Резка больших толщин

Резка больших толщин

Для кислородных резаков обычного устройства можно считать нормальными толщины разрезаемой стали до 200—300 мм, как не вызывающие особых затруднений и не требующие особых специ­альных приёмов резки. Толщины свыше указанных считаются боль­шими и требуют специальной аппаратуры и особых приёмов резки, встречающей значительные затруднения.

Затруднения при резке больших толщин заключаются главным образом в следующем. Требуются специальные мощные резаки с увеличенным подогревательным пламенем и с увеличенным диа­метром сопла режущего кислорода. По существующей теории да­вление режущего кислорода должно возрастать с увеличением раз­
резаемой толщины. Существуют эмпирические формулы для определения давления режущего кислорода в зависимости от раз­резаемой толщины. В обычных резаках с цилиндрическим или ступенчато-цилиндрическим соплом давление режущего кислорода на входе в резак меняется от 3—4 ати для малых толщин до 8—9 ати для толщины 100 мм, 11 —12 ати для 200 мм, 12—14 ати для 300 мм, 20—25 ати для 400—500 мм. Резка больших тол­щин становится практически невозможной отчасти из-за трудности пользования кислородом высокого давления (необходимость осо­бо прочных бронированных шлангов и т. п.), главным же обра­зом из-за быстрого расширения струи кислорода по выходе из сопла и значительного охлаждения кислорода вследствие дроссе­лирующего эффекта. Расширение струи объясняется несовершен­ством работы цилиндрического сопла, поэтому кислород по выходе из сопла имеет давление, значительно превышающее атмосферное, и продолжает расширяться в струе вне сопла, что и вызывает уве­личение сечения струи. Падение давления кислорода от входного до атмосферного вызывает значительное его охлаждение; чем выше входное давление, тем сильнее охлаждение. Расширение струи и охлаждение кислорода, тормозящее процесс резки, сказывается всё сильнее по мере повышения входного давления режущего кисло­рода, т. е. увеличения толщины металла.

Непрерывно растущая потребность резки всё больших толщин металла, соответственно общему росту мощности промышленности, заставляет более внимательно подойти к изучению процесса кисло­родной резки. Таким изучением применительно к резке больших толщин с конца 1948 г. занимались инж. М. М. Борт и автор на­стоящей книги, которые пришли к следующим основным выводам. Давление кислорода на входе в резак определяется главным обра­зом конструкцией резака и не является характерной величиной для процесса резки. Основными величинами являются скорость, длина и сечение струи кислорода. Скорость должна быть сверхзвуковой. Длина струи зависит от её начального сечения, конструкции сопла и скорости на выходе.

Строение струи и распределение скоростей в ней схематически показаны на фиг. 234. Струя режущего кислорода А имеет кони­ческую форму и постепенно сходит на нет. Струя кислорода увле­кает с собой окружающий воздух, образуя постепенно расширяю­щуюся наружную зону Б, заполненную смесью кислорода с возду­хом. Газы наружной оболочки Б перемещаются в осевом направ­лении, но со значительно меньшей скоростью, быстро уменьшаю­щейся в радиальном направлении. Примерное распределение скоро­стей в сечениях струи 1—1, 2—2 и 3—3 показано на фиг. 234.

По мере удаления от среза мундштука уменьшаются сечение кислородной струи и скорость движения кислорода в ней и, на­конец, струя становится практически непригодной для резки. Уменьшение сечения и скорости струи служит основной причи­ной так называемого отставания при резке, о котором говорилось выше.

Активная длина струи L, пригодная для резки, определяется не­сколькими факторами, наиболее важными из которых являются на­чальные скорость и сечение струи, правильность её очертания, наличие по возможности ламинарного движе­ния кислорода в ней. Быстрое умень­шение сечения и скорости струи и не­достаточность её активной длины особенно сказываются при резке больших толщин. Обычные средства увеличения активной длины струи: повышение давления кислорода на входе в резак и увеличение сечения струи оказываются недостаточными.

