Общие сведения о газовой резке металлов. Газорезка металла
Газокислородная резка металла: технология, виды, условия, процесс
В любой отрасли, изготовляющей, ремонтирующей или перерабатывающей металлические изделия, требуется резать металл. Для чернового раскроя и разборки неразъемных соединений металлических конструкций существует сравнительно несложная и недорогая технология — газокислородная резка металла. Газокислородный способ резания отличается высокой мобильностью. Для работы требуется несложное оборудование, необходимо тщательно соблюдать меры безопасности — способ пожароопасен.
Газокислородная резка металла
Технология резки газом
Газокислородная резка используется при раскрое стальных сплавов толщиной от 5 до 60 мм. Нагрев и плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого при реакции окисления. В ходе реакции полоса металла сгорает с высокой скоростью в узком пучке пламени, направляемом на обрабатываемую поверхность. Продукты сгорания удаляются из зоны резания потоком газа.
При подготовке и проведении процесса газокислородной резки необходимо соблюдать следующие требования:
- Тщательно очистить поверхность по линии разреза и прилегающую к ней зону на 10-15 см. Необходимо удалить следы старой краска, масложировые пятна, смазочные материалы. Наличие таких загрязнений может стать причиной возгорания или даже взрыва. Следует также по возможности зачистить ржавчину. Она выступает в роли теплоизолятора и замедляет резание.
- Со стороны тыльной поверхности разрезаемой детали следует предусмотреть свободное пространство в 5-10 см. Через него должна выходить газометаллическая струя. Если она будет отражаться обратно на деталь, возникнет нежелательная турбулентность газового потока. Это отрицательно скажется на скорости резания и может привести к термической деформации заготовки.
- Нельзя отклонять резак от вертикали более чем на 5°. Это приведет к искажению формы факела, снижению точности реза и качества поверхности.
- Требуется высокая квалификация и значительный практический опыт газосварщика. Только тогда можно гарантировать высокую точность реза и достаточную производительность.
Технология газокислородной резки
Виды резки металла газом
Газокислородная резка имеет несколько разновидностей. Ученые и инженеры разработали эти методы, исходя из особенностей применения в конкретных условиях. Наиболее употребительны следующие методы резки:
- Пропаном. Этот довольно популярный способ применим для титановых, низколегированных сплавов и сталей с низким содержанием углерода. Для углеродистых и высокоуглеродистых сталей он не подходит. Для большей производительности и энергоэффективности пропан могут заменять на метан или ацетилен.
- Воздушно — дуговая. В дополнение к сгоранию материала в струе кислорода меду заготовками и встроенным в резак электродом возбуждается электродуга. Она плавит металл в районе линии реза, а газовый поток уносит его остатки. Метод не позволяет разрезать толстые изделия, зато дает возможность делать разрезы большой ширины. Это очень полезно при выполнении фасонного раскроя и позволяет существенно снизить трудоемкость операции.
- Кислородно-флюсовая. При данном методе в рабочую область подается флюсовый порошок. Этот компонент участвует в физико-химических процессах и обеспечивает повышенную пластичность и податливость материала во время резания. Способ применим для резания сплавов, на поверхности которых образуются прочные и термостойкие оксидные пленки. Применение флюса позволяет избавиться от них, сместив температурный баланс в зону более высоких температур. Особенно эффективен данный метод для чугунных, медных, бронзовых и латунных изделий, заготовок с высокой степенью зашлакованности и для железобетона.
- Копьевая. Применяется при разборке металлических конструкций, технологических отходов, разделке массивных крупногабаритных заготовок. Струя кислорода пропускается через тонкую стальную трубку — газовое копье. Копье является расходным материалом, оно сгорает в ходе процесса, повышая температуру и эффективность основной реакции и позволяет дополнительно концентрировать режущий факел. В результате скорость разделки существенно возрастает.
Технологически процесс газокислородной резки предполагает ведение резака газорезчиком вручную.
Подача газов управляется одним общим или двумя раздельными запорными вентилями. Применение раздельных вентилей позволяет точно настраивать состав смеси и оперативно перестраивать оборудование для другого вида работ.
Промышленная газокислородная сварка
Рукоятка резака снабжена тремя патрубками с разъемами. По ним подводится кислород, пропан (или ацетилен) и охлаждающая жидкость. Давление кислорода устанавливается на баллонном редукторе и может достигать 12 атмосфер.
После выполнения поджига в факел резака подается кислород. Сгорание пропана нагревает поверхность заготовки до такой температуры, что начинается химическая реакция его окисления. Она идет настолько интенсивно, что деталь прожигается насквозь струей режущего кислорода и газовый поток выносит сгорающие частицы металла в разрез.
Устройство резака
Условия для газокислородной резки
Для успешного применения газокислородной технологии резки металла следует соблюдать ряд обязательных условий:
- температура плавления (Tплав) материала должна превышать температуру горения (Tвоспл) в кислородной среде. Разница должна составлять не менее 50 °С, чтобы исключить вытекание расплава и неоправданное расширение зоны разреза. Так, для конструкционных сплавов Tплав=1540 °C, а Tвоспл= 1150 °С. С увеличением содержания углерода температура плавления понижается. Это затрудняет резание чугунов и высокоуглеродистых сплавов обычным резаком.
