Газовая резка. Чем отличается газокислородная резка от плазменной резки?

Газовая резка металла считается процессом резки продуктов из сплава, базирующимся на металлическом свойстве, благодаря которому металлы могут прогреваться до определенного температурного режима (тысяча двести – тысяча триста градусов) и могут гореть в таком веществе, как чистый кислород. Сегодня газовая резка служит человеку для осуществления самых различных обработочных типов резки по металлу. Поэтому этой теме на выставке посвящены не только экспозиции, но и тематические ознакомительные семинары. Так, с помощью газовой резки металла можно подготовить кромку для сварочного процесса или можно непосредственно резать лист с металлом прямо или под углом.

Сущность технологии

Резку начинают с листовой кромки. Поверхность, подготовленную для резки, очищают от таких элементов, как ржавчина, окалина и грязь. Затем подается кислородный и газовый баллон в горелку в состоянии сжатости. И начинается сам процесс работы. Стоит заметить, что баллон весит сам семьдесят килограмм, а кислородное давление в рабочем виде может составлять на 1м^3 – 300 кН, газ же – достигает 50 кН.
Давление регулируется в редукторной системе устройством, накрученном на штуцер баллона с кислородом. Редуктор оснащается манометром с высоким давлением, показывающим давление в кислородном баллоне. В нем есть и манометр с низким давлением, показывающий информацию об уровне давления в ходе самой работы.

Лист с металлом может прожигаться и разрезаться кислородной струей, подающейся под огромным давлением. Получаются железные окислы, вытекающие в жидком состоянии и выдуваемые из резовой полости.

Технологичная система газовой резки металла обычно включает в себя использование специального устройства под названием резак. Он является некоторой версией сварной горелки с особым механизмом для кислородного подвода.

Что используют?

Традиционно принято использовать водород, который бывает:

1) Коксовый;
2) Нефтяной;
3) Природный.

Используют также керосиновые и бензиновые пары, достигающие в процессе горения температуры 3200 градусов. Применяют горючий газ, резку по которому выделяют пяти видов:

1) Водородно-кислородная;
2) Ацетилено-кислородная;
3) Бензино-кислородная;
4) Машинная;
5) Ручная.

Все эти виды широко представлены на выставке.

Кислородная обработка

В основном используют кислородную резку, поскольку она режет прямо, а точнее перпендикулярно, по металлу, но есть еще и кислородная обработка для резки по металлу под острым углом. С помощью нее можно отрезать пластину из углеродистой умеренно- и низколегированной стали, которая будет в толщину от одного до двухсот и трехсот мм. В видеоролике можно увидеть газовую горелку, которая предназначена для стали толще 2 метров. Поэтому резку с помощью кислорода используют в цветной и черной металлургии, а кроме того, при собственных строительных работах.

Требования, которые предъявляются

Для того чтобы процесс резки прошел удачно, следует выполнять ряд указаний по работе с аппаратом.

1) Следует помнить о том, что лист металла обязан быть под большей температурой, чем показатель температуры горения в таком веществе, как кислород. У металлических оксидов же должна быть более низкая температура плавления, чем температура плавления используемого листа с металлом.
2) Следует помнить, что термальный уровень должен быть необходимым для того, чтобы обеспечить непрерывный процесс резки.

3) Используйте только низкую углеродистую и низкую легированную сталь и железо.

4) Соблюдайте правила безопасности при проведении перечисленных работ.

Преимущества газовой резки

Конечно, у газовой резки есть свои преимущества, одним из которых по праву считается раскрой металлических листов до 200 мм в толщину и 2-2,5 мм в ширину. Можно проводить также кромку среза вертикальным способом, поскольку есть специальное оборудование. К тому же резка газом не предполагает, что человек затратит много финансов. Еще одним достоинством можно считать отсутствие механической обработки и минимальные предъявляемые требования для работы.

Плазменную нарезку металлов осуществляют с помощью струи плазмы. Сжатая электрическая газовая дуга обдувается, формируется плазменный поток. Дуга прогревается и становится ионизированной, то есть возникают частицы, имеющие положительный и отрицательный заряд. Как правило, температура на поверхности потока плазмы составляет 15000 градусов по Цельсию.

Как может производиться плазменная резка? Для начала следует отметить, что плазменную резку в зависимости от способа обработки подразделяют на поверхностную и разделительную. Поверхностный способ не получил широкого распространения. В производстве чаще всего прибегают к разделительной технологии. Для резки поверхностным методом потребуется плазменная дуга и струя. В первом случае металл подсоединяется к электрической цепи. При работе по второму варианту дуга образуется между электродами. При этом сам лист к электрической цепочке не присоединяется.

Производительность резки плазмой значительно превышает производительность кислородной резки. Тем не менее для резки титановых и остальных деталей с большой толщиной рекомендуют остановиться на резке с использованием кислорода. Для цветных металлов, а в особенности алюминия, обязательна плазменная резка. Она объективно менее опасна для человека (не используется сжатый кислород или горючий газ) и окружающей среды. Кроме того, только эта технология позволяет выполнять фигурную резку металла. Одну и ту же работу техникой плазменной резки в сравнении с газовой выполняют быстрее.

Плазма образуется из активных (кислород) и неактивных (водород, азот и другие) газов. С помощью активных газов можно вырезать черные металлы (медь, сталь, алюминий). Неактивные газы применяют в случаях, когда требуется произвести нарезку цветных металлов.

В целях облегчения процесса резки металлов были разработаны полуавтоматы, а также мобильные инструменты. Переносные машины нуждаются в сжатом воздухе, а полуавтомату требуется газ.

Ручные автоматы предназначены для плазменной нарезки металлических изделий дома. Домашний комплект состоит из плазмотрона, коллектора и зажигалки. Зажигалка возбуждает режущую дугу. Такой комплект позволяет выполнить определенный объем работ без полной загрузки инструментов. Но без сварочных преобразователей, а также выпрямителей в этом случае не обойтись.

Что происходит во время процесса резки? Резка металлов начинается с возбуждения плазменной дуги. В процессе нарезки многие специалисты рекомендуют поддерживать расстояние от 3 до 15 миллиметров между металлической поверхностью и соплом. В то время, пока ток возрастает и увеличивается расход кислорода, коэффициент полезного действия электрода и сопла уменьшается с большой скоростью. Самым сложным этапом процесса сварки является просверливание отверстия. Дело в том, что в этот момент существует большая вероятность появления двойной дуги. Плазмотрон в таком случае ломается.

Во время работы с вышеперечисленным оборудованием чрезвычайно важно соблюдать некоторые правила по работе с инструментом. Он должен располагаться на 2-2.5 сантиметра выше поверхности детали. Когда плазмотрон пробил отверстие, он принимает рабочее положение. Излишне толстые листы потребуют защитного экрана с диаметром в 1-2 сантиметра. С этой целью плазмотрон и деталь разделяют защитным экраном.

Резка алюминия смесью, включающей аргон и водород, значительно повышает постоянство горения дуги. При этом процентное содержание водорода не должно превышать 20%. Работы с медными изделиями производят водородосодержащими смесями. Чтобы порезать латунь, необходима смесь с азотом или азотом и водородом. После завершения всех работ требуется произвести зачистку меди на глубину в 1 миллиметр. Однако это требование абсолютно не актуально при работах с латунью.

По сравнению с газосварочными работами резка газом требует от человека гораздо меньших навыков. Поэтому овладеть газовым резаком не так уж сложно. Достаточно понять, как это правильно делать. Наибольшее распространение в наше время получили пропановые резаки. В них применяются совместно пропан и кислород, так как их смесь дает наибольшую температуру горения.

Преимущества и недостатки

Преимущества резки металла пропаном перед другими способами очевидны:

1. Применяется газовая резка, когда нужно разрезать довольно толстый металл или что-то вырезать по шаблонам, когда требуется криволинейный рез, который попросту невозможно сделать той же болгаркой. Газовый резак незаменим, если возникла необходимость вырезать диск из толстого металла или пробить глухое отверстие на 20-50 мм.
2. Малый вес и удобство в использовании газового резака - еще одно неоспоримое достоинство. Кто работал с бензиновыми аналогами, знает, насколько они тяжелы, неповоротливы и шумны, сильно вибрируют, заставляя оператора прилагать значительные усилия при работе. Газовые модели лишены всех этих недостатков.
3. Кроме того, резка металла газом позволяет работать в 2 раза быстрее, нежели при использовании устройства с двигателем на бензине.
4. Пропан стоит гораздо дешевле не только бензина, но и других газов. Поэтому его выгодно использовать при больших объемах работ, например, при резке стали на металлолом.
5. Кромка среза при пропановой резке немного хуже, чем при использовании ацетиленовых резаков. Тем не менее срез получается гораздо чище, чем у бензиновых горелок или болгарки.