Фиг. 234. Струя режущего кислорода.

Более внимательное изучение процеса кислородной резки приводит к сле­дующим заключениям.

Решающим показателем для успе­ха резки является скорость движения кислорода в режущей струе, достаточ­ная для успешного сдувания расплав­ленных окислов с поверхности метал­ла в полости реза. При резке боль — / ших толщин для обеспечения доста­точной длины струи особенно значи­тельной должна быть начальная ско­рость кислорода.

Давление кислорода на входе в резак, обеспечивающее необхо­димую начальную скорость кислорода, определяется главным обра­зом конструкцией резака. Несовершенство конструкции существую­щих стандартных резаков вызывает необходимость пользоваться значительными давлениями кислорода на входе в резак, а также быстро повышать давление с увеличением толщины разрезаемого металла.

Главнейшие конструктивные недочёты существующих стандарт­ных резаков следующие: неудачная форма сопла режущего кисло­рода, наличие резких отклонений пути кислорода в резаке, в особен­ности при переходе от ствола к мундштуку, наличие резких изме­нений сечения на пути кислорода, например в вентиле. Обычная цилиндрическая или ступенчато-цилиндрическая форма сопла не­удовлетворительно переводит потенциальную энергию сжатого газа в кинетическую энергию струи при сверхзвуковых скоростях. Зна­чительное количество энергии при этом теряется в форме звуковых колебаний, переходит в теплоту и проч., что и вызывает необходи­мость применения повышенных давлений на входе. Резкие отклоне­ния кислородопровода в резаке и изменения сечения увеличивают потери и служат причиной завихрений и турбулентных движений, нарушающих правильную форму струи и уменьшающих её устойчи­вость и рабочую длину.

Учитывая сказанное, М. М. Борт и автор книги сконструировали и построили в Киевском политехническом институте мощный кисло­родный резак Р-100 для резки стали толщиной до 2 м. В резаке Р-100, схематически показан­ном на фиг. 235, выполнены требования, указанные выше. На основании результатов длительных экспериментов соплу придана форма, показанная на фиг. 236 и названная сдвоенной коноидальной. Образующая сопла строится по точкам на основании опытных данных. Кислородопровод резака, подводящий кислород к соплу, представляет собой прямую трубку значительной длины и диаметра. Вен­тиль режущего кислорода заменён задвижкой, не суживающей сечения кислородопровода. Для смеси подогревательного пламени имеет­ся ряд сопел, расположенных концентрически вокруг сопла режущего кислорода. Мундштук резака имеет охлаждение проточной водой для устранения возможности обратных уда­ров подогревательного пламени, в особен­ности при резке горячего металла, например на металлургических заводах. Конструкция резака полностью себя оправдала как в лабо­раторных, так и производственных условиях. Резак даёт правильную длинную струю. Ки­слород выходит из сопла при давлении, близком к окружающему, и дальнейшего его расширения в струе практически не происхо­дит. Струя отличается устойчивостью вслед­ствие правильного ламинарного течения газа в ней и отсутствия завихрений. Основные тех­нические данные резака Р-100 приведены в в табл. 33.

Технология газовой резки металла, газовым резаком

США
Россия
Украина
Беларусь
Молдова

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

Технология газовой резки металла включает в себя подогрев режущей детали и ее резание. Наконечник газового резака имеет три сопла, которые включают функции подогрева и подачи кислорода для резания. Современные резаки способны подавать кислород под давлением 12 атмосфер, что значительно способствует быстрому резанию металла.

Технология газовой резки металла способствует более чистому шву, чем при электрической резке, при этом можно использовать накладки, которые делают шов еще более аккуратным. При этом направляющим резаком управляет оператор, а подача газа регулируется двумя вентилями или в некоторых моделях одним. Резак направляется на линию разреза и нагревается до температуры воспламенения металла в кислороде, при этом окислы выдуваются струей.