- Tплав разрезаемого материала должна превышать Tплав оксидных пленок на его поверхности. Тугоплавкая оксидная пленка будет препятствовать доступу кислорода к поверхности металла и реакция горения не сможет начаться. Так, оксиды хрома и конструкционная сталь 3 имеют температуры плавления соответственно 2270 и 1540 °С. Выходом из такой ситуации может быть применение флюсового порошка, вступающего в реакцию с оксидной пленкой и преобразующего ее в вещества с более низкой температурой плавления.
- Оксиды, возникающие в процессе резания, должны иметь высокую жидкотекучесть. Если текучесть низкая, то они облепляют кромки линии разреза, препятствуя горению основного материала. Специально подобранный флюсовый порошок также помогает решить эту проблему, повышая текучесть оксидов. Но это приводит к удорожанию процесса.
- Разрезаемый материал должен иметь низкую теплопроводность. В противном случае тепло будет отводиться из рабочей зоны и температуры возгорания металла в месте проведения работы будет не достичь. Реакция не сможет начаться либо будет протекать нестабильно, увеличивая расход газа, снижая точность и качество поверхности реза.
Условия для газокислородной резки
Расход газа при резке металла
Расход газа во время проведения операции зависит от сочетания нескольких факторов.
Определяющим из них является выбранный вид газокислородной резки. Так, воздушно-флюсовый метод при прочих равных параметрах расходует газа меньше, чем кислородно — дуговой.
Кроме того, на расход рабочего газа влияют следующие параметры:
- Навыки газорезчика. Опытный мастер будет расходовать газа на единицу длины реза существенно меньше, чем его начинающий коллега.
- Разрезаемый материал. Термостойкие сплавы требую большего расхода.
- Толщина материала. Чем толще раскраиваемая заготовка или разрезаемое при демонтаже изделие, тем выше будет расход.
- Ширина разреза.
Последним, но не маловажным фактором, влияющим на потребление газа, является общая исправность оборудования и его правильная настройка.
Неисправный вентиль или соединение, неотрегулированная горелка могут не только повысить расход на десятки процентов, но и стать причиной серьезной аварии.
Применение качественных промышленных газов с предписанной технологией степенью очистки от посторонних примесей также повышает производительность и снижает расход.
Преимущества и недостатки технологии
Газокислородная резка обладает целым рядом достоинств, делающим эту технологию экономически эффективной, а в ряде случаев — и просто незаменимой:
- Большая толщина разрезаемого материала.
- Выполнение разрезов любой сложности, в том числе многоступенчатых.
- Кроме сквозного реза, возможен рез на определенную глубину, что позволяет проводить фасонную обработку поверхности.
- Низкая себестоимость операции при достаточном качестве поверхности реза.
- Высокая производительность.
- Высокая мобильность делает метод незаменимым при демонтаже сложных промышленных конструкций и корпусов судов, а также при работе в труднодоступных местах.
Как и любой реально существующей технологии, есть у нее и минусы:
- Требует высокой квалификации и продолжительного набора опыта оператором резака. Начинающим доступны только самые простые операции типа прямого реза тонкого листа.
- Пожароопасность и взрывоопасность. Метод требует проведения ряда подготовительных операций для обеспечения безопасных условий работы и тщательного соблюдения требований безопасности в ходе ее выполнения.
- Невысокая точность раскроя, особенно при ручном резании. Как правило, необходима дополнительная механическая обработка заготовок для приведения размеров и формы в соответствие с чертежом.
- Температурное воздействие на материал может привести к деформациям — короблению, кручению и пр. Это не так важно при демонтаже, но привносит дополнительный риск при раскрое листов.
Стационарные автоматизированные установки плазменной резки металла позволяют побороть большинство недостатков, но лишают процесс мобильности.
Качество резки
Качество газокислородной резки является весьма важным фактором и слабым местом технологии. Чтобы его обеспечить, необходимо контролировать следующие параметры:
- Подача кислорода. Необходимо точно выдерживать этот параметр. Недостаточная подача вызывает неполно окисление разрезаемого материала и накапливанию оксидом в рабочей зоне Переизбыток же охлаждает рабочую зону и выносит из нее тепло, приводя к нестабильности реакции горения.
- Чистота промышленного газа. Применение загрязненного кислорода приводит к скоплению шлаковых масс на нижней стороне разреза, снижению скорости резания и повышенному расходу газа.
- Мощность факела подогрева. Исходя из состава газовой смеси, различают три типа пламени. Окислительное применяется для работы с листом в 3-9 мм. Обычное — для заготовок от 10 до 100 мм. Для более толстого материала используют т.н. науглероживающее пламя подогрева.
- Длина факела. Факел должен быть длиннее, чем толщина детали. Это позволит эффективно выносить продукты горения за пределы рабочей зоны.
Качество резки металла
Опытный мастер должен быть способным одновременно контролировать все указанные параметры.
Скорость резки
Скорость газокислородной резки требуется выдерживать ровно такую, какая предусмотрена технологией.
В случае занижения скорости движения резака происходит перегрев материала и оплавление кромок.
При превышении может начаться частичный или полный непрорез металла, поскольку струя кислорода будет запаздывать и отклоняться.
Контролируют скорость визуально, по направлению факела и искр, вылетающих с тыльной стороны заготовки.
Зависит скорость также и от толщины разрезаемого металла.
Подготовка к резке металла
В ходе подготовительных операций линия резки и околоразрезная зона должны быть зачищены механическим способом от ржавчины, окалины, остатков лакокрасочных покрытий. Масложировые загрязнения следует удалить органическими растворителями.
