткой.

Процесс резки начинают с нагре­вания металла. Подогревающее пламя резака направляют на край разре­заемого металла и нагревают до температуры воспламенения его в кислороде (практически почти до тем­пературы плавления). Затем пускают струю режущего кислорода и переме­щают резак вдоль линии разреза. Кислород сжигает верхние нагретые слои металла. Теплота, выделяю­щаяся при сгорании, нагревает ниже-

Лежащие слои металла до темпера­туры воспламенения и поддерживает непрерывность процесса резки.

При резке листового материала толщиной 20...30 мм мундштук резака устанавливают вначале под углом 0...5° к поверхности, а затем — под углом 20...30° в сторону, обратную движению резака. Это ускоряет про­цесс разогрева металла и повышает производительность.

Резку металла большой толщины выполняют следующим образом. Мундштук резака вначале устанавли­вают перпендикулярно поверхности разрезаемого металла, так чтобы струя подогревающего пламени, а за­тем и режущего кислорода распола­галась вдоль вертикальной грани разрезаемого металла. После прогре­ва металла до температуры воспла­менения пускают струю режущего кислорода. Перемещение резака вдоль линии резания начинают после того, как в начале этой линии ме­талл будет прорезан на всю его толщину. Чтобы не допустить отста­вания резки в нижних слоях металла, в конце процесса следует постепенно замедлить скорость перемещения ре­зака и увеличить его наклон до 10... 15° в сторону, обратную движе­нию. Рекомендуется начинать процесс резки с нижней кромки, как пока­зано на рис. 98. Предварительный подогрев до 300...400°С позволяет производить резку с повышенной ско­ростью. Скорость перемещения реза­ка должна соответствовать скорости горения металла. Если скорость пере­мещения резака установлена правиль­но, то поток искр и шлака выле­тает из разреза прямо вниз, а кром­ки получаются чистыми, без натеков и подплавлений. При большой скоро­сти перемещения резака поток искр отстает от него, металл в нижней кромке не успевает сгорать и поэтому сквозное прорезание прекращается. При малой скорости сноп искр опе­режает резак, кромки разреза оплав­ляются и покрываются натеками.

Давление режущего кислорода устанавливают в зависимости от тол­щины разрезаемого металла и чисто­ты кислорода. Чем выше чистота кислорода, тем меньше давление и расход кислорода. Зависимость дав­ления кислорода от толщины металла при ручной резке следующая:

Толщина металла, мм... . 5...20 20...40 40...60 60...100 100...200 Давление кислорода, МПа. . 0,3...0,4 0,4...0,5 0,5...0,6 0,7...0,9 1,0...1,1

Ширина и чистота разреза зави­сят от способа резки и толщины разрезаемого металла. Машинная резка дает более чистые кромки и меньшую ширину разреза, чем руч­ная резка. Чем больше толщина ме­талла, тем больше ширина разреза. Это видно из следующих данных:

Толщина металла, мм............................................ 5...50 50...100 100...200 200...300

Ширина разреза, мм

При ручной резке........................................................ 3...5 5...6 6...8 8...10

При машинной резке.............................................. 2,5...4,0 4,0...5,0 5,0...6,5 6,5...8,0

ГОСТ 14792—80 «Детали и заго­товки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза» преду­сматривает предельные отклонения номинальных размеров деталей (заго­товок) в зависимости от способа резки, размеров деталей (заготовок) и тол­щины металла; установлено три класса точности:

Эти показатели относятся к ма­шинной кислородной резке низко­углеродистой стали кислородом 1-го и 2-го сортов.

Процесс резки вызывает измене­ние структуры, химического состава и механических свойств металла. При резке низкоуглеродистой стали тепло­вое влияние процесса на ее струк­туру незначительно. Наряду с участ­ками перлита появляется неравно­весная составляющая сорбита, что да­же несколько улучшает механические свойства металла. При резке стали, имеющей повышенное содержание уг­лерода* а также легирующие примеси, кроме сорбита, образуются троостит и даже мартенсит. При этом сильно повышатся твердость и хрупкость стали и ухудшается обрабатываемость кромок разреза. Возможно образова­ние холодных трещин. Изменение химического состава стали проявля­ется в образовании обезуглероженно - го слоя металла непосредственно на поверхности резания в результате выгорания углерода под воздействием струи режущего кислорода. Несколь­ко глубже находится участок с боль­шим содержанием углерода, чем у исходного металла. Затем по мере удаления от разреза содержание уг­лерода уменьшается до исходного. Так же происходит выгорание леги­рующих элементов стали.

Механические свойства низкоугле­родистой стали при резке почти не изменяются. Стали с повышенным со­держанием углерода, марганца, хрома и молибдена закаливаются, становят­ся более твердыми и дают трещины в зоне резания.

Нержавеющие хромистые и хромо - никелевые стали, чугуны, цветные ме­таллы и их сплавы не поддаются обычной газокислородной резке, так как не удовлетворяют указанным вы­ше условиям.

Для этих металлов применяют кислородно-флюсовую резку, сущ­ность которой заключается в следую­щем. В зону резания с помощью специальной аппаратуры непрерывно подается порошкообразный флюс, при сгорании которого выделяется дополнительная теплота и повыша­ется температура места разреза. Кроме того, продукты сгорания флюса реагируют с тугоплавкими оксидами и дают жидкотекучие шлаки, легко вытекающие из места разреза.

В качестве флюса используется мелкогранулированный железный по­рошок марки ПЖ5М (ГОСТ 9849— 74). При резке хромистых и хромо- никелевых сталей во флюс добавляют 25...50% окалины. При резке чугуна добавляют~30...35% доменного фер - рофосфора. При резке меди и ее спла­вов применяют флюс, состоящий из смеси железного порошка с алюми­ниевым порошком (15...20%) и ферро - фосфором (10...15%).

Резку производят установкой УРХС-5, разработанной ВНИИавто - генмашем и состоящей из флюсо - питателя и резака. Установка ис­пользуется для ручной и машин­ной кислородно-флюсовой резки вы­соколегированных хромистых и хро - моникелевых сталей толщиной 10... 200 мм при скорости резания 230...

760 мм/мин. На 1 м разреза расхо­дуется кислорода 0,20...2,75 м, аце­тилена— 0,017...0,130 м3 и флюса — 0,20...1,3 кг.

При кислородно-флюсовой резке некоторая часть теплоты подогре­вающего пламени уходит на нагре­вание флюса. Поэтому мощность пла­мени берется на 15...25% выше, чем при обычной газовой резке. Пламя должно быть нормальным или с не­которым избытком ацетилена. Рас­стояние от торца мундштука резака до поверхности разрезаемого металла устанавливается 15...25 мм. При ма­лом расстоянии частицы флюса отра­жаются от поверхности металла и, попадая в сопло резака, вызывают хлопки и. обратные удары. Кроме того, наблюдается перегрев мундшту­ка, приводящий к нарушению про­цесса резки. Угол наклона мундштука должен составлять О...Ю0 в сторону, обратную направлению резки. Хоро­шие результаты дает предваритель­ный подогрев. Хромистые и хромо - никелевые стали требуют подогрева до 300...400°С, а сплавы меди — до 200...350° С.

Скорость резки зависит от свойств металла и его толщины. Чугун тол­щиной 50 мм режут со скоростью 70...100 мм/мин. При этом на 1 м разреза расходуется 2...4 м3 кислоро­да, 0,16...0,25 м ацетилена и 3,5...6 кг флюса. Примерно такие же данные получают при резке сплавов меди. При резке хромистых и хромонике - левых сталей расход всех материалов снижается почти в 3 раза.