Технология газовой резки бывает разделительной и поверхностной. Разделительную используют для вырезания различных заготовок, когда раскраивают металл, разделки кромок шва и других операций резания металла. Поверхностную используют, когда необходимо снять определенную поверхность металла, сделать канавку, удалить дефекты с поверхности и так далее. Для этого пользуются специальными резаками, которые обрабатывают поверхность. Перед такой обработкой поверхность металла нужно тщательно очистить от масла, грязи и т.д.

Технология газовой резки учитывает толщину разрезаемого металла, а также чистоту кислорода. Чистота кислорода уменьшает его давление и расход. Резание высокоуглеродистой стали ухудшает обрабатывание кромок разреза, так как они становятся твердыми и хрупкими. Низкоуглеродистая сталь не имеет значительных изменений в своей структуре. Это позволяет хорошо обработать после газовой резки.

США
Россия
Украина

Как резать резаком для начинающих

Вы здесь: Главная Газосварщик

Main Menu

Неполадки при кислородной резке

Для получения хорошего качества реза необходимо уметь быстро установить причину неполадок и способы их устранения. На практике чаще всего встречаются неполадки, приведенные в табл. 17.

Неполадки при кислородной резке, причины их возникновения и способы

Пламя не зажигается

Неправильная форма пламени (неодинаковая форма и размер отдельных язычков, пламя горит косо)

Обратные удары пламени при зажигании горючей смеси

а) Не поступает горючий газ

б) Слишком высокое давление кислорода

а) Слишком низко давление кислорода

а) Проверить редуктор» шланг, ацетиленовый генератор или баллон

б) Снизить давление

а) Установить более высокое давление кислорода

а) Засорены отверстия подогревательного пламени мундштука

б) Плохо закреплены мундштуки. Неисправны уплотняющие поверхности

а) Прочистить отверстие медной иглой или путем сверления на станке сверлом, диаметр которого на 0,05 мм меньше диаметра отверстия

б) Проверить закрепление мундштуков и исправность уплотняющих поверхностей

Обратные удары пламени в процессе работы резака

Режущая струя кислорода сильно отличается от формы цилиндра .

Значительно закруглены верхние кромки реза

Глубокие бороздки и выхваты на поверхности реза

б) Ослабла затяжка накидной гайки на вставном резаке

в) Засорился мундштук резака

г) Поврежден канал мундштука

д) Замерз редуктор (дрожит стрелка манометра)

е) Засорен инжектор

а) Снизилось давление кислорода

б) Резак перегрелся

в) Пламя слишком близко к поверхности изделия

а) Засорилось сопло режущего кислорода

б) Слишком мала скорость истечения кислорода

а) Слишком мощное подогревающее пламя

б) Мало расстояние между мундштуком и поверхностью изделия

в) Скорость резки мала

а) Скорость резки мала

б) Резак неравномерно перемещается

в) Загрязнена поверхность (ржавчина, окалина, краска)

г) Давление кислорода мало

д) Перерывы в процессе резки (например, из-за обратных ударов)

е) После перерыва резки начата резка непосредственно на чистовой кромке детали

б) Подтянуть накидную гайку

в) Прочистить мундштук

г) Сменить мундштук

д) Отогреть редуктор горячей водой

е) Прочистить инжектор

а) Проверить наличие кислорода в баллоне

6) Охладить резак в воде при не полностью перекрытой струе кислорода

в) Установить правильное расстояние от конца мундштука до поверхности изделия

а) Прочистить сопло

б) Повысить давление кислорода

а) Отрегулировать мощность пламени или сменить наружный мундштук

б) Установить правильное расстояние

в) Увеличить скорость перемещения резака

а) Увеличить скорость резки

б) Соблюдать равномерность перемещения резака

в) Очистить поверхность до блеска

г) Повысить -давление кислорода

д) Не допускать перерывов пока не закончится вырезка детали

е) При вынужденных перерывах резку начинать на расстоянии 20— 30 мм от контура детали с последующим доведением резака до чистовой кромки

Неполадки

Резко выраженные гребешки и наличие шлака на нижней кромке реза. Сплавление металла позади кислородной струи, особенно при резке тонких листов