Присутствие загрязнений в рабочей области приводит к снижению производительности и качества поверхности кромок.
Кроме того, загрязняющие вещества могут вступать в химические реакции при высокой температуре с образованием нежелательных соединений, налипающих на тыльную сторону разреза в виде шлаков.
Подготовка оборудования для газокислородной резки
Заготовку следует надежно закрепить в выбранном положении. Преимущество обычно остается за нижним положением — в нем облегчен доступ к детали и вынос сгоревшего металла с тыльной стороны разреза. Для этого нужно уложить заготовку на специальный раскроечный стол или подложить под нее негорючие подкладки.
Установка для газокислородной резки металлов
Перед тем как зажечь газокислородный резак
Следует провести полную проверку оборудования:
- Осмотреть горелку, все разъемы, шланги, баллоны и арматуру на предмет отсутствия механических повреждений.
- На слух проверить отсутствие утечки газа. Проверять утечку зажженной спичкой недопустимо.
- Поверить инжекцию.
Осмотр резака
Особо опасной неисправностью, делающей невозможной дальнейшую работу, является обратный удар — распространение пламени в обратном направлении внутрь горелки. Если оператор слышит повторяющиеся хлопки или видит, как пламя втягивается внутрь горелки, он должен немедленно перекрыть подачу пропана, затем кислорода. Горелку следует остудить. Далее необходима прочистка и продувка инжектора, смесительной камеры и форсунок. Все соединения после продувки необходимо подтянуть. Категорически недопустимо:
- Продолжение резки при обратном ударе или нарушении регулировок состава газовой смеси.
- Удержание шлангов в руках или опора их на другие части тела.
- Движение с работающей газокислородной горелкой. При необходимости сменить рабочее место резак следует погасить и вновь разжечь на новом месте.
- Оставлять работающую горелку без присмотра.
Резак
Рабочая зона должна быть не захламлена и обеспечивать свободное перемещение оператора и шлангов.
Резка металла
Работа осуществляется в следующей последовательности:
- прогреть кромку, отклонив резак в сторону детали на 2-3°:
- поставить газокислородную горелку в вертикальное положение и подать кислород;
- снова отклонить резак на 2-3° в сторону реза;
- плавно, без рывков, вести горелку по линии разреза;
- перед окончанием линии немного снизить скорость и дорезать линию до конца.
Перед началом резания следует убедиться в том, что отрезаемый кусок конструкции надежно закреплен и не упадет на оператора или его коллегу
После окончания резки
Правильное завершение операции — это залог безопасности и качества работы. По окончании резания следует:
- Перекрыть подачу кислорода, а затем — горючего газа.
- Закрутить баллонные вентили.
- Открыть вентиль подачи кислорода на горелке и дать газу из шланга уйти в атмосферу, после чего закрутить его.
- Провернуть винт регулировки подачи кислорода, освободив его пружину.
- Очистить форсунки резака от шлаков и нагара.
- Отсоединить горелку от шлангов, свернуть их и подвесить в отведенном месте.
- Убрать газокислородную горелку в отведенное место хранения.
Резка металла газом
Перед тем, как покинуть рабочее место, следует убедиться в отсутствии задымления постороннего запаха и других признаков очагов возгорания.
Деформация материала при резке газом
Термические деформации часто сопутствуют технологическим операциям, связанным с нагревом заготовок до высоких температур. Чаще всего встречается изгиб и коробление.
Для снятия внутренних напряжений, возникших поле газокислородной резки, и восстановления формы деталей, применяют следующие приемы:
- термообработка методом отпуска или отжига;
- правка на правильных вальцах;
- прочное крепление проката перед раскроем и до полного остывания;
- повышенная скорость резания.
Кроме изменения формы, неравномерный нагрев может привести и изменению механических свойств заготовки. Их восстанавливают термообработкой.
Обратный удар при резке газом
Явление обратного удара заключается в изменении направления горения струи газовой смеси. При этом фронт горения втягивается в форсунку и далее начинает распространяться внутри горелки и по шлангам. В наихудшем случае он может привести к взрыву редукторов или даже баллонов с газом. Это серьезная угроза здоровью и жизни сотрудников и сохранности материальных ценностей. Во избежание печальных последствий резак оборудуется обратным клапаном, отсекающим подачу газа при изменении давления.
Обратный удар при резке металла
Пропан или ацетилен: что предпочесть?
Для кислородной резки используют несколько подогревающих газов. Наиболее часто применяют пропан. Это объясняется следующими его достоинствами:
- Низкая пожароопасность и взрывоопасность по сравнению с ацетиленом.
- Характерный запах меркаптановых добавок в пропане позволяет легко идентифицировать факт и место разгерметизации и утечки.
- Существенно более низкая стоимость пропана.
Ацетилен обладает своими достоинствами, которые в определенных обстоятельствах делают его более предпочтительным выбором. В их числе вдвое больший энергетический потенциал. При резке толстых конструкций или при необходимости обеспечить высокую скорость резания это становится определяющим фактором. Однако ацетилен более сложен в обращении, для него строже нормы безопасности и он существенно дороже.
Кроме того, ацетилен издает характерный неприятный запах, и в помещениях ограниченного объема он будет мешать другим работам.