Единственным минусом газовых резаков (пропановых в том числе) можно считать ограниченность спектра металлов, которые с их помощью можно резать. Им под силу только низко- и среднеуглеродистые стали, а так же ковкий чугун.

Резать газом высокоуглеродистые стали невозможно, потому что температура их плавления довольно близка к температуре пламени. В результате окалина не выбрасывается в виде столпа искр с обратной стороны листа, а смешивается с расплавленным металлом по краям разреза. Это не дает кислороду добраться вглубь металла, чтобы его прожечь. При резке чугуна процессу мешают форма зерен и графит между ними. (Исключение составляет ковкий чугун). Алюминий, медь и их сплавы газовой резке тоже не поддаются.

Следует напомнить, что к низкоуглеродистым сталям относятся марки от 08 до 20Г, к среднеуглеродистым - марки от 30 до 50Г2. В обозначениях же марок углеродистых сталей впереди всегда ставится буква У.

Необходимое оборудование

Для резки металла газом необходимо иметь по одному баллону пропана и кислорода, шланги высокого давления (кислородные), сам резак и мундштук нужного размера. На каждом баллоне должен располагаться редуктор, позволяющий регулировать подачу газа. Учтите, на баллоне с пропаном резьба обратная, поэтому навернуть на него другой редуктор невозможно.

Конструкция газового оборудования для резки металла разных производителей отличается незначительно. Обычно на всех них есть 3 вентиля: первый из них для подачи пропана, за ним идет вентиль регулирующего кислорода, после - вентиль режущего кислорода. Чаще всего кислородные вентили синие, те же, что открывают пропан, красные либо желтые.

Металл режут под воздействием струи горячего пламени, которая генерируется резаком. Во время работы аппарата в специальной смесительной камере пропан соединяется с кислородом, образуя горючую смесь.

Пропановый резак способен раскроить металл толщиной до 300 мм. Многие детали этого аппарата сменные, поэтому устройство в случае его поломки можно быстро отремонтировать прямо на рабочем месте.

Очень важно правильно выбрать мундштук. При его подборе стоит исходить из толщины металла. Если предмет, который необходимо разрезать, состоит из частей разной толщины, которая варьируется от 6 до 300 мм, понадобится несколько мундштуков с внутренними номерами от 1 до 2 и с внешними - от 1 до 5.

Подготовка к работе

Перед работой обязательно требуется осмотреть устройство, чтобы убедиться в том, что резак полностью исправен. Затем проделайте следующие шаги:

1. Первым делом к аппарату для резки присоединяются шланги. До того, как присоединить рукав, нужно его продуть газом, чтобы удалить попавший туда мусор или грязь. Шланг для кислорода крепится к штуцеру с правой резьбой при помощи ниппеля и гайки, второй шланг (для пропана) - к штуцеру с левой резьбой. Не забудьте, прежде чем присоединить рукав с газом, проверить, есть ли подсос в каналах резака. Для этого соедините кислородный шланг со штуцером кислорода, а газовый штуцер должен остаться свободным. Установите уровень подачи кислорода на 5 атмосфер и откройте газовый и кислородный вентили. Потрогайте пальцем свободный штуцер, чтобы убедиться, идет ли подсос воздуха. Если нет, следует прочистить инжектор и продуть каналы резака.
2. Далее проверьте разъемные соединения на герметичность. Обнаружив утечку, подтяните гайки или смените уплотнители.
3. Не забудьте проконтролировать, насколько герметичны крепления газовых редукторов и исправны ли манометры.

Приступаем к работе

Выставляем на кислородном редукторе 5 атмосфер, на газовом - 0,5. (Обычно соотношение газа к кислороду 1:10.) Все вентили резака следует поставить в закрытое положение.

Берется резак, сначала немного открываем пропан (на четверть или чуть больше), поджигаем. Упираем сопло резака в металл (под наклоном) и медленно открываем регулирующий кислород(не перепутайте с режущим). Поочередно регулируем эти вентили, чтобы добиться пламени нужной нам силы. При регулировке открываем попеременно газ, кислород, газ, кислород. Сила (или длина) пламени подбирается с расчетом толщины металла. Чем лист толще, тем сильнее пламя и расход кислорода с пропаном больше. Когда пламя отрегулировано (оно приобретает синий цвет и коронку), можно .

Подносится сопло к краю металла, держится он в 5 мм от разрезаемого предмета под углом 90°. Если лист или изделие необходимо прорезать в середине, разогревать металл следует начинать с той точки, от которой пойдет разрез. Разогреваем верхнюю кромку до 1000-1300° в зависимости от металла (до температуры его возгорания). Визуально это выглядит так, словно поверхность начала немного «мокнуть». По времени разогрев занимает буквально несколько секунд (до 10). Когда металл воспламеняется, открываем вентиль режущего кислорода, и на лист подается мощная узконаправленная струя.

Вентиль резака следует открывать очень медленно, тогда кислород зажжется от разогретого металла самостоятельно, что позволит избежать обратного удара пламени, сопровождающегося хлопком. Не спеша ведем кислородной струей вдоль заданной линии. В этом деле очень важно правильно выбрать угол наклона. Он должен составлять сначала 90°, затем иметь небольшое отклонение на 5-6° в сторону, обратную направлению резки. Однако если толщина металла превышает 95 мм, можно допустить отклонение в 7-10°. Когда металл уже прорезан на 15-20 мм, необходимо изменить угол наклона на 20-30°.

Нюансы резки по металлу

Резать метал нужно с правильной скоростью. Определить оптимальную скорость можно визуально по тому, как разлетаются искры. Поток искр при верной скорости вылетает под углом примерно 88-90° к разрезаемой поверхности. Если поток искр полетел в сторону, противоположную движению резака, это означает, что скорость резки слишком мала. Если же угол потока искр меньше 85°, это сигнализирует о превышении скорости.

При работе всегда необходимо ориентироваться на то, какой толщины металл. Если свыше 60 мм, лучше расположите листы под наклоном, чтобы обеспечить сток шлаков, и выполните работу наиболее точно.

Резка толстого металла имеет свои особенности. Перемещать резак раньше, чем металл будет разрезан на всю толщину, нельзя. К концу процесса резки необходимо плавно уменьшить скорость продвижения и сделать угол наклона резака больше на 10-15°. Останавливаться в процессе резки не рекомендуется. Если же работа по какой-то причине была прервана, не продолжайте резать с той точки, на которой остановились. Необходимо заново начать резать и только в новом месте.

Завершив резку, сначала перекрываем режущий кислород, затем отключаем регулирующий кислород, в последнюю очередь отключаем пропан.

Поверхностная и фигурная резка

Иногда возникает необходимость прорезать металл не насквозь, а лишь создать на поверхности рельеф, прорезая на листе канавки. При этом методе резки металл будет нагреваться не только за счет пламени резака. Расплавленный шлак так же послужит источником тепла. Растекаясь, он будет подогревать нижние слои металла.

Поверхностная резка, как и обычная, начинается с того, что нужный участок прогревается до температуры воспламенения. Включив режущий кислород, вы создадите очаг горения металла, а равномерно перемещая резак, обеспечите процесс зачистки вдоль заданной линии разреза. Резак в этом случае нужно расположить под углом 70-80° к листу. При подаче режущего кислорода нужно наклонить резак, создавая угол в 17-45°.

Размеры канавки (ее глубину и ширину) регулируйте скоростью резки: увеличив скорость, уменьшаете размеры углубления и наоборот. Глубина выреза увеличится, если возрастет угол наклона мундштука, если уменьшится скорость резки и повысится давление кислорода (конечно же, режущего). Ширина канавки регулируется диаметром режущей кислородной струи. Помните, что глубина канавки должна быть меньше ее ширины примерно в 6 раз, иначе на поверхности появятся закаты.

Вырезать фигурное отверстие в металле можно следующим образом. Сначала намечаем на листе контур (при разметке окружности или фланцев следует отметить еще и центр окружности). До начала самой резки следует сделать пробивку отверстий. Начинать резку всегда необходимо с прямой линии, это поможет получить на закруглениях чистый рез. Начинать резать прямоугольник можно в любом месте, кроме углов. В самую последнюю очередь следует вырезать наружный контур. Это поможет вырезать деталь с наименьшими отклонениями от намеченных контуров.

Меры предосторожности

Резка металла газом сопряжена с некоторым риском, поэтому необходимо строго придерживаться правил безопасности. Начнем с защитной одежды, которая должна включать в себя: огнеупорный костюм и краги для рук с такой же пропиткой; маску сварщика, сделанную из негорючего пластика с наголовником; рабочую обувь с высокими бортами. Также рекомендуется надевать респиратор. Зачем дышать дымами и пылью? Все эти меры придуманы не случайно, и не стоит ими пренебрегать. Например, может возникнуть ситуация, когда толстый металл сразу не продуется, и расплавленные брызги будут попадать на вас.