Большое отставание бороздок; сильное искривление линий реза

Металл плохо режется, кромки резов становятся очень твердыми

На поверхности кромки реза образуются трещины

Неперпендикулярность кромок реза к поверхности листа

ж) Металл расслоился

Не соответствует оптимальным значениям давление кислорода, скорость резки, мощность подогревающего пламени и диаметр сопла режущего кислорода

Завышена скорость резки. Неточность шаблонов и коробление деталей

а) Сталь содержит повышенное количество углерода или легирующие элементы, отрицательно влияющие на разрезаемость

б) Шлаковые включения, повышенная ликвация в металле

а) Металл расслаивается

б) Завышена скорость резки

Воздействие усадки, особенно заметное при резке узких полос и прокатных профилей

Образовалась закалочная структура в зоне термического влияния

а) Неправильно установлен резак

Способы устранения

ж) Перенести контур детали дальше от кромки листа

Установить необходимое давление кислорода, скорость резки и мощность подогревающего пламени. Выбрать правильный диаметр сопла режущего кислорода

Снизить скорость. Сменить шаблон. Применять приспособления

а) В отдельных случаях предварительный подогрев

б) В случае надобности повысить давление кислорода

а) Проводить резку в противоположном направлении или удаление дефектного места механическим способом

б) Снизить скорость перемещения резака

См. меры борьбы с короблением

Предварительно подогреть изделия до температуры 200-300° С

а) Установить резак строго перпендикулярно к поверхности разрезаемого листа

Неполадки Причины Способы устранения

б) Негоризонтально установлен раскроечный стол по отношению к рельсовым путям стационарной машины в) Чрезмерное или недостаточное давление кислорода б) Выверить рельсовые пути и раскроечный стол и установить их строго горизонтально в) Отрегулировать нормальное давление кислорода. Проверить редуктор

Газовый резак: классификация, устройство, сферы применения

Газовый сварочный резак используется для соединения металлов посредством нагревания их кромок высокой температурой, которая появляется при сгорании горючего газа в кислороде. В горелке при сжигании смеси образуется горячее пламя, оно и расплавляет кромки деталей, затем они соединяются посредством присадочной проволоки и образуют крепкие швы.

А также широко применяется газовый резак для резки металла. Он нужен для газокислородной резки. В отличие от предыдущего процесса, резка происходит по аналогичному принципу, только детали не соединяются, а разъединяются.

Сферы применения газовых резаков

Данные агрегаты используются в таких целях:

• с целью разделки металлолома перед переплавкой во время сортировки;
• для выборки дефектов швов, появившихся при сварке;
• для ликвидации последствий аварий;
• чтобы убрать поверхностные дефекты на слитках при литейном производстве;
• с целью раскроя металлических листов и проката перед монтажом металлических конструкций;
• с целью предварительной разделки кромок перед сваркой;
• с целью демонтажа конструкций из стали.

Классификация

Резаки по своему назначению подразделяются на специальные и универсальные. Универсальные же бывают эжекторными и безэжекторными, все зависит от того, как в них смешивается горючий газ и кислород.

По методу резки изделий газовые резаки любого вида бывают такими:

• для поверхностной обработки металла;
• копьевой;
• разделительной;
• кислородно-флюсовой.

Газовые горелки бывают следующими:

• кислородные — это эжекторные конструкции, в которых посредством кислорода образуется горящая струя.
• керосиновые — работает с помощью керосина и применяется для обработки изделий толщиной до 20 см на основе углеродистых сталей.
• пропановые — такой вариант подходит для резки чугунных труб и прочих изделий из черного или цветного металла. Газовый пропановый резак считается наиболее надежным и безопасным, при этом обеспечивает высокую производительность работ.
• ацетиленовые — предназначены для резки листов и деталей большой ширины, часто используется при газокислородной резке, и обязательно оснащаются специальным вентилем, который регулирует мощность и скорость подачи кислорода в рабочую зону.