Для работы в установке газокислородной резки не подходит бытовой газ. Там пропан смешан с бутаном, замедляющим или останавливающим процесс первичного нагрева. Промышленный пропан не содержит этой вредной примеси. При снижении температуры ниже 10 °С плотность пропана растет настолько, что изменяется скорость его подачи в горелку. Это приводит к снижению производительности и к повышенному износу деталей и узлов резака.
Кроме подогревающего газа, важно уделять внимание и держать под постоянным контролем узел подачи кислорода. Давление режущего кислорода — свыше 10 атмосфер, и при его утечке можно получить сильные ожоги.
Особенности выполнения ручной резки
Одна из самых распространенных ошибок резчика, приводящая к большому количеству дефектов — это запаздывание струи кислорода. Причинами этого явления служат неравные условия горения по глубине разреза. В средних и нижних слоях заготовки часть энергии факела растрачивается на непроизводительное нагревание соседних областей. Кроме того, часть энергии расходуется на образование окислов. Как следствие, факел отстает от горелки, и фронт разреза вместо вертикального становится наклоненным назад. Если идет раскрой листа и требуется высокая точность разреза, такой порок неприемлем. Для борьбы с этим нежелательным явлением форсунки горелки наклоняют немного назад. Часть факела отражается от фронта разреза, прогрев становится равномерным и обеспечивается требуемая точность, хоть и снижается скорость.
Кроме скорости движения резака, исключительно важна плавность этого движения. Рывки приводят к образованию термических напряжений и, в конечном счете — дефектов структуры. Не менее важно сохранение заданного угла наклона форсунок к разрезаемой поверхности.
Газокислородная резка не подходит для разделки металлов с низкой температурой плавления и высокой теплопроводностью. Детали из алюминия, например, просто расплавятся.
Точность ручной резки повышают с помощью использования шаблонов и лекал из материалов с высоткой температурой плавления.
Их накладывают на подлежащий раскрою лист и плавно обводят контуры горелкой. При этом повышается точность раскроя и качество поверхности среза, снижается и коэффициент отходов.
Механизированная газопламенная резка
Еще больше улучшить точность и коэффициент использования металла позволяют механизированные и автоматизированные установки газоплазменной резки. Их основные достоинства следующие:
- Высокая скорость реза с сохранением точности.
- Ниже требования к квалификации и опыту газорезчика.
- Автоматический контроль и коррекция параметров работы, включая скорость движения, наклон резака, подачу газов, ширину и длину факела. Это позволяет снизить непроизводительные потери металла.
- Входной контроль качества газов. При превышении допустимого содержания примесей установка блокирует работу.
- Совместимость с компьютерными программами оптимизации раскроя заготовок позволяет избежать процедуры разметки. Это повышает коэффициент использования металла и снижает себестоимость раскроя.
- Функция предварительного прогрева листа позволяет снизить термические напряжения в нем и уменьшить коробление. Предварительный прогрев также сокращает время выполнения основной операции.
- Вспомогательные устройства удаляют с поверхности листа шлаки и нагар, причем без остановки основной операции.
Рабочие параметры современных автоматических установок для раскроя достигают:
- скорость резания — до 0,6 метра в минуту;
- ширина разреза- 1-2 мм;
- точность соблюдения размеров — до 1 мм.
Механизированная газопламенная резка
Имеет автоматическая газокислородная резка и ряд недостатков. Это, прежде всего, ограничения по размеру раскраиваемого листа. Установка строго стационарна и не может использоваться в мобильном варианте, ее монтаж и наладка занимают несколько недель.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Газовая резка металла - технология и необходимое оборудование
Данный вид резки металлов относится к термическим способам и широко используется при различных видах монтажных и ремонтных операций. Особенностью газовой резки (так как есть и другие) является то, что с ее помощью можно работать с заготовками значительной толщины, при этом производительность остается на довольно высоком уровне.
Специалисты отмечают и удобство использования этого вида резки, так как технология обеспечивает полную автономность, независимость от источников эл/питания. Нередко мастер оказывается в ситуации, когда на объекте «питание» есть, а подключиться к нему в месте производства работ не получается (не говоря уже о полевых условиях).
Прежде чем рассматривать технологию процесса, стоит дать общее понятие о газовой резке. С ее помощью можно разрезать заготовки такой толщины, для которых другой способ не подходит (но все-таки с увеличением этого параметра образцов скорость реза значительно падает). Еще один «плюс» – необходимый комплект оборудования является самым дешевым. Но стоит отметить и недостатки.
При обработке металлов вручную довольно сложно добиться высокой точности разреза, его качества. Это под силу только профессионалам высокой квалификации, имеющим большой практический опыт. Если мастер его не «наработал», то в подавляющем большинстве случаев кромки приходится обрабатывать дополнительно.
Выполнение более «тонкой» работы, например, по криволинейному шаблону или разрезании листа больших габаритов с соблюдением прямолинейности, производится с помощью специальных переносных агрегатов (газорезательных машин). Однако управляются они все-таки вручную.
В стационарных условиях, на больших предприятиях, для этого служат целые станки с ЧПУ. С их помощью можно, кроме того, запаивать ампулы, сваривать термопары, производить местный отжиг и ряд других операций, выполняя поистине «ювелирную» работу.
Какие металлы (сплавы) можно резать ручным способом? Практически все, за исключением – латунь, алюминий, медь, «нержавейка».
Рассмотрим основные виды газовой резки металлов:
Кислородная
Повышение температуры металла обеспечивается газом-нагревателем, а рез и удаление образовавшихся частиц оксидов осуществляется кислородной струей.