В процессе работы не забывайте следить за показанием редукторов на баллонах. Помните, что нельзя приступать к резке, если на шлангах есть трещины, разрывы или стыки. Некоторые умельцы соединяют стыки трубкой из алюминия или латуни. Однако лучше не рисковать. Примите во внимание, что железные трубки использовать с этой целью нельзя категорически, так как железо может дать искру.

Самое главное, что необходимо знать при работе с газовыми резаками: пропан огнеопасен, кислород же маслоопасен. При контакте кислорода с любым маслом произойдет взрыв. Во избежание беды, не прикасайтесь к кислородному баллону в испачканных маслом рукавицах или одежде. Не оставляйте рядом промасленные тряпки.

Помните, что баллоны должны располагаться на расстоянии 10 м от рабочего места и в 5 м друг от друга. Весь газ из баллона расходовать никак нельзя.

Иногда в процессе работы возникают внештатные ситуации. Не теряйтесь. Например, если у вас во время резки слетел со штуцера или оборвался кислородный шланг, не пугайтесь. Обычно испуг возникает из-за того, что случается это неожиданно и громко. Необходимо тут же перекрыть на резаке подачу пропана, затем закрыть оба баллона. Случается, что при розжиге пламени и настройки резака неожиданно исчезает пламя, издав хлопок. Просто закрываете вентили резака и разжигаете пламя заново.

Кислородная резка - процесс сгорания металлов и их сплавов в струе технически чистого кислорода. Для этого металл вдоль линии предполагаемого разреза предварительно нагревают до температуры его воспламенения в кислороде. Таким образом, весь процесс можно подразделить на стадию подогрева ацетиленовым пламенем (или пламенем других газов) и стадию резки металла струей кислорода, во время которой происходит сгорание металла, а образовавшиеся оксиды выдуваются из участка разреза. Такая резка носит еще одно название - разделительная (рис. 124). Она предназначена для раскроя листов металла, разделки кромок под сварку, вырезки заготовок различной формы и других работ, связанных с разрезанием металла на части. Однако вышеописанную резку можно применять и для разделки канавок, удаления поверхностного слоя металла и устранения поверхностных дефектов. В этом случае резка будет называться поверхностной (рис. 125).

Рис. 124.

Рис. 125.

Классификация резаков и установок для ручной резки

Такой инструмент, как кислородный резак, удобно совмещает все стадии резки и предназначен для правильного смешивания горючих газов или паров жидкости с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи струи чистого кислорода в зону резки. Резаки классифицируют по принципу смешения газов (инжекторные и безынжекторные), по назначению (универсальные, вставные и специальные), по применению (для ручной и машинной резки) и по виду резки (для разделительной и поверхностной резки). В настоящее время широко используются универсальные инжекторные ручные резаки для разделительной резки, схема строения которых представлена на рисунке 126.

Рис. 126. :
1, 2 - ниппели, 3, 4 - кислородные трубки, 5 - наружный мундштук, 6 - инжектор, 7 - смесительная камера, 8 - внутренний мундштук

За образец взят резак средней мощности Р2А-01, применяемый для ручной резки низкоуглеродистой и низколегированной стали толщиной до 200 мм. Принцип действия горелки заключается в следующем. Ацетилен подается по шлангу к ниппелю 1, а кислород - к ниппелю 2. От ниппеля 2 кислород идет по двум направлениям. Одна часть кислорода, как и в обычных сварочных горелках, попадает в инжектор 6, а потом в смесительную камеру 7. В последней образуется горючая смесь кислорода с ацетиленом, который поступает через ниппель 1. Далее смесь идет по трубке, проходит через кольцевой зазор между наружным 5 и внутренним 8 мундштуками и образует подогревательное пламя. Остальная часть кислорода через трубки 3 и 4 продвигается к центральному отверстию внутреннего мундштука 8 и создает струю режущего кислорода.

В небольших мастерских сейчас используются специальные, универсальные и вставные резаки малой, средней и большой мощности. Специальные резаки марок РПА-2-72, РПК-2-72, РЗР-2, РК-02 могут разрезать металл толщиной от 200 до 800 мм. Резак РЗР-2 массой 5,5 кг в качестве горючего газа использует пропан-бутановую смесь, максимальный расход которой 7,5 м3/ч. Наибольший расход кислорода 114,5 м3/ч. Инструмент имеет сопло для смешивания кислорода и горючего газа. Давление горючего газа на входе в резак составляет не ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), а для контроля давления кислорода имеется манометр. Поступление горючего газа происходит от распределительных рамп или от цеховых магистралей. Если используется магистраль, то нужно иметь пропан-бутановую рампу на 3 баллона и кислородную рампу на 10 баллонов. РЗР-2 применяется для резки прибылей, поковок и отливок из низкоуглеродистых и низколегированных сталей; он способен резать металл толщиной до 800 мм.

Резак РК-02, или керосинорез, имеет обогреваемый подогревающим пламенем испаритель. В качестве горючего используется бензин или керосин (или их смесь). Это горючее поступает из шаровидного бачка БГ-02 объемом 8 л под давлением 0,3 МПа (3 кгс/см3). Бачок имеет предохранительный клапан и ручной насос. Российской промышленностью резак РК-02 производится в виде комплекта КЖГ-1 вместе с бачком БГ-02 для резки с использованием только жидкого горючего. Инструмент предназначен для разделительной ручной резки металлургического лома, листового металла, рельсов и скрапа толщиной до 200 мм.

Резаки РПК-2-72 и РПА-2-72 массой по 2,5 кг и длиной 13,5 см снабжены корпусом с внутренним и наружным мундштуками, рычагом пуска режущего кислорода и несколькими вентилями. С целью получения широкой и мягкой струи режущего кислорода диаметры выходных каналов в мундштуках и проходные сечения немного больше, чем в универсальных резаках. Универсальные резаки Р2А-01 и РЗП-01, соответственно средней и большой мощности, имеют достаточно большие диаметры каналов мундштуков, смесительной камеры и инжектора. Резак Р2А-01 предполагает использование ацетилена, а резак РЗП-01 - бутана, пропана и природного газа.

Установки для ручной резки

Установка УФР-5 предназначена для порошково-кислородной резки железобетона толщиной до 300 мм и работает на пропане или бутане в смеси с кислородом. В состав аппарата входит флюсоноситель на тележке, резак, крепление для баллонов и копьедержатель, предназначенный для фиксирования трубы, по которой поступает кислород. Флюс представляет собой смесь двух порошков: железного (75-85%) и алюминиевого (15-25%); причем воздух используется в качестве флюсо-несущего газа. Глубина отверстия, прожигаемого в железобетоне УФР-5, может составить 1,5 м.

Шарнирные установки АСШ («Огонек») и АСШ-В для кислородной резки имеют пантограф, позволяющий производить фигурную вырезку одновременно трех деталей небольших размеров при толщине материала от 5 до 100 мм при скорости резания до 1600 мм/мин. Масса этих установок около 350 кг, и они обеспечивают при использовании только одного резака первый класс точности.

127. :
а - вид спереди, б - вид сбоку; 1 - тележка, 2 - циклон, 3 - флюсопитатель, 4 - редуктор кислорода, 5 - резак, 6 - шланги

Установка УГПР по конструкции напоминает УФР-5, однако имеет некоторые особенности. Установка имеет универсальный резак Р2А-01 в блоке с механизмом подачи флюса, а также бачок флюсопитателя с редуктором ДКС-66, которые зафиксированы на тележке (рис. 127). В качестве флюса используется железный порошок ПЖ, который вдувается кислородом. Необходимо заметить, что УГПР смонтирована на базе установок УРХС-5 и УРХС-6.

Помимо упомянутых установок, имеются переносные машины для кислородной резки - «Гугарк», «Орбита-2» и «Спутник-3». Данные машины представляют собой самоходные тележки, перемещающиеся по разрезаемому металлу и оснащенные резаком. Последняя установка массой 18 кг предназначена для резки стальных труб диаметром от 190 до 1620 мм при толщине стенки от 5 до 75 мм со скоростью 100-900 мм/мин.

Кислородная резка

Нужно сразу заметить, что данной резке поддаются только те металлы, которые удовлетворяют следующим главным требованиям. Температура плавления металла должна быть больше температуры воспламенения его в кислороде. В противном случае металл будет только плавиться, но не будет сгорать. Например, низкоуглеродистая сталь имеет температуру воспламенения в кислороде 1300-1350 °С, а температуру плавления - около 1500 °С. Однако повышение количества углерода в стали будет сопровождаться увеличением температуры воспламенения в кислороде и уменьшением температуры плавления. В связи с этим резка стали с повышенным содержанием углерода и примесей становится проблематичной.

Температура плавления металла должна быть выше температуры плавления оксидов. Данное требование необходимо для того, чтобы образующиеся при резке оксиды легко выдувались кислородом и не мешали дальнейшему окислению и резке. Например, при резке алюминия образуются оксиды с температурой плавления приблизительно 2050 °С, а при резке хромистых сталей - оксиды с температурой плавления около 2000 °С. Совершенно очевидно, что эти оксиды покрывают поверхность металла и прекращают тем самым дальнейший процесс резки.

