СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

ГАЗОКИСЛОРОДНЫЕ РЕЗАКИ (ГОРЕЛКИ ДЛЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ)

В газокислородном резаке конструктивно объединены части: по­догревательная и собственно режущая. Подогревательная часть га­зокислородного резака по принципу устройства, конструкции и ме­тодам расчёта аналогична сварочным горелкам. В зависимости от давления горючего газа подогревательная часть может быть инжек­торной или безинжекторной. Инжектор необходим при пользовании ацетиленом низкого или среднего давления. При ацетилене высо-

кого давления и других горючих газах, подаваемых под достаточ - ным давлением, можно пользоваться резаками с безинжекторным подогревательным устройством. В промышленности обычно поль­зуются резаками с инжекторным подогревательным устройством, независимо от давления применяемого горючего газа.

Относительное расположение каналов для режущего кислорода и подогревательного пламени показано на фиг. 221. Последователь­ное расположение отверстий для режущего кислорода и подогре­вательного пламени в настоящее время применяется редко, оно при­годно лишь для резки в одном направлении, впереди должно нахо­диться подогревательное пламя, а за ним следует струя режущего кислорода. При изменении направления резки на противоположное режущий кислород попадает на недостаточно подогретый металл и процесс резки прекращается. Значительно удобнее концентриче­ское расположение выходных отверстий для смеси подогреватель­ного пламени и для режущей струи кислорода.

В резаках с концентрическим расположением выходных отвер­стий подогревательное пламя получает форму огненной трубки, по оси которой располагается режущая струя кислорода. Устройство с кольцевой щелью наиболее распространено в кислородных реза­ках малой и средней мощности, изготовляемых нашей промышлен­ностью. Для мощных резаков кольцевая щель не даёт пламени достаточной мощности, увеличение ширины щели делает пламя неустойчивым и ведёт к обратным ударам. Поэтому для резаков средней и большой мощности рекомендуется подавать подогрева­тельную смесь через отверстия круглого сечения, расположенные концентрически вокруг отверстия для режущего кислорода в один или два ряда.

Резаки с концентрическим расположением выходных отверстий позволяют вести резку в любом направлении; струя режущего кислорода попадает всегда на достаточно подогретый металл, что весьма удобно, а для фигурной резки, когда направление реза зна­чительно меняется, необходимо. Поэтому в настоящее время при­меняются почти исключительно резаки с концентрическим распо­ложением отверстий, а резаки с последовательным расположением отверстий почти вышли из употребления.

Мощность подогревательного пламени выбирается в соответ­ствии с толщиной разрезаемого металла. Обычно для расчётов при­нимают, что 85% необходимого тепла для процесса резки полу­чается в результате реакции сгорания железа в кислороде, а остальные 15% даёт подогревательное пламя. При конструирова­нии резака следует обеспечить необходимую длину подогреватель­ного пламени для того, чтобы оно могло подогревать нижележащие слои металла. В мощных резаках для резки стали больших толщин приходится применять подогревательное пламя свыше метра дли­ной. Длина пламени зависит от применяемого горючего газа, именно от скорости его сгорания. Быстро сгорающие газы, напри­мер ацетилен, дают короткое пламя. Газы, горящие медленнее, дают пламя более длинное; особенно длинное пламя даёт водород, которой поэтому иногда и применяется в резке металла больших толщин. Достаточно длинное пламя дают также метан, природный газ. Пламя регулируется на максимальную температуру, а поэтому имеет обычно избыток кислорода по сравнению с пламенем, при­меняемым для сварки.

Важное значение имеет устройство внутреннего канала ре­жущего мундштука или сопла для режущего кислорода. До настоя­щего времени теоретическая часть этого вопроса плохо разработана. Обычно в нашей промышленности применяются сопла цилиндриче­ское или ступенчато-цилиндрическое (фиг. 222). При этих соплах приходится пользоваться кислородом довольно высокого давления, причём необходимое давление быстро возрастает с толщиной раз­резаемого металла.

Для резки стали необходимо иметь достаточно мощную струю кислорода, обеспечивающую требующуюся скорость сжигания ме­талла. Струя на всю толщину разрезаемого металла должна быть по возможности цилиндрической с минимальным уширением для обеспечения постоянной ширины реза по всей толщине металла. Для успешного сдувания расплавленного шлака и доступа к поверх­ности металла скорость кислорода в струе должна быть достаточно высокой, как показывает опыт порядка 500—700 м/сек, т. е. ско­рость должна быть сверхзвуковой.

Цилиндрические сопла обладают низким к. п. д., и для получе­ния необходимой скорости истечения кислорода и нужной длины цилиндрической части струи приходится прибегать к довольно вы­сокому давлению кислорода, поступающего в резак, причём это давление быстро растёт с увеличением толщины разрезаемого ме­талла. В настоящее время, на основе достижении газодинамики, ведётся работа по усовершен­ствованию формы сопел режущего кислорода.

.Сопла с криволинейными образующими дают значительно лучшие результаты, как показали исследования в лаборатории автора, проведён­ные инженером М. М. Борт. Улучшение работы сопла прежде всего проявляется в понижении рабочего давления режущего кислорода на вхо­де в резак. Единственным обоснованием приме­нения цилиндрических сопел в настоящее время может являться лишь простота их изготовления.