Кислородно-флюсовая
Отличие в том, что к участку реза дополнительно подается флюс (порошкового типа). Его химический состав влияет на свойства металла, делает его более «податливым». Это в значительной мере облегчает работу по разрезанию. Используется несколько реже.
Почему используется 2 вида газов? Подогрев материала (металла, сплава) производится ацетиленом или пропаном, а вот разрушение структуры (непосредственно разрез) обеспечивает чистый кислород.
После того, как «нагреватель» доводит температуру обрабатываемого участка до значения примерно в 1 000 – 1 100 ºС, на него подается кислородная струя, которая тут же воспламеняется. Процесс резки материала обеспечивается ее непрерывностью и равномерным перемещением вдоль обозначенной линии (контура). Резаки бывают разных моделей.
К ним может подходить или 3 шланга (2 для газа-нагревателя и 1 – для кислорода), или 2 (один из которых – кислородный). Точно так же и регулировочных вентилей может быть 1 или 2. Но принцип работы остается неизменным, и его несложно понять по этому рисунку.
С тем, как «вести» горелку (поступательно, без отклонений), понятно. Но почему так важна именно стабильность пламени? Если оно погаснет, то металл начнет резко остывать (особенно при работе вне помещения). Следовательно, прежде чем повторно приступить к резке, его придется снова разогревать.
Кислородное «копье»
Более совершенная методика. Суть процесса в том, что повышение температуры в области обрабатываемого участка обеспечивается так называемой «газовой трубой» (копьем). Одновременно через нее, под давлением, подается кислород. Что это дает? Резку металлов, имеющих температуру плавления ниже 600 0С, вышеуказанными способами производить не стоит. В этом случае весь процесс сведется к банальному удалению поверхностного слоя, и сквозного разреза не получится. А в некоторых случаях чрезмерный нагрев материала до высоких температур может привести к разрушению его структуры.
Поэтому сейчас нередко и используется данная усовершенствованная технология, при которой и разогрев, и резка осуществляются параллельно. Это обеспечивается применением резака со специфическим наконечником. В отличие от более «старых» аналогов, на нем расположены 3 сопла. Принцип его функционирования ясен из рисунка.
Какое оборудование необходимо
- Резак газовый со смесителем. Как правило, для «кислородной» методики используются модели Р1-01П («старая», для сварных работ не применяется!), РП2 (или 3) -01 (более новые).
- Редуктор. Служит для снижения давления поступающего газа до требуемого значения. На нем крепятся 2 манометра (измерение на входе и выходе приспособления).
- Устройство регулировки давления.
- Баллоны с вентилями. В одном – кислород, в другом ацетилен или пропан. Иногда в качестве «нагревателя» используется и смесь этих двух газов, если необходимо резать материал повышенной прочности. Но такое оборудование стоит довольно дорого.
- Шланги соединительные (высокого давления).
Как повысить качество разреза? Есть довольно простой и незатратный способ. Для этого опытные сварщики пользуются «трафаретками» (это слэнговое выражение, обозначающее специальные накладки). Они обеспечивают получение шва, близкого к идеальному.
В статье даны лишь общие понятия по газовой резке. Прежде чем приступать к работе, нужно и еще кое-что знать. Например, как правильно регулировать давление, на каком расстоянии держать резак, особенности работы с различными видами металлов и много других нюансов. Но это уже – тема для отдельного разговора.
ismith.ru
краткое описание процесса и обзор оборудования
Газовая резка металла является одним из самых простых способов обработки низколегированных и низкоуглеродистых сталей. Суть этого процесса заключается в сгорании необходимого объема металла в кислородной струе с последующим удалением образующихся окислов из зоны резания.
Классификация газовой резки
В зависимости от характера реза газовая резка делится на несколько групп:
В процессе разделительной резки выполняется сквозной рез, разделяющий металлическую заготовку на нужное количество частей. Поверхностная резка газом позволяет удалять поверхностные слои металла для образования канавок, шлицов и про чих конструктивных элементов.
Резка копьем – это прожиг металла с целью получения сквозных или глухих глубоких отверстий.
Краткое описание технологического процесса
В технологическом процессе газопламенной резки задействованы два газа:
- кислород;
- горючий газ (пропан-бутан, ацетилен, природный, пиролизный, коксовый газы и пр.).
В последнее время все чаще встречается кислородно-водородная резка. Но наиболее распространена технология резки с применением ацетилена или пропан-бутана.
Резак, постепенно продвигаясь по линии реза, разогревает металл. В зону резания подается кислородная струя, которая способствует быстрому сгоранию материала. В результате на заготовке (листе или трубе и т. д.) образуется узкий паз. Железо в процессе резания окисляется только в зоне взаимодействия с кислородом: он не проникает вглубь металла, следовательно, никаких побочных изменений в теле заготовки не происходит. Для обеспечения непрерывности процесса резки струя подогреваемого газа должна находиться перед кислородным потоком.
Режимы резания
Газовая сварка и резка металлов требует правильного подбора режимов, которые зависят от марки стали, условий проведения работы и толщины заготовки. Важную роль в качественном выполнении реза играет предварительный подогрев металла. При толщине заготовки менее 300 мм резание обеспечивается нормальным пламенем. Если же толщина металла превышает 400 мм, приходится увеличивать длину подогревающего пламени. Регулируется пламя за счет притока ацетилена (или другого подогревающего газа). Чем выше приток газа, тем длиннее пламя. Плохо поддается регулировке водородная резка: кислородно-водородное пламя не имеет четких очертаний, поэтому отследить размер пламени сложно.