Универсальные резаки с эжектором — наиболее востребованные. Подобные агрегаты помогают использовать горючий газ при определенных условиях, давление должно составлять 0,03−1,5 кгс/квадратный сантиметр. Универсальное устройство может разрезать металлические изделия в разных направлениях, оно простое и удобное в применении, имеет малые габариты. С его помощью можно обрабатывать металл толщиной 3−300 мл.

Преимущества и недостатки газовых резаков

Раскроить металлические листы быстро и успешно на отдельные части требуемых форм можно по-разному:

• с помощью ручных ножниц по металлу, то толщина изделия должна составлять максимум 1,5 мм;
• газовым резаком (ацетиленовым или кислородно-пропановым);
• установкой воздушно-плазменной резки;
• с помощью угловой шлифовальной машины.

Преимущества газового оборудования для обработки такие:

• можно резать заготовки толщиной в 4−500 мм (в зависимости от типа оборудования);
• стартовые затраты на оборудование будут минимальными.

Имеет это решение и ряд недостатков:

• возникает тепловая деформация;
• иногда нужно дорабатывать кромки и делать другие операции;
• стоимость получения метра прорези высока;
• потребуется управлять химической реакцией горения;
• ширина реза большая;
• существует риск пожара;
• нельзя раскраивать нержавейку и цветные металлы;
• при большой толщине конусность реза слишком заметна.

С помощью кислородно-ацетиленовых и плазменных резаков можно делать криволинейные контуры небольшого радиуса. При работе с оборудованием обоих видов потребуется прилагать усилия с целью контроля расстояния от поверхности изделия до мундштука или же сопла.

Проблема решается использованием специальной каретки, в которую вставляется резак. Когда вы это сделаете, то сможете обеспечить постоянное расстояние до детали во время движения. А если сменить угол наклона, то в итоге получится рез с нужным скосом для сварки.

Особенности обработки

Температура пламени в пропановом резаке составляет около 2800 градусов (в ацетиленовом этот показатель равен около 3100 градусов). Но даже так с его помощью можно хорошо раскраивать низколегированные малоуглеродистые стали, в которых содержание углерода составляет до 0,3%. Детали на основе каленой стали, которые нельзя обработать фрезеровкой, строганием или токарным оборудованием, хорошо подвергаются газовой резке.

Любой легирующий элемент самому сплаву добавляет ряд свойств, и его присутствие в определенном количестве никак не влияет на процесс резки. Медь или алюминий, улучшающие теплопроводность, помогают быстро отвести тепло от места контакта поверхности с пламенем. Так, ацетиленовым резаком работать будет невозможно, если в составе меди показатели элементов будут превышать следующие отметки:

• хром — 5 процентов;
• вольфрам — 10%;
• марганец — 12%;
• углерод — 1,2%;
• алюминий — 0,5%;
• кремний — 4 процента.

Конструкция резака

Если сварщик работает самостоятельно, то ему может часто требоваться быстро переключаться с процесса резки на сварку. А шланги отсоединять выходит быстро. Время сэкономить можно с помощью специального вставного резака для горелок. Мундштуки можно использовать с «Сотки», при смене можно получить в толщинах отверстия до 100 миллиметров.

Если говорить об устройстве резака, то оно выглядит таким образом:

• газ по шлангам поступает в корпус резака через ниппели. Пропан идет к западному вентилю, а кислород расходится на две потока, один из которых пойдет на вентиль подогревающего кислорода, а второй — на вентиль режущего кислорода, он расположен за пределами рукоятки;
• при открытии вентиля подогревающего кислорода он под давлением подается в ключевое отверстие инжектора, через ряд периферийный отверстий к нему подходит пропан за счет разряжения;
• в смешанном виде газы продвигаются по нижней трубке наконечника в сторону мундштуков;
• в головку наконечника резака вкручиваются внутренний и внешний мундштуки с наружной резьбой;
• по первому вентилю с центральным каналом подается кислород;
• подогревающий газ выходит из кольцевого зазора, который образовывается снаружи;
• когда появляется пламя, оно направляется на начальное место реза заготовки. Открывается вентиль режущего кислорода, когда участок нагрет до нужной температуры. Газовая струя под давлением сжигает металл и тут же выдувает его окисью.