Теплопроводность металла должна быть как можно меньшей, ибо при большой теплопроводности сообщаемая металлу теплота быстро уходит из зоны резки и подогреть такой металл до температуры воспламенения будет трудно.

Количество выделяющейся при сгорании металла теплоты должно быть достаточно большим, так как эта теплота нагревает пограничные с зоной резки участки металла и тем самым обеспечивает непрерывность процесса резки. Так, например, при резке низкоуглеродистой стали 65-70% суммарного количества теплоты выделяется от сгорания металла в струе кислорода, остальные 30-35% составляет теплота от подогревающего пламени резака.

Возникшие при резке шлаки должны быть достаточно текучими и без труда выдуваться из разреза. Вязкие и тугоплавкие шлаки будут серьезно затруднять процесс резки. Перед началом резки нужно тщательно очистить поверхность разрезаемого металла от ржавчины, окалины, грязи и краски. Для их удаления необходимо медленно провести пламенем резака по поверхности металла вдоль предполагаемой линии разреза. При этом окалина отстает от металла, а краска и масло выгорают. После этого следует зачистить металлическую поверхность щеткой.

Необходимо заметить, что разные металлы в разной степени подвергаются кислородной резке. Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,3% режутся очень хорошо, тогда как среднеуглеродистые стали (с количеством углерода не выше 0,7%) режутся несколько хуже. Высокоуглеродистые стали режутся с большим трудом, а при содержании углерода свыше 1% резка неосуществима без добавки специальных флюсов. Высоколегированные стали газокислородной сварке не поддаются, для их резки нужно использовать плазменно-дуговую или кислородно-флюсовую резку, которой можно разрезать еще медь, латунь, бронзу. Для разделки алюминия и его сплавов применима плазменно-дуговая резка. Таким образом, после характеристики разрезаемости следует изучить особенности технологии резки разных металлов в зависимости от их толщины, вида разрезаемого профиля, химического состава и деформируемости в результате высокотемпературного воздействия.

Если толщина металла не достигает 300 мм, то достаточно нормального пламени. При толщине металла свыше 400 мм длину факела подогревающего пламени нужно увеличить за счет избытка притока ацетилена. Это позволит глубоко прогреть металл. Скорость резки играет большую роль в эффективности выполняемой работы. Скорость перемещения резака должна соответствовать скорости горения металла. Самым простым способом определения скорости будет являться характер выброса искр и шлака (рис. 128).

Рис. 128. :
а - медленная скорость резания; б - нормальная скорость резания; в - быстрая скорость резания

Если скорость движения резака правильная, то поток искр и шлака вырывается из разреза прямо вниз, а кромки получаются чистыми, без натеков и подплавлений. При малой скорости поток искр опережает резак, а кромки разреза оплавляются и покрываются натеками. При большой скорости сноп искр отстает от резака, а металл в нижней кромке не успевает сгорать, поэтому сквозное прорезание прекращается.

Производительность резки зависит и от правильного положения резака. Резка листовой стали толщиной до 50 мм выполняется следующим образом. В самом начале резки на край разрезаемого металла нужно направить подогревающее пламя для нагрева кромки до температуры оплавления. Потом мундштук резака нужно установить перпендикулярно к поверхности разрезаемого металла так, чтобы струя подогревающего пламени, а затем и режущего кислорода располагалась вдоль вертикальной грани металла. После прогрева металла до температуры воспламенения следует пустить струю режущего кислорода. Перемещать резак нужно лишь после того, как металл будет прорезан на всю его толщину в самом начале линии резания.

Чтобы не допустить отставания резки в нижних слоях металла, в конце процесса нужно сделать угол наклона резака в 20-30° в сторону, обратную его движению, а скорость движения инструмента уменьшить.

Рис. 129. :
а - начало резки; б - процесс резки

Рис. 130.

Рис. 131.

При работе с металлом большей толщины (100-200 мм) угол наклона следует уменьшить до 10-15°. Предварительный подогрев до 300-400 °С позволит провести резку с повышенной скоростью. Положение резака в процессе работы показано на рисунке 129. Ширина и чистота разреза зависят от способа резки и толщины металла. Машинная резка дает меньшую ширину разреза и более чистые кромки, чем ручная резка. Чем толще разрезаемый металл, тем больше ширина разреза.

Если происходит разрезание заготовок круглого сечения, то в начале резки угол наклона резака нужно сделать большим, а затем постепенно уменьшать его в процессе работы вплоть до перпендикулярного положения резака (рис. 130). Следует заметить, что при вырезке фигурных деталей положение резака по отношению к поверхности металла должно быть строго перпендикулярно. При резке нескольких листов металла их необходимо закрепить в пакет, чтобы сделать процесс производительным. Кромки листов в месте начала резки нужно сложить так, как это продемонстрировано на рисунке 131.

Прожигание отверстий имеет ряд особенностей. При толщине металла до 20 мм сначала нужно выполнить подогревание до требуемой температуры, затем подогревающее пламя необходимо выключить, а режущий кислород пустить плавным открытием вентиля на резаке. От горячего металла кислород самовоспламеняется. Такой порядок действий позволяет предотвратить обратные удары пламени. При толщине металла 20-50 мм лист или деталь нужно установить в вертикальном или наклонном положении для того, чтобы сток шлаковых образований происходил незамедлительно. При этом первоначальное отверстие высверливается на небольшую глубину. Далее ход работы такой же, как и в предыдущем случае.

Мундштук при работе следует держать от поверхности металла на определенном расстоянии. Для этого можно использовать тележку или другие приспособления, которые крепятся к головке резака. При резке металла толщиной до 100 мм расстояние между поверхностью металла и торцом мундштука должно быть на 2-3 мм больше длины ядра пламени. При разрезании металла толщиной свыше 100 мм и при резке, выполняемой на газах-заменителях ацетилена, расстояние следует увеличить на 30-40% для предотвращения перегрева мундштука. Номера мундштуков (внутренних и наружных) необходимо выбирать в зависимости от толщины металла.

Таким образом, ручная резка может быть успешной только тогда, когда работающий соблюдает рекомендуемый угол наклона резака, точно определил место начала резки, тщательно выбрал номера мундштуков и горючий газ.

Рис. 132. :
а - скоростная резка; б - резка на роликах

Резку труб можно производить с использованием ацетилена и его заменителей. При осуществлении резки трубу можно вращать роликами, как это показано на рисунке 132. На данном рисунке приведено и правильное положение резака, при котором участок взаимодействия металла с кислородом резко увеличивается, а образующийся в процессе работы шлак нагревает пограничные зоны трубы. Это, в свою очередь, очень улучшает условия резки металла. Вместе с тем такое положение резака удлиняет сроки предварительного подогрева металла до температуры воспламенения до 60-70 с. Чтобы сократить время нагрева, нужно сразу же ввести в участок разрезания стальной пруток или железный порошок. Тогда скорость резки труб с толщиной стенки до 12 мм и диаметром 300-1020 мм составит 1,5-2 м/мин.

При резке отливок и поковок толщиной 300-800 мм можно воспользоваться ручным резаком типа РЗР-2, которому в начале резки нужно придать перпендикулярное по отношению к разрезаемой поверхности положение (или под углом в 5° в сторону, противоположную движению). Затем следует насквозь прорезать металл в месте начала линии разреза после предварительного подогрева. Далее надо начать перемещение инструмента под тем же углом, а к концу реза нужно сделать угол наклона инструмента в 10-15° в сторону, обратную движению, и уменьшить скорость движения. Это необходимо для окончательного прорезания конечного участка.

Деформация при резке и борьба с ней . Неравномерный нагрев и охлаждение деталей или заготовок в процессе резки приводит к возникновению остаточных напряжений в металле и деформации. Чтобы этого не произошло, нужно выполнять при работе нижеперечисленные практические рекомендации:

• перед началом работы следует провести отпуск;
• резку начинать всегда с наибольшей по длине кромки, а заканчивать на короткой кромке;
• сначала вырезать мелкие детали, а потом крупные;
• скорость резки должна быть предельно высокой, чтобы кромки металла сильно не разогревались;
• вырезка отверстий должна проводиться раньше других работ;
• в процессе работы осуществлять охлаждение металла водой;
• прежде нужно выполнять зигзагообразные разрезы, а потом прямые;
• перед работой листы металла нужно надежно закреплять для предупреждения их смещения под влиянием остаточных напряжений;
• при наличии перемычек их ликвидируют после окончания работ по резке.

Ручная резка металлов большой толщины (300-700 мм) осуществляется резаком типа РЗР-2, который дает науглероживающее пламя требуемой величины. Инструмент в начале резки должен иметь наклон в сторону движения в 2-3° по отношению к плоскости торца, а в конце процесса - 2-3° в сторону, противоположную направлению движения (рис. 133).