Основными параметрами резки являются:
- Скорость резки: имеет прямое влияние на эффективность выполнения работы. Скорость перемещения инструмента (резака) выбирается в соответствии со скоростью горения металла. Опытные резчики контролируют данный параметр по характеру выброса искры и шлака( при правильном соответствии скоростей горения и перемещения искровой поток направлен вниз, на кромках заготовки не образуется подплавлений и натеков; недостаточная скорость выражается в опережении потоком искр движения резака, а кромки металла оплавляются, их поверхность покрывают натеки; слишком высокая скорость не позволяет выполнить сквозной рез, поток искр при этом отстает от резака)
- Давление кислорода: недостаточная величина этого параметра не позволяет струе выдуть окислы (шлаки) из зоны резки. В результате сквозного реза не получится. Избыточное давление режущего кислорода приведет к неэффективному его расходованию и нечистому разрезу.
Оборудование для газовой резки
Технология ручной резки не требует сложных аппаратов. Простейший комплект оборудования для газовой резки состоит из следующих компонентов:
- газовая горелка;
- регулятор давления;
- газовые баллоны;
- смеситель;
- шланги.
Главным элементом газовой горелки является головка с несколькими соплами. Одно из них — центральное – является главным, через него подается в зону реза кислород. Через вешние сопла подается кислородно-ацетиленовая смесь, служащая для предварительного подогрева металла.
Газовая сварка и резка в промышленных объемах требует более серьезного оборудования. Такая машина может производить прямолинейные резы с одновременной заправкой фаски под сварку, вырезать диски, отверстия, фланцы. Промышленному оборудованию под силу резать швеллеры и двутавры, вырезать детали по шаблону.
Так, например, машина серии CG2-150 мало похожа на привычный резак. Она представляет собой шарнирно-копировальный агрегат, работающий по стальному копиру. Машина используется в судостроении для раскроя листового металла.
Выпускаются и специальные модели, которые применяются для организации автоматизированной резки двутавровых балок. Такая машина перемещается без участия человека при помощи электродвигателя. Управляется данный агрегат при помощи джойстика, а резать он может как перпендикулярно, так и под углом 45 градусов к оси балки. К такому типу оборудования относится машина Minimantis II (Япония).
Особый интерес представляет модель, способная вырезать круги, фланцы и отверстия из листа толщиной до 100 мм. Из этой серии наиболее интересна машина – аналог модели Факел-К (фланцереза): небольшая, оборудованная магнитной опорой, способная вырезать отверстия диаметром до 200 мм.
Технология водородной резки требует оборудования, несколько отличающегося от машин кислородно-ацетиленовой резки. Одним из основных узлов установки в этом случае является электролизер, способный разделить воду на кислород и водород. Резка, выполненная с использованием данного оборудования, имеет очень низкую себестоимость. Кроме того, отпадает необходимость постоянно заботиться о приобретении баллонов с кислородом и ацетиленом.
Похожие статьиgoodsvarka.ru
Резка металла своими руками | Строительный портал
Каждому промышленному предприятию или частному лицу, которое занимается металлообработкой, требуется станок для резки металла, что отвечает заданным требованиям к стоимости, производительности и безопасности. Сегодня выделяют большое количество разных методов обработки металла - обработка металла плазмой, лазером и давлением, а также ручная резка металла ножницами. Если вы ещё не определились с оптимальным методом и подходящим оборудованием для резки металла, наша статья поможет вам сделать это.
Содержание:
- Виды резки металла
- Газовая резка металла
- Плазменная резка металла
- Лазерная резка металла
- Гильотинная резка металла
Виды резки металла
Процесс резки металла представляет из себя отделение заготовок от металла литого, сортового или листового. Наиболее распространенными и эффективными с экономической позиции на сегодняшний день выступают такие методы, как плазменная, лазерная и газовая резка. Очень часто металл режут пресс-ножницами, которые способны пробивать пазы и отверстия разных форм в стали разнообразной прочности.
При выборе одного метода обработки металла из выше перечисленных рекомендуется ориентироваться на качество самого процесса работы, количество конечных отходов и точность исполнения. Важным моментом выступает и возможность создания небольшой партии деталей в максимально сжатые строки при оптимальной цене резки на профильных производствах.
Более, того выбор одного из них оправдан при учете определенных критериев, таких как эффективность работы, конечный результат, стоимость изделия. При этом существует определенный список металлов и сплавов, с которыми целесообразно работать тем или другим оборудованием.
Газовая резка металла
Газовая резка представляет собой процесс резки металлических изделий, который основан на свойстве металлов, что нагреты до определенной температуры (1200-1300 градусов), гореть в чистом кислороде. Благодаря газовой резке листового металла в наше время можно осуществлять самые разнообразные типы обработки – подготовка кромок для процесса сварки, прямая резка металла, процедура резки под углом.
Сущность технологии
Резку принято начинать с кромки листа. Поверхность, что предназначена для резки, необходимо очистить от ржавчины, окалины и грязи. Кислород и газ в горелки подается из баллонов, где они содержатся в сжатом состоянии. Масса одного баллона равняется 70 кг. Рабочее давление кислорода на один метр квадратный составляет 300 кН, а газа – достигает 50 кН.