Далее ацетиленовый или пропановый резак ведется на определенном расстоянии от металлического изделия, сзади остается узкая прорезь, которая ограничена боковой и лобовой плоскостями.

Что касается такого элемента конструкции, как мундштук, то наружный всегда должен быть медным. А вот внутренние мундштуки для ацетиленового резака должны быть медными, а для пропанового — латунными соответственно. При выборе правильного внутреннего мундштука в зависимости от толщины обрабатываемой заготовки нужно оптимизировать расход кислорода в режущей струе.

Мундштук — это расходный материал, поскольку быстро подвергается изнашиванию, а также он забивается остатками расплавленных металлов.

Ниппель для шланга должен быть сделан на основе латуни. Если вы планируете приобретать бюджетный газовый резак вместе со шлангами, то его составляющие могут быть частично алюминиевыми, что делает изделие быстро изнашиваемым, и покрыты сверху под латунь или медь.

Правила применения оборудования

Прежде чем начать использовать такой резак по назначению, его нужно будет подготовить правильным образом:

• убедитесь, правильно ли подсоединены газовые шланги. Так, шланг для подачи кислорода нужно присоединить к штуцеру с правой резьбой. А вот шланг для горючего газа — к штуцеру с левой резьбой соответственно;
• все соединения подтягиваем, затем проверяем их на герметичность, чтобы при работе смесь не подвергалась утечке.

А также рекомендуется смазать резиновые сальниковые уплотнители вентилей глицерином или специальной смазкой. И только затем уже поджигается резак и начинается процесс резки.

Последовательность действий следующая:

• сначала откройте кислородный вентиль, а потом — газовый;
• горючую смесь, выходящую из устройства выпуска, поджигаем;
• струю пламени отрегулируйте до нужного размера и интенсивности посредством вентилей;
• прогрейте металл, пока участок нагрева не приобретет соломенный оттенок;
• откройте вентиль режущего кислорода, начинаем процесс резки;
• после окончания резки сначала перекройте газовый, а потом кислородный вентиль;
• при сильном нагревании наконечника его опускают в холодную воду.

В процессе работы следует проявлять особую внимательность и не допускать даже малейших ошибок. Если резка выполняется вручную, нужно надеть защитную маску и специальные перчатки.

Одежду следует надевать на основе натуральных тканей, при работе с огнем не допускается синтетика и другие легковоспламеняющиеся материалы. А также обувь должна быть удобней, чтобы передвигаться в ней было легко и быстро, если возникнет нештатная ситуация.

Поверхность для резки металла должна быть предварительно обезжирена. Потому как если кислород вступить в реакцию даже с минимальным количеством масла, то это также может спровоцировать взрыв. Нельзя прикасаться к баллону масляными руками, также строго запрещено курение в помещении.

Если шланг с газом случайно слетает или рвется, то переживать не стоит. Часто паника провоцируется издаваемым в этот момент громким звуком. В такой ситуации нужно, как можно быстрее перекрыть сначала пропан, затем кислород.

После применения резак нужно держать в специально отведенном месте, где на него не попадет жир или масло. А редукторы нужно хранить отдельно, резак же со сварочной горелкой можно держать вместе.

Стоимость таких приборов бывает разной. Она зависит от следующих показателей:

• страна-производитель;
• назначение;
• технические характеристики;
• бренд;
• вид;
• параметры.

Наиболее дорогостоящие аппараты — американские или южнокорейские. Они отличаются высоким качеством и длительным гарантийным сроком. А вот изделия из Китая — традиционно самые дешевые и имеют сомнительное качество. Однако даже по скромной цене вы сможете отыскать качественный резак, главное — это определиться, какой его параметр для вас наиболее важен.