Рис. 133. :
а - перед началом резки; б - перед окончанием резки

Кислородно-флюсовая резка

Цветные металлы и их сплавы, чугуны, нержавеющие хромистые и хромоникелевые стали невозможно разрезать обычной газокислородной резкой. Для этого надо использовать плазменно-дуговую, а лучше кислородно-флюсовую резку. Сущность последней состоит в том, что в зону резания с помощью специальной аппаратуры непрерывно поступает порошкообразный флюс совместно с режущим кислородом. Флюс сгорает и расплавляет образующиеся тугоплавкие оксиды. Кроме того, флюс переводит оксиды в жидкотекучие шлаки, легко вытекающие из места разреза. Данная резка применяется, главным образом, для работы с чугуном и высоколегированными сталями толщиной до 70 мм.

В качестве флюса применяется мелкогранулированный железный порошок марки ПЖ5М (ГОСТ 9849-74) с размерами частиц от 0,07 до 0,16 мм (используется для резки чугуна и меди). Для резки нержавеющих сталей к указанному порошку добавляют 10-12% алюминиевого порошка марки АПВ. Можно использовать и алюминиево-магниевый порошок (60-80%) в смеси с ферросилицием (20-40%). При резке хромистых и хромоникелевых сталей используется железный порошок ПЖ5М с добавкой 25-50% окалины. При резке чугуна можно добавить к этому порошку 30-35% доменного феррофосфора. Смесь железного порошка с алюминиевым порошком (15-20%) и феррофосфором (10-15%) применяется при резке меди и ее сплавов.

Данная резка осуществляется установкой УРХС-5, состоящей из резака и флюсопитателя. Установка может разрезать ручным или машинным способом высоколегированные хромоникелевые и хромистые стали толщиной 10-200 мм при скорости резания 230-760 мм/мин. На 1 м разреза расход кислорода составляет 0,20-2,75 м3, ацетилена - 0,017-0,130 м3 и флюса - 0,20-1,3 кг. Чугун толщиной 50 мм режется со скоростью 70-100 мм/мин при расходе на 1 м разреза 2-4 м3 кислорода, 0,16-0,25 м3 ацетилена и 3,5-6 кг флюса. При резке сплавов меди получают приблизительно такие же параметры.

Следует учитывать, что мощность подогревающего пламени нужно повысить на 15-25% по сравнению с обычной газовой резкой, так как определенная часть теплоты этого пламени будет уходить на нагревание флюса. Пламя должно быть нормальным или с незначительным избытком ацетилена. От торца мундштука резака до поверхности металла должно быть расстояние в 15-25 мм. При малом расстоянии возможны хлопки и обратные удары пламени из-за отскакивания частиц флюса от поверхности и попадания их в сопло резака. Кроме того, может быть перегрев мундштука и вследствие этого нарушение процесса резки. Угол наклона инструмента следует сделать в 1-10° в сторону, обратную направлению резки. Для облегчения процесса резки сплавы меди нужно предварительно подогревать до 200-50 °С, а хромистые и хромоникелевые стали - до 300-400 °С.

На практике довольно часто производится резка бетона и железобетона. Она выполняется 2 способами: кислородно-копьевой и порошково-копьевой резками. Кислородно-копьевая резка очень хорошо прожигает отверстия в бетоне. Она позволяет получить отверстия глубиной до 4 м при диаметре до 1,2 м. Этой резкой можно с успехом прижигать отверстия в стальной заготовке. При данном способе используется стальная труба (копье), один конец которой разогревается до температуры оплавления и приставляется к поверхности бетона. Через копье продувается кислород, который, взаимодействуя с раскаленным торцом трубы, восстанавливается. При этом возникают жидкотекучие оксиды железа, реагирующие с бетоном и превращающиеся в шлаки, которые затем легко выдуваются. Продвигая трубу вперед, можно прожечь требуемое отверстие в бетоне.

В качестве копья можно использовать газовую тонкостенную трубу диаметром 10-20 мм, заполненную стальными прутками на 60-65% ее объема или обмотанную снаружи стальной проволокой диаметром 3-4 мм, а также цельнотянутую толстостенную трубу диаметром 20-35 мм. Проволока и прутки выполняют при такой резке ту же функцию, что и флюс при кислородно-флюсовой резке. Копье нагревается, как правило, угольным злектродом или горелкой.

Порошково-копьевая резка характеризуется тем, что при ней используется железо-алюминиевый порошок в соотношении 85: 25. Как и флюс, этот порошок вдувается струей кислорода в зону резания. Параметры выполняемой работы при этом могут быть следующими. Так, например, при прожигании отверстия диаметром 50 мм и глубиной 500 мм, скорость продвижения составит 120-160 мм/мин при давлении кислорода 0,7 МПа, расходе порошка 30 кг/ч и расходе копья (трубы) 4 мм на каждый метр длины отверстия. При глубине отверстия 1,5 м и том же диаметре скорость углубления уменьшится до 40-70 мм/мин при давлении кислорода 1,0-1,2 МПа, расходе флюса 30 кг/ч и расходе копья 6 мм на 1 м длины отверстия.

Поверхностная резка - разновидность кислородной резки. Она предназначена для вырезания на поверхности металла рельефа в виде одной или нескольких, раздельных или совмещенных канавок. В сварочных работах эта резка часто используется для вырезки дефектных участков швов. При данной резке источником нагрева металла будет являться и пламя резака, и расплавленный шлак, который при своем растекании подогревает глубоколежащие слои металла. Для этого вида работ хорошо подходят резаки типа РПА и РПК. Режим резки и угол наклона инструмента играют важную роль в эффективности поверхностной резки.

На начальном этапе нужно прогреть область разреза до температуры воспламенения. Резак следует располагать при этом под углом 70-80° к поверхности металла. Перед подачей режущего кислорода инструменту необходимо придать наклонное положение под углом 15-45°. В процессе резки возникает очаговое горение металла; тем самым обеспечивается эффективная зачистка металлической поверхности, в том числе и за счет равномерного продвижения инструмента по линии намечаемого разреза. Положение резака при данном виде резки детально показано на рисунке 134.

Рис. 134. :
1 - мундштук; 2 - шлак; 3 - канавка

Ширина и глубина канавки уменьшаются при увеличении скорости резки. Кроме того, глубина канавки становится меньше, когда уменьшается угол наклона мундштука инструмента и при падении давления режущего кислорода. Ширина канавки зависит от диаметра струи кислорода. Во время поверхностной резки нужно сделать ширину канавки в 5-6 раз больше ее глубины, чтобы предупредить возникновение закатов на поверхности. Если необходимо зачистить многочисленные дефекты на большой площади, то в этом случае следует произвести резку «елочкой» за один или несколько проходов с использованием колебательных движений резака.

Особенности воздушно-дуговой резки

Воздушно-дуговая резка является одной из разновидностей разделительной резки и основана на выплавлении металла из участка резания теплотой электрической дуги, возбуждаемой между разрезаемым металлом и электродом. При этом струя сжатого воздуха непрерывно удаляет расплавленный металл из полости разреза. Этот вид резки нашел широкое применение при строительно-монтажных работах для грубой разделки металла толщиной до 30 мм, но только в том случае, если не нужно высокого качества, так как ширина разреза будет в 2-3 раза шире, чем при кислородной резке. Данную резку выполняют и для выплавки дефектных участков швов, устранения литников, обработки отливок и для зачистки поверхностей. Скорость такой резки при толщине металла 15 мм не превышает 120-150 мм/мин. Расход электрода составляет 1,0-1,5 кг на 1 м разрезаемого металла. Схема устройства резака для воздушно-дуговой резки приведена на рисунке 135. Он имеет клапанное воздушно-пусковое устройство и сопло для подачи сжатого воздуха в участок разрезания. Ток и воздух поступают через комбинированный кабель-шланг.

Рис. 135. :
1 - трубка подачи воздуха; 2 - подача электродной проволоки; - корпус резака; 4 - дуга; 5 - сопло подачи сжатого воздуха в зону горения; 6 - заготовка; 7 - выплавленный участок заготовки

Электроды для воздушно-дуговой резки представлены в виде угольных, графитовых, графитированных цилиндрических стержней или пластин длиной от 250 до 350 мм. Омедненные электроды намного лучше остальных, так как они меньше подвержены окислению. В настоящее время на практике широко используются 2 вида резаков: РВДм-315 и РВДл-1200. Первый аппарат рассчитан на ток 315 А, а расход воздуха составляет 20 м3/ч. РВДм-315 имеет массу 0,8 кг и широкий спектр применения. Диаметр электрода у этого аппарата составляет 6-10 мм. РВДл-1200 использует ток силой 1200 А при расходе воздуха 35 м3/ч. Данным аппаратом можно исправлять литейные заготовки, пользуясь при этом электродами с диаметром не менее 15-25 мм. Масса аппарата 1,6 кг. Воздух поступает под давлением 0,4-0,6 МПа либо от компрессора производительностью 20-30 м3/ч и более, либо от воздушной магистрали. При этом надо обязательно использовать масловлагоотделители, так как воздух должен быть чистым.