Давление при этом можно отрегулировать в редукторе устройства, который навинчен на штуцер кислородного баллона. Редуктор оснащен манометром высокого давления, который показывает давление кислорода в баллоне, а также оборудован манометром низкого давления, что предоставляет информацию о рабочем давлении.
Лист металла прожигается и разрезается струей кислорода, которая подается под большим давлением. Образующиеся окислы железа вытекают в расплавленном состоянии и выдуваются из полости реза. Технология газовой резки металла предполагает использование резака, который представляет собой некую сварочную горелку со специальным устройством для подвода кислорода.
Виды газовой резки
В данном виде сварки традиционно используются водород (коксовый, нефтяной и природный) и ацетилен, пары керосина и бензина, которые могут достигать в процессе горения температуры в 3200 градусов. Зависимо от применяемого горючего газа, выделяют водородно-кислородную, ацетиленокислородную и бензинокислородную резку, а также машинную и ручную резки.
Отдельным видом газовой резки выступает флюсокислородная резка, что позволяет разделять трудно поддающиеся резке металлы – хромоникелевые и высокохромистые стали, алюминиевые сплавы и чугуны. В этом случае процедуру облегчают порошкообразные флюсы, которые вдуваются вместе с кислородом.
Помимо разделительной кислородной резки, когда режущая струя практически перпендикулярна поверхности металла, используют кислородную обработку, в процессе которой режущую струю направляют к поверхности металла под острым углом.
Данным способом режут листы из углеродистых средне- и низколегированных сталей, которые имеют толщину от 1 до 200—300 миллиметров. На видео о газовой резке металла вы увидите, что возможной считается газовая резка стали толще 2 метров. Кислородная резка широко используется в цветной и чёрной металлургии, а также в частном строительстве.
Предъявляемые требования
Чтобы совершить данный процесс, необходимо выполнить ряд требований. Помните, что металл должен обладать большей температурой плавления, чем показатель температуры горения в кислороде. Напротив, оксиды металла должны отличаться температурой плавления меньшей, чем температура плавления выбранного металла.
Следите, чтобы уровень термального воздействия был достаточен для обеспечения непрерывности процесса резки. Обрабатываемый металл не должен обладать слишком высокой теплопроводностью, так как в противном случае тепловая энергия будет быстро отводиться. Соответственно данным критериям, которые предъявляются к газовой резке, для этой процедуры идеально подходят низкоуглеродистые и низколегированные стали и железо.
Достоинства газовой резки
Главным преимуществом газовой резки металла является возможность раскроя листов металла, которые имеют большую толщину - до 200 миллиметров. При этом ширина среза составляет 2-2,5 миллиметров. При помощи оборудования для газовой резки металла можно провести вертикальную кромку среза, что в ходе процесса не будет закаливаться.
Нельзя не вспомнить и об экономической эффективности данной технологии – газовая резка не требует вложения больших финансовых средств. Минимальны требования, что связаны с техническим обслуживанием процесса. Несомненным достоинством газовой сварки металла является и тот факт, что для её проведения не нужна никакая механическая обработка.
Плазменная резка металла
Резка металлов с использованием струи плазмы вместо резца называется плазменной. Поток плазмы формируется в результате обдува сжатой электрической дуги газ, который нагревается и в процессе ионизируется - распадается на положительно и отрицательно заряженные частицы. Плазменный поток обычно имеет температуру близко 15 тысяч градусов Цельсия.
Способы плазменной резки
Выделяют поверхностную и разделительную плазменную резки. Однако на практике широкое использование получила именно разделительная технология резки металла. Сам процесс резки осуществляют двумя методами – плазменной дугой и струей.
При резке металла плазменной дугой он включается в электрическую цепь. Выше упомянутая дуга возникает между изделием и электродом резака из вольфрама. Если вы выбрали вторую методику, то помните, что в резаке дуга формируется между двумя электродами. Разрезаемый лист не включается в электрическую цепь.
По производительности плазменная резка превосходит кислородную. Но если вам нужно порезать титан или металл большой толщины, то рекомендуется отдать предпочтение кислородной резке. При резании цветного металла плазменная резка считается незаменимой. Особенно это касается алюминия.
Аппараты для плазменной резки
Для образования плазмы принято использовать активные и неактивные газы. К первой группе относят воздух и кислород, которые используются при резке черных металлов (меди, стали и алюминия), и неактивные – водород, аргон и азот для резки сплавов и цветных металлов (высоколегированной стали, которая имеет толщину до 50 миллиметров, латуни, меди, алюминия и титана).
Для механизации процедуры были разработаны аппараты для резки металла - полуавтоматы и переносные машины разных модификаций. Полуавтоматы работают с неактивными и активными газами, в то время как переносные машины используют исключительно сжатый воздух.
Резка металла плазмой в домашних условиях осуществляется при помощи ручных аппаратов, в комплект которых входят режущий плазмотрон, коллектор, кабель-шланговый пакет и зажигалка, предназначенная для возбуждения режущей дуги. Такие комплекты позволяют выполнять ограниченный объем работы с загрузкой оборудования не больше чем на 50%. Поэтому их рекомендуется доукомплектовать на время работы сварочными преобразователями и выпрямителями.
Сущность технологии
Началом процедуры резания металлов является момент, когда возбудилась плазменная дуга. Начав резку, следует поддерживать между поверхностью металла и соплом плазмотрона постоянное расстояние, которое составляет 3 - 15 миллиметров.
