СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сушнисгъ процесса и аппаратура для резки

В процессе кислооолной резки металл сго­рает при температуре, которая ниже темпера­туры его плавления. Если температура плав­ления образующихся при горении окислов бу­дет выше температуры плавления металла, то обычная кислородная резка таких металлов становится невозможной. Например, при резхе хромистых сталей образуются окислы хрома с температурой плавления 2270°С, тогда как хром плавится при температуре 1903 °С. То же отно­сится к никелю (1985 и 1452°Q и другим ме­таллам.

Тугоплавкая пленка окислов исключает кон­такт между подогретым до температуры вос­пламенения металлом и кислородной струей. Увеличивается отвод тепла соседними участ­ками металла, струя кислорода охлаждает мес­то реза и процесс резки прекращается.

К металлам, при окислении которых обра­зуется тугоплавкая пленка, относятся корро­зионностойкие (нержавеющие), жаростойкие (окалинос оикие) и жаропрочные стали, чугу - ны, медь, сплавы меди и др.

Для успешной кислородной резки этих ме­таллов необходимо обеспечить расплавление и перевод в шлак образующихся тугоплавких окислов. Это возможно осуществить за счет дополнительного нагрева места реза от сгора­ния флюса.

Сущность кислородно-флюсовой резки за­ключается в том, что к месту реза (в щель реза) вместе с режущим кислородом и подогреваю­щим пламенем вводится порошкообраз­ный фл»ос.

Флюс, подаваемый в зону резки, выполняет две функции: тепловую и абразивную. Тепловое действие флюса состоит в том, что он сгорает в щели реза, вследствие "чего повышается тем­пература места реза, тугоплавкие окислы ста­новятся жидкотекучими и под действием силы тяжести и давления кислородной струи без за­труднений удаляются. С помощью флюса уда­ется разрезать металл толщиной до 500 мм. Вдуваемый флюс образует в щели реза ыляк из продуктов горения. Этот шлак передает свое тепло нижним слоям разрезаемого металла, нижние слои металла дополнительно подогре­ваются до температуры воспламенена я и глу­бина реза возрастает.

Сущность абразивного действия флюса со­стоит в том, что его частицы, имеющие боль­шую скорость, ударным трением стирают с по­верхности реза тугоплавкие окислы.

Составы флюсов. Для выделения дополни­тельного количества тепла при резке в качестве флюса применяют в основном железный поро­шок. При сгорании железного порошка образу­ются легкоплавкие окислы железа, которые, сплавляясь с окислам і поверхностной пленки, образуют более легкоплавкие шлаки, которые относительно легко удаляются из зоны реза.

Устойчивый процесс резки нержавеющих стадей протекает при содержании в железном порошке углевода до 0,4% и кислорода (в виде окислов) до 6%. Повышение содержания угле­рода и кислорода в железном порошке снижает температуру в зоне реза и ухудшает качество его поверхности, увеличивая расход порошка.

В соответствии с ГОСТ 9849—74 применяют пять марок железного порошка: ПЖ 1, ПЖ 2, ПЖ З, ТШ 4 и ПЖ 5, содержащие соответст­венно железа не менее 98,5; 98,0; 98,0; 96,0; 94,0; остальные примеси: углерод кремний, марганец, сера и фосфор.

Кроме железного порошка, применяют раз­личнее смеси его с другими компонентами. Например, при резке хромоникелевых сталей наибольшую эффективность получают при до­бавлении к железному порошку 10—15% идю - миниевого порошка. При сгорании этой смеси в кислороде образуются легкоплавкие шлаки с температурой плавления менее 1300°С. Легко сдувается при поверхностной резке шлак, если в железный порошок добавлять до 20% силико- кальция (23—31% Са, 62—59% Si, 1,5—3% А1 и др.).

Порошки пропускают через сита. При этом количество частиц мельче 0,07 мм не должно превышать 10%, а частиц крупнее 0,28 мм — 5%. Большое количество крупных частиц может привести к неравномерному поступлению флю­са в резак.

Флюс, выполняющий только абразивное действие, представляет собой кварцевый песок или смесь кварцевой і песка с мраморной крош­кой. Эти флюсы не получили промышленного применения по двум причинам: низкая произ­водительность процесса резки и обильное вы­деление кварцевой пыли, которая может вы­звать заболевание силикозом.

Аппаратура для резки. Применяются три схемы установок для кислородно-флюсовой резки: с внешней подачей флюса, с однопровгд - ной подачей флюса под высоким давлением и с механической подачей флюса (рис. 94).

По схеме с внешней подачей флюса (рис. 94, а) железный порошок струей кисло­рода подается из бачка флюсопитателя к ре­заку, имеющему специальную оснастку. Из от­верстий этой оснастки газофлюсовая смесь засасывается струей режущего кислорода и вместе с ним поступает в зону резки. По этой схеме работают установки УРХС-4 (установка резки хромистых сталей, модель 4), УРХС-5 и УРХС-6 конструкции ВНИИавтогенмаш.

По схеме с однопроводной подачей (рис. 94,6) флюс из бачка флюсопитателя ин­жектируется (засасывается) непосредственно струей режущего кислорода. Смесь флюса с режущим кислородом по рукаву подводится к резаку и через центральный канал мундштука поступает к разрезаемому металл] По этой схеме в промышленности работает установка УФР-2 (установка флюсовой резки, модель 2) конструкции МВТУ им. Н. Э. Баумана.

По схеме с механической подачей (рис. 94, в} из бачка флюсопитателя флюс подается с по­мощью шнекового устройства к головке резака, откуда засасывается струей режущего кисло­рода. По этой схеме разрабстань - установки на заводе «Красный Октябрь» и Златоустовском металлургическом заводе.

Основными узлами каждой установки для кислородно-флюсовой резки являются флюсо - питатель и резак.

Флюсопитатели подразделяются на пневма­тические и с механической подачей.

Пневматическая подача флюса осуществля­ется ИИ векторным ИЛИ ЦИКЛОННЬї'і (вихревым) устройством, к которому поступает кислород, воздух или азот, увлекающий флюс к резаку.

Механическая подача порошка от флюсо­питателя до резака осуществляется шнековым устройством со шлангами и трубками.

Резаки для кислородно-флюсовой резки от­личаются от і езаков. для кислородной резки тем, что они имеют дополнительные узлы для подачи флюса. Применяютсч резаки с подачей флюса по центральному каналу резака и с внеш­ней подачей флюса. Универсальные резаки имеют сменные мундштуки.

Резак РАФ-1-65 (рис. 95), входящий в состав установки УРХС-5, состоит из серийного руч­ного резака «Пламя», укомплектованного спе­циальной оснасткой.

Оснастка, показанная на рис. 95, может при­меняться для любой конструкции серийных резаков, включая керосинорез РК-71.

Она состоит из колодки 2 с тройником 1, соединенных трубками. В колодке установлены сменные втулки 3 под углом 25° к оси мунд­штука. Через эти втулки подводится газоф люсо - вая смесь. К оснастке относится также порош­ковый вентиль 4, предназначенный для включе­ния и выключения подачи флюса.

Установка с внешней подачей флюса УРХС-5 обеспечивает более высокую (в 1,5— 3 раза) производительность резки и сокращение расхода флюса (в 1,5—4 раза) по сравнению с установкой, работающей по схеме с однопро­водной подачей флюса (УФР-2).