Для указанного вида резки можно использовать как постоянный, так и переменный ток. Источниками постоянного тока могут выступать сварочные преобразователи или однопостовые и многопостовые выпрямители. В качестве источников переменного тока могут использоваться трансформаторы с низким напряжением и четкой вольт-амперной характеристикой холостого хода.

Техника безопасности при газосварочных и газорезочных работах

При данных видах работ возможны следующие виды травматизма: поражение электрическим током, ожоги от капель металла и шлака, поражение глаз и поверхности кожи излучением электрической дуги, ушибы и ранения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ, отравление вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке. Для защиты от поражения электрическим током нужно соблюдать следующие условия.

Корпуса источников питания дуги, свариваемые изделия и сварочное вспомогательное оборудование должны быть надежно заземлены медным проводом, один конец которого присоединяют либо к металлическому прутку, вбитому в землю, либо к общей заземляющей поверхности, а второй конец присоединяют к корпусу источника питания дуги, а именно к специальному болту с надписью «Земля».

Заземление переносных источников питания осуществляют до момента включения их в электрическую сеть, а снятие заземления - только лишь после отключения от сети. Подключение источников сварочного тока к сети предполагает обязательное использование настенных ящиков с рубильниками, зажимами и предохранителями. Длина проводов сетевого питания не должна превышать более 10 м. Провод нужно подвешивать на высоте 2,5-3 м. Вводы и выводы должны быть оборудованы воронками или втулками, которые предохраняют провода от перегибов, а изоляцию - от порчи. Подключать и отключать электросварочное оборудование, а также наблюдать за их исправным состоянием в ходе эксплуатации обязаны электрики. Сварщикам подобные работы выполнять запрещается.

Нельзя использовать провода с поврежденной и ветхой изоляцией. Изоляция должна соответствовать силе применяемого тока. При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом с целью защиты от снега и дождя. При отсутствии этих условий сварка не допускается. Обязательно следует использовать резиновый коврик, галоши и резиновый шлем, а также наколенники и подлокотники, подшитые войлоком, при сварке внутренних швов котлов, труб, резервуаров и других закрытых, а тем более сложных конструкций. Все электросварочное оборудование нужно оснастить устройствами (АСН-1, АСН-30 или АСТ-500) автоматического отключения напряжения холостого хода или его ограничения до безопасной величины.

При поражении электрическим током пострадавшему нужно оказать помощь: прежде всего освободить его от электропроводов, обеспечить доступ свежего воздуха, а при потере сознания как можно скорее сделать искусственное дыхание и вызвать «скорую помощь». Для защиты от брызг металла и шлака нужно применять спецодежду, а лицо закрывать щитком, маской или шлемом. Нужно заметить, что при сварке горизонтальных, потолочных и вертикальных швов нужно надевать брезентовые нарукавники и плотно завязывать их поверх рукавов. Спецодежда сварщика состоит из брезентового костюма, брезентовых рукавиц и кожаной или валяной обуви. Брюки должны быть без отворотов, гладкими, с напуском поверх ботинок или валенок. Рукавицы также должны иметь напуск на рукава и завязываться тесьмой.

Для защиты глаз и кожи лица от излучения электрической дуги также следует использовать маску, щиток или шлем, так как яркость световых лучей сильно превышает допустимую для человеческого глаза норму и производит ослепляющее действие. Излучение невидимых ультрафиолетовых лучей при горении сварочной дуги способно вызвать в течение нескольких секунд заболевание глаз под названием электрофтальмия, которое характеризуется острой болью, слезотечением, спазмами век, резью в глазах. От этих лучей на коже при длительном их воздействии может появиться ожог. Инфракрасный спектр излучения при горении может вызвать помутнение хрусталиков глаза (катаракту) и ожоги лица. Однако указанные средства защиты имеют смотровое отверстие, снабженное светофильтром, который уменьшает яркость световых лучей дуги и, кроме того, задерживает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Снаружи для защиты от брызг металла светофильтр защищен простым прозрачным стеклом.

Предотвращение опасности взрыва. Взрыв может возникнуть при неправильном хранении, транспортировке и использовании баллонов со сжатыми газами, а также при сварочных работах в различных емкостях без предварительной аккуратной очистки их от остатков горючих веществ. Категорически запрещается устанавливать баллоны вблизи нагревательных приборов или под солнечными лучами. Баллоны на рабочем месте должны быть хорошо укреплены в вертикальном положении, исключающем любую возможность ударов и падений. Ни в коем случае нельзя отогревать открытым пламенем редуктор баллона с углекислотой и в любых баллонах со сжатым газом. Отогревание можно производить только тряпками, смоченными горячей водой.

К эксплуатации должны допускаться только прошедшие освидетельствование и исправные баллоны. Транспортировка баллонов может осуществляться на специальных носилках или на подрессорных колясках. Для этого на баллоны навертывают предохранительные колпаки и кладут их на деревянные подкладки с гнездами, обитыми войлоком. Нужно всегда помнить о том, что совместная транспортировка кислородных и ацетиленовых баллонов запрещается.

При работе баллон фиксируют в вертикальном положении с помощью хомутика на расстоянии не менее 5 м от места сварки. Перед началом работы выходное отверстие баллона нужно продуть. Расходование газа необходимо осуществлять до остаточного давления кислорода не меньше 0,05 МПа, а ацетилена 0,05-0,1 МПа. По завершении работы следует тщательно закрыть вентиль баллона, из редуктора и шлангов выпустить газ, потом снять редуктор, зафиксировать на штуцере заглушку и навернуть колпак на вентиль. Следует также своевременно освидетельствовать баллоны (1 раз в 5 лет) и пористую массу ацетиленовых баллонов (1 раз в год).

Категорически запрещается хранить смазочные материалы и замасленную ветошь рядом с кислородными баллонами. Емкости из-под нефтепродуктов нужно перед сваркой промыть 2-3 раза горячим 10%-ным раствором щелочи, а затем продуть паром или воздухом для удаления запаха. Тщательную продувку нужно производить и перед сваркой газопроводов.

Защита от отравлений вредными газами, пылью и испарениями. Загрязнение воздуха указанными факторами происходит особенно сильно при работе электродами с качественным покрытием. В то же время количество пыли и газов значительно меньше при автоматической сварке, чем при ручной. Сварочная пыль является по своим физическим свойствам аэрозолью, состоящей из взвеси частиц минералов и оксидов металлов в газовой среде. Основные компоненты пыли - оксиды железа (до 70%), хрома, марганца, кремния, а также фтористые соединения. Для организма наиболее вредны соединения фтора, марганца и хрома. Из газов, выделяемых при сварке в рабочих помещениях, наиболее токсичными являются оксиды углерода, азота, фтористый водород и другие. Поэтому для удаления пыли и вредных газов из зоны сварки и для подачи чистого воздуха нужно организовать общую и местную вентиляцию. Общую вентиляцию нужно сделать приточно-вытяжной, тогда как местная вентиляция должна быть с верхним, нижним и боковым отсосом, обеспечивающим удаление пыли и газов непосредственно из зоны сварки. Категорически запрещается работать в замкнутых емкостях без вентиляции, которая заключается в подаче по шлангу свежего воздуха в зону работы сварщика. Количество подаваемого воздуха должно составлять не менее 30 м3/ч.

При ручной дуговой сварке электродами с качественными покрытиями объем вентиляции должен составлять 4000-6000 м3 на 1 кг расхода электродов, при сварке в углекислом газе - до 1000 м3 на 1 кг расплавляемой проволоки, а при автоматической сварке под флюсом - приблизительно 200 м3. Разрешается пользоваться естественной вентиляцией в том случае, если часовой расход электродов менее 0,2 кг на 1 м3 помещения. Кроме этого, при эксплуатации газосварочного (резочного) оборудования нужно выполнять следующие требования.

Перед проведением сварочных работ нужно тщательно ознакомиться с инструкциями по правилам пользования и техническими характеристиками различного оборудования (горелки, емкости, редукторы, шланги). В том случае, если вы не располагаете достаточным для проведения указанных работ объемом практических знаний, то необходимо проконсультироваться у специалистов (можно у рабочего-газосварщика).