Стремитесь к тому, чтобы ток был минимальным в процессе работы, потому что при возрастании силы тока и увеличении расхода воздуха падает ресурс работы электрода и сопла плазмотрона. Но уровень тока при этом должен обеспечивать высокую производительность резки. Самой сложной операцией выступает пробивка отверстий, так как возможно образование двойной дуги и выход плазмотрона из строя.
Помните, что инструмент для резки металла при пробивке должен над поверхностью детали подниматься на 20 – 25 миллиметров. В рабочее положение плазмотрон опускается после того, как лист будет насквозь пробит. Если вы пробиваете отверстия в листах, которые имеют большую толщину, рекомендуется использовать защитные экраны, имеющие отверстия диаметром 10-20 миллиметров. Экраны необходимо помещать между плазмотроном и изделием.
При резке алюминия с использованием аргоноводородной смеси для увеличения стабильности горения дуги содержание водорода не должно быть больше 20%. Резку меди принято выполнять с применением водородосодержащих смесей. Латунь нуждается в азотоводородной смеси или азоте. После резки медь в обязательном порядке нужно зачистить на глубину 1-1,5 миллиметра. Но не это требование совсем не обязательно для латуни.
Лазерная резка металла
Резка лазером является принципиально новым видом обработки металла, который отличается крайне высокой точностью и производительностью. Подобные режущие станки в мире металлообработки совершили революцию, сделав процедуру создания сложных металлических конструкций проще, быстрее и доступнее по цене. Лазерная резка в наше время уверенно вытесняет другие разновидности обработки металлических заготовок и становится все более популярной.
Сущность технологии
Технология лазерной резки металла своими руками на сегодняшний день - одна из самых прогрессивных технологий в создании разных деталей из листовых материалов. Процедура хороша своей универсальностью, потому что она позволяет работать с любыми материалами - металлического и неметаллического происхождения.
Лазерный луч является узконаправленным световым потоком маленького диаметра, что обладает высокой интенсивностью. Если лазерный луч навести на металлическую поверхность или другой твердый объект, изделие нагреется до высокой температуры. Её достаточно, чтобы металл начал плавиться в точке контакта. Но вместе с этим участки поверхности, которые прилегают к лучу, остаются горячими, но не повреждаются.
Двигая по поверхности луч, можно создавать очень тонкую качественную линию резки металла с идеально тонкими краями, несмотря на толщину обрабатываемого металла. Площадь лазерного потока, который попал на плоскость, исчисляют буквально квадратными микронами. Но вместе с этим при лазерной резке плотность энергии, которая направляется на металл, чрезмерно высока, что и служит причиной возникновения области разогрева.
В результате локально совершается расплав металла, который сопровождается уносом молекул вещества. Аппараты для лазерной резки представляют собой обычные координатные столы, что сопрягаются с головкой, которая управляется микропроцессором станка и которая перемещается по заданной программе над поверхностью обрабатываемого листа.
Могут выпускаться станки лазерной резки специального назначения, к примеру, пользуются популярностью в последнее время лазерные станки для труб, что являются пригодными для любых профилей. При этом вы можете провести обработку сразу по всей длине детали. Это достаточно эффективный метод, который обеспечивает жесткий контроль геометрии резки при использовании лазерного станка.
Достоинства лазерной технологии
К несомненным преимуществам лазерной технологии относят:
- полное отсутствие физических деформаций и брака при работе станка;
- возможность функционирования станка с пластичными металлами;
- отсутствие на поверхности готового изделия микротрещин;
- прецизионная точность обработки лазерного станка;
- высокая скорость работы;
- малая толщина реза;
- безотходность станка;
- высокий уровень автоматизации процесса лазерной резки;
- приемлемая стоимость резки металла.
Использование лазерной резки
Работа на лазерном станке происходит при помощи прожигания листового материала насквозь лучом лазера. Благодаря отсутствию прямого контакта детали и режущей головки оборудование позволяет обрабатывать безопасно хрупкие изделия, с успехом справляется с твёрдосплавным материалом, легко обеспечивать скоростной раскрой тонколистовой стали.
Технология считается выгодной и в тех ситуациях, когда продукцию выпускают небольшими партиями, потому что исключаются затраты на изготовление дорогостоящих форм для литья. Оборудование способно справиться со сталью любого состояния и качества, хорошо работает с алюминием, сплавами алюминия, медью, латунью.
Очень существенным нюансом подобного технологического процесса выступает простота в отношении работы с плоскими и объемными деталями, а также сложными контурами.
Лазерная резка является одной из технологий, в рамках которых себестоимость продукта при создании сложных изделий почти не зависит от величины партии, что обрабатывается станком. Именно поэтому технологии лазерной резки широко применяются в частном строительстве и домашнем хозяйстве, при этом время до получения конечного результата минимально.
Гильотинная резка металла
Для качественного и быстрого раскроя металла используются специальные листовые ножницы - гильотины. Название подобных металлорежущих станков происходит от сходства работы ножниц со средневековым орудием казни. Но сегодня гильотинные ножницы применяются в безобидных целях.
Выбор листовых ножниц
Главными критериями выбора гильотины выступает вид производства: штучное или серийное, толщина листа металла, длина линии продольной резки металла и механическая прочность. Потребители зависимо от своих целей могут выбрать простые ручные или