Несовершенство цилиндрических сопел особенно сказывается при резке стали больших толщин.

Необходимое давление режущего кислорода уже для толщины 200 мм достигает 10 атм, а для толщины 400—500 мм доходит до 20—25 атм, что является фактически пределом для цилиндри­ческих сопел.

Для подачи кислорода высокого давления требуются специаль­ные бронированные шланги, кислород выходит из сопла при да­влении выше атмосферного и продолжает расширяться в струе, при­давая ей расширяющуюся коническую форму. Значительное умень­шение давления охлаждает кислород, вследствие дросселирующего эффекта, и замедляет резку. Поэтому толщина 400—500 мм для цилиндрических сопел может считаться предельной, так как даль­нейшее повышение давления режущего кислорода делает резку практически невозможной.

В мощных кислородных резках кислород режущий и кислород для подогревательного пламени подводят по отдельным шлангам, поэтому к резаку подходят три шланга: два кислородных и один ацетиленовый. Малые и средние резаки обычно изготовляются двухшланговыми, кислород подводится одним общим шлангом и уже в самом резаке распределяется на режущее сопло и на питание подогревательного пламени.

Нашей промышленностью изготовляются несколько типов кисло­
родных резаков для ручной резки различного назначения, а также специальные резаки для установки на газорежущих машинах.

На фиг. 223 показан широко распространённый в нашей про­мышленности резак УР, который состоит из рукоятки 1, кислород­ной трубки 2, ацетиленовой трубки 3; трёх вентилей: режущего ки­слорода 4, подогревательного кислорода 5 и ацетилена 6.

Резак может работать на ацетилене как высокого, так и низ­кого давления, для чего предусмотрен инжектор 7, расположенный перед смесительной камерой 8. Режущий кислород поступает к го­ловке 9 с мундштуками 10 и 11. Технические данные резака УР приведены в табл 31.

Таблица 31

Применяется также специальный вставной режущий наконеч­ник к сварочной горелке СУ, показанный на фиг. 224. Наконечник состоит из инжектора 1, смесительной камеры 2, вентиля режущего кислорода 3, кислородной трубки 4 и головки 5 с мундштуками.

Наибольшая толщина разрезаемой стали 100 мм. Как уже было упомянуто, применение ацетилена для газокислородной резки не­обязательно, во многих случаях не только возможно, но и жела-

тельно заменять ацетилен другими, более дешёвыми и менее де­фицитными горючими газами. Ацетилен даёт слишком высокую температуру подогревательного пламени, что часто ведёт к оплав­

лению кромок; сверх того, ацетилен при неточной регулировке по­догревательного пламени науглероживает кромки реза, что делает их способными к закалке и затрудняет последующую механическую обработку.

Замена ацетилена другим горючим газом не требует большой переделки резака, рассчитанного для работы на ацетилене. В боль­шинстве случаев требуется лишь некоторое увеличение подачи подогревательной смеси, для чего меняется или несколько растачи­вается наружный подогревательный мундштук. С широким разви­тием газификации весьма целесообразен перевод резки на природ­
ный газ, представляющий собой обычно почти чистый метан, хо­рошо удовлетворяющий требованиям резки.

Резка может успешно производиться и на жидких горючих. В на­шей промышленности широко известны бензорезы и керосинорезы. Бензорез или керосинорез, изготовляемый нашей промышленностью,

состоит из специального резака (фиг. 225) и бака для горючего (фиг. 226).

Резак инжекторного типа со­стоит из вентиля 2 для подогре­вательного кислорода, венти­ля И для регулировки подачи горючего, испарителя 8, инжек­тора 12, головки 15 со сменными мундштуками 6 и 13, подогре­вательного мундштука 5 для испарения горючего, ниппеля 3' для кислорода и ниппеля 1 для горючего.

Кислород, поступивший в резак, разветвляется на две части. Подогревательный кисло­род поступает в трубку 10, нахо­дящуюся внутри трубки 7. Труб­ка 10 обмотана асбестом, запол­няющим трубку 7 и впитываю­щим горючее; к концу трубки 10 припаян инжектор 12, Горючее - поступает в трубку 4, далее в трубку 7 и по асбестовой оплёт­ке — в испаритель 8, где испа­ряется пламенем подогревате­ля 5. Режущий кислород через вентиль 9 и трубку 14 идёт к режущему мундштуку 13.

Бак для горючего (фиг. 226) состоит из резервуара 1, ручного нагнетательного воздушного на­соса 2, предохранительного кла­пана 3, отводящей трубки 4, за­порного вентиля 5, ниппеля для присоединения шланга 6. Главной особенностью бензореза является наличие испаритель­ной камеры, в которой горючее превращается в пары, поступающие в камеру смешения, где они образуют горючую смесь с подогрева­тельным кислородом для питания подогревающего пламени.

Технические данные резака, работающего на жидком горючем, приведены в табл. 32. Также изготовляются специальные резаки для различных назначений, например, для срезки заклёпочных головок.

для вырезки жаровых труб в паровых котлах, для вырезки круглых отверстий малого диаметра, например под сборочные болты и за­клёпки, для строжки и поверхностной обработки металла и т. д.

Таблица 32