Новое оборудование нужно эксплуатировать только в течение гарантийного срока, который обеспечивает безопасность работ. Необходимо аккуратно выполнять повторные испытания, наладку и регулировку аппаратуры в те сроки, которые указаны в техническом паспорте. Причем испытания и ремонт могут проводить только специалисты. Запрещается производить сварочные работы и устанавливать оборудование около огнеопасных материалов. В период работы нельзя оставлять генератор без надзора, а также перемещать заряженный генератор. Подвижные ацетиленовые генераторы нужно устанавливать на расстоянии не менее 10 м от очагов огня. Эти генераторы необходимо монтировать строго вертикально и заправлять водой только до рекомендуемого уровня. Загружать генератор карбидом кальция нужно только той грануляции, которая записана в паспорте машины. После загрузки указанного вещества следует осуществить продувку генератора от остатков воздуха. Для предотвращения замерзания генератора необходимо удалить после работы воду. Если генератор все-таки замерз, то отогревать его можно только паром или ветошью, смоченной горячей водой, но не открытым пламенем. Ил нужно выгружать только лишь после окончательного разложения карбида и лишь в иловые ямы с надписью о запрещении курения.

Наличие, исправность и заправленность водяного затвора генератора - необходимое условие безопасности работы этой установки. Перед работой нужно обязательно установить в затворе через его смесительный кран уровень воды либо низкозамерзающей жидкости (30%-ный раствор хлористого кальция в воде или 60%-ный раствор этиленгликоля в воде), которая заправляется при температуре воздуха ниже 0 °С. В водяном затворе уровень жидкости нужно устанавливать на высоте контрольного крана. После сварочных работ затвор следует промыть водой. Водяной затвор нужно еженедельно проверять на герметичность, а через каждые 3 месяца разбирать для очистки и промывания; после сборки следует выяснить надежность уплотнения обратного клапана.

Карбид кальция следует хранить только в герметически закрытых барабанах, которые должны находиться в хорошо проветриваемых и сухих помещениях. При вскрытии барабана нельзя использовать стальное зубило и молоток для предупреждения образования искр, очень опасных для ацетилено-воздушных смесей. Разрешается вскрытие только специальным ножом, причем крышку предварительно покрывают маслом в месте разреза (можно просверлить отверстие, а потом произвести вырез ножницами). Нельзя использовать и медные инструменты, потому что ацетилен в условиях влажности может образовать с медью ацетиленовую медь, которая очень взрывоопасна даже при незначительных ударах.

Фиксация редуктора на баллоне должна осуществляться с осторожностью, чтобы не сорвать резьбу; крепление должно быть плотным. Кислородная подача в редуктор проводится только при совсем ослабленной регулировочной пружине редуктора, а вентиль нужно открывать медленно. При этом следят за тем, чтобы не было утечки кислорода. При выявлении какой-либо неисправности ее надо ликвидировать после предварительного закрытия вентиля баллона.

Газоподводящие шланги нужно герметично и плотно закрепить на ниппелях стяжными хомутиками. Контроль за исправностью газопроводов и шлангов должен проводиться постоянно. Категорически запрещается уменьшать давление кислорода на входе в резак ниже давления горючего в бачке; подсоединять более одной горелки к одному затвору; пользоваться резаком или горелкой, не снабженной обратным клапаном, который предохраняет шланг от проникновения в него пламени; перемещаться с работающей горелкой, а также оставлять без присмотра резак или горелку с зажженным пламенем.

Нельзя начинать сварочные работы при отсутствии противопожарного инвентаря (огнетушитель, бочки или ведра с водой, ящики с песком и лопата); курить в процессе работы с карбидом кальция, жидкими горючими веществами и с ацетиленовым генератором; использовать для обдувания одежды кислород, а также применять инструменты собственного изготовления.

Места проведения газопламенных работ должны быть хорошо очищены от взрывоопасных и легковоспламеняющихся веществ на расстоянии 30 м. Сами работы нужно проводить на расстоянии не менее 1,5 м от газоразборных постов и газопроводов, 5 м - от бачков с жидким горючим и баллонов, 10 м - от передвижных генераторов. Если пламя и искры направлены в сторону источников питания, то для их защиты следует воспользоваться металлическими ширмами. В сосудах и резервуарах газопламенные работы нужно выполнять в асбестовой или брезентовой одежде; работающий в сосуде должен быть снабжен страховочным канатом, предохранительным поясом, средствами индивидуальной защиты с притоком чистого воздуха.

Кислородная резка

Кислородной или газовой резкой (ранее называвшейся автогенной резкой) называется процесс разрезания металла действием струи кислорода, в которой сгорает металл, предварительно подогретый до температуры воспламенения; горение металла идет на заранее намеченной плоскости.

Для осуществления этого процесса металл нагревают газовой горелкой в месте начала разреза до температуры воспламенения в кислороде и направляют на нагретую поверхность струю кислорода. Нагретый верхний слой металла воспламеняется; выделяющееся при сгорании этого слоя тепло нагревает следующий слой, который также сгорает; струя кислорода уносит образующиеся окислы, я процесс горения распространяется на лежащие ниже слои. Таким образом, постепенно под действием струи кислорода в определенном направлении металл выжигается, и кусок его может быть разрезан. В настоящее время при помощи газовой резки можно разрезать куски стали толщиной до 2000 мм и более. Применяя газовую резку, можно также вырезать детали, имеющие сложную форму.

Требования, которым должен удовлетворять металл, подвергаемый кислородной резке. Кислородной резке можно подвергать лишь те металлы, температура воспламенения которых ниже температуры их плавления; кроме того, для возможности газовой резки необходимо, чтобы температура плавления окислов металла была ниже температуры плавления самого металла.

Так, например, температура плавления малоуглеродистой стали около 1500°, а температура воспламенения около 1350°; следовательно, такая сталь должна поддаваться газовой резке. Другой пример: температура плавления чугуна около 1200°, а температура воспламенения около 1350°; очевидно, что чугун не будет резаться газовым способом, а будет только выплавляться в месте нагрева.

Чем меньше теплопроводность металла, тем лучше при прочих равных условиях он режется газовым способом; чем больше теплоты выделяется металлом при сгорании его, тем лучше он поддается газовой резке. Так, например, железо выделяет при сгорании количество тепла, почти достаточное для нагрева соседних слоев металла и плавления окислов, а при резке, например, никеля требуется подвод большого количества тепла извне.

Подогрев металла при газовой резке происходит от резака, который, кроме струи кислорода, подает и подогревающее пламя.

Резаки. Резаками, или режущими горелками, называют горелки, применяемые при кислородной резке металла. На фиг. 354, а показано устройство головки резака с последовательно расположенными мундштуками, а на фиг. 354, б --с концентрическими мундштуками.

При движении резака с последовательно расположенными мундштуками подогревательный мундштук идет впереди режущего. Резаки с концентрическими мундштуками могут перемещаться во всех направлениях, но дают более широкий разрез, чем первые.

На фиг. 355 показано устройство универсального резака, применяемого при резке металла толщиной от 5 до 300 мм; подрисуночные надписи вполне объясняют чертеж. Тележка служит для перемещения резака в процессе работы; она устраняет необходимость держать резак и позволяет сохранить одинаковое расстояние между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла. Привернутое к тележке циркульное устройство применяют в случае резки по окружности.

Горючее. При газовой резке можно применять все названные выше горючие газы, а также пары бензина, бензола, керосина.

Кислород. Чем чище применяемый при газовой резке кислород, тем меньше его расходуется, тем быстрее идет процесс резки. В табл. 42 приведены данные, характеризующие влияние чистоты кислорода на расход его и скорость резки.

Влияние газовой резки на свойства металла в слоях, прилежащих к плоскости разреза. Газовая резка не оказывает существенного влияния на свойства металла вблизи плоскости разреза: отмечается лишь незначительное повышение предела прочности (на 3-8%) и незначительное уменьшение относительного удлинения (на 5-10%), глубина же зоны влияния газовой резки составляет всего 1-1,5 мм. При резке ножницами глубина зоны влияния достигает 3-4 мм; металл при этом оказывается наклепанным.

Газовая резка может сопровождаться и незначительным изменением химического состава металла у поверхности реза: отмечается небольшое выгорание кремния и в случае резки, например, ацетиленом увеличение содержания углерода, повышающее твердость у поверхности реза. Поэтому лучший результат дает резка с использованием в качестве горючего водорода. Таким образом, газовая резка не оказывает практически заметного влияния на свойства метaллa.

Процесс газовой резки

Приступая к резке, проверяют исправность резака; применительно к толщине подлежащего резке металла, в головку резака ввертывают соответствующих размеров мундштуки и устанавливают (редуктором) давление кислорода. После этого открывают ацетиленовый вентиль, приоткрывают кислородный вентиль подогревающего пламени, зажигают горючую смесь и регулируют пламя. Когда пламя будет отрегулировано, горелку устанавливают так, чтобы ось мундштука была перпендикулярна к поверхности подвергаемого резке металла, а расстояние от конца режущего сопла до этой поверхности составляло 3-6 мм. Поверхность металла нагревают до температуры воспламенения, пускают режущий кислород и начинают равномерно передвигать резак. Скорость передвижения резака определяют толщиной разрезаемого металла.

Качество резки зависит от равномерности перемещения резака и от правильного выбора скорости перемещения. При излишне медленном перемещении резака рез получается широкий, при слишком быстром перемещении металл недостаточно прогревается, и разрез получается несплошной.

Расход кислорода на 1 пог. м длины резки можно приближенно определить по эмпирической формуле

где Q - расход кислорода в л;

ð - толщина листа в мм;

а - ширина реза в мм.

В табл. 43 помещены данные, характеризующие процесс газовой резки стали в зависимости от толщины листа на 1 пог. м длины разреза. Данные, приведенные в табл. 4-3, являются средними и могут измениться в зависимости от конструкции резака.

Газовую резку применяют также для замены процесса ковки вырезкой деталей из толстых листов или болванок.

Подводная резка. Газовую резку применяют и при работах под водой. При подводной резке вода оттесняется от пламени либо продуктами горения, либо при помощи сжатого воздуха. Давление сжатого воздуха, а также горючего газа и кислорода, подаваемых в горелку, увеличивается с увеличением глубины, на которой ведется подводная резка. Подводную резку широко используют при водолазных работах ЭПРОН. В качестве горючего для подводной резки применяют главным образом водород (для больших глубин-до 40 м) и ацетилен (для меньших глубин - обычно до 15-20 м).

Машинная резка. При ручной резке качество реза не всегда однородно и удовлетворительно, так как трудно сохранить равномерность перемещения резака и постоянство расстояния его от поверхности разрезаемого металла. В виде примера дефектов ручной резки можно указать на оплавление краев поверхности разреза, глубокие борозды на ней.

Механизация процесса газовой резки улучшает качество реза и повышает производительность процесса.

Существуют полуавтоматические и автоматические машины для газовой резки. В полуавтоматах механизируется передвижение резака, а направление движению дается или вручную, или шаблонами. Полуавтоматы применяют при резке листов, вырезке из листов, для разделки шва под сварку.

В автоматах механизируется и направление движения резака.

Обработка поверхности металла методом газовой резки . Обработка поверхности металлического предмета резаком является разновидностью газовой резки металла. Этот вид обработки применяют вместо черновой обработки резном, и он может в ряде случаев заменить строгание, обточку (резка по касательной) и сверление.

При такой обработке газовая струя направляется не перпендикулярно поверхности металла, а под углом 25-30°. Самый процесс заключается в том, что поверхностный слой металла обрабатываемой детали выгорает в кислородной среде. Резаки, применяемые для этой цели, несколько отличаются от обычных резаков, в частности, имеют увеличенный размер отверстия в кислородном канале; этим достигается уменьшение скорости истечения кислородной струи.

Производительность процесса достигает 150 кг снимаемого в час металла при вполне удовлетворительном для дальнейшей обработки качестве поверхности. Расход кислорода на 1 кг снимаемого металла около 450 л.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

• Виды резки металла газом
• Достоинства и недостатки метода

Одним из самых распространенных способов обработки металла является резка металла пропаном и кислородом. Она достаточна проста, не требует приобретения дорогостоящих станков, доступна для работ в так называемых полевых условиях.

Газовая резка металла – это процесс, когда кислород смешивается с пропаном (подходят и некоторые другие горючие газы, например, ацетилен) и подогревает поверхность, которую нужно разрезать, до температуры начала горения данного металла. Затем подается струя режущего кислорода и воспламеняется при контакте с нагретой поверхностью. Так происходит разделение.

Применение такого способа резки ограничено требованиями к обрабатываемому металлу.

Металл должен иметь температуру горения меньше, чем температура его плавления. Если не соблюдать это правило, расплавленный, но несгоревший металл тяжело удаляется из полости реза.

Оксиды, образующиеся в полости реза при воздействии режущего кислорода, должны иметь температуру плавления ниже, чем аналогичный параметр самого металла. Это также необходимо для облегчения удаления их из полости реза.

Высокий тепловой эффект образования окислов, т. к. при резке наибольшее количество теплоты образует именно окисление металла. Это нужно для нагревания участков металла, примыкающих к зоне резки, и обеспечения непрерывности процесса.

Низкая теплопроводность металла. При высоких значениях этого показателя теплота быстро уходит из области резки, и возникают трудности с подогреванием до температуры горения.

Подробные значения для этих параметров можно уточнить в справочниках. Как правило, их включают и в рефераты.

Исходя из этого, кислородно-пропановая резка и сварка металла может применяться для низкоуглеродистых и низколегированных сталей и титановых сплавов. Стали, содержащие больше 1% углерода, можно резать таким способом только при добавлении специальных порошкообразных флюсов. Они вдуваются в зону резки вместе с режущим кислородом. Сгорая, флюс выделяет недостающее тепло, а также образует оксиды, которые взаимодействуют с оксидами обрабатываемого металла и разжижают их, облегчая удаление. В качестве добавок во флюс используют порошок алюминия, кварцевый песок и др.

Не подходит резка газом для обработки чугуна по причине высокой температуры горения и низкой температуры плавления. Высоколегированные стали и алюминий образуют при газовой резке тугоплавкие оксиды и шлаки. Медь имеет небольшую теплоту сгорания.

Подготовка поверхности и сама резка

В первую очередь с поверхности металла убирают ржавчину и прочие загрязнения. Заготовку или лист нужно установить в такое положение, чтобы обеспечить свободу для выхода струи режущего газа сквозь нее.

В начале операции резки поверхность металла подогревается в месте реза до температуры горения металла (1200 – 1350°С) смесью кислорода и горючего газа. Затем подается режущий кислород, который воспламеняется от контакта с нагретой поверхностью и кроит металл. Особенно важно в этом процессе обеспечить непрерывную подачу кислорода, чтобы пламя не погасло, иначе придется снова разогревать поверхность.

Производительность и качество резки тем выше, чем больше процент чистоты применяемого кислорода. Когда струя кислорода врезается в толщу металла, скорость и мощность подачи падает, и происходит ее искривление. Чтобы это исправить, нужно струю наклонить.

Кроме того, режущая струя имеет форму конуса, расширяясь в нижней части. Это приводит к повышению ширины реза при обработке толстолистового металла и образованию окалины снизу. Чтобы этого избежать, нужно увеличить мощность пропорционально толщине металла, но не слишком увлекаясь, т. к. это приведет к повышенному расходу кислорода и появлению окалины на верхней кромке реза.

Первостепенные параметры резки – давление кислорода и скорость резки.

Давление кислорода в значительной степени влияет на качество резки. Слишком высокое давление приведет к ухудшению качества реза, также увеличивается и расход. Недостаточно высокое давление не позволит прорезать всю толщину металла и затруднит удаление окислов.

Эффективность работы напрямую зависит от скорости резания. Она выбирается исходя из свойств металла. Контролируют этот параметр по тому, как идет выброс искр и шлаков. Если скорость выбрана верно, искры направлены вниз под углом 85 – 90°. Если фонтан искр опережает движение резания, то скорость меньше чем нужно. Завышенная скорость характеризуется отставанием потока искр от резака и не позволяет разрезать заготовку насквозь.

При горении углерода образуется окись СО, при реакции с железом это повышает содержание углерода на поверхности реза и приводит к образованию закаленных структур в металле. Края нагреваются неравномерно, это приводит к появлению напряжения и несколько укорачивает их, из-за чего возникают деформации и образование трещин.

Для предупреждения этого процесса производится газовая сварка с предварительной очисткой поверхности реза механическим способом.

Вернуться к оглавлению

Виды резки металла газом

Резка металла газом подразделяется на разделительную, поверхностную и ударную.

Разделительная резка. Когда выполняется резка металла пропаном и кислородом, он полностью разделяется при нагревании смесью газов и сгорает, образующиеся окислы выдуваются режущим кислородом. Находит свое применение при обработке форматного металла и металлопроката, изготовлении заготовок.

Поверхностная резка. Применяется при необходимости удалить часть металла, например, изготовить канавку, убрать поверхностные дефекты т. д.

Для того чтобы сделать отверстие в металле, применяется ударная резка кислородным копьем. Толстостенные трубки из низкоуглеродистой стали нагревают до температуры воспламенения металла, затем включают подачу кислорода. От контакта с нагретым рабочим концом трубки он воспламеняется, затем трубку вдавливают в металл, и появляется отверстие. Если нужно прожечь отверстие большой толщины, подразумевается, что нужно так закрепить заготовку, чтобы облегчить удаление шлаков.

Выполнить газовую резку металлов можно ручным, автоматическим и полуавтоматическим способами.

Ручная газовая сварка и резка металлов подразумевает применение одного и того же оборудования для выполнения работ, хотя при этом кислородно-пропановая сварка не получила широкого применения, т.к. при смешивании с кислородом наибольшую температуру сварочного пламени дает другой газ – ацетилен. Горелку заменяют на резак, газ берется из баллонов, в которых он находится в сжиженном виде. Используется этот способ, как правило, на небольших предприятиях или в частном порядке и предполагает небольшой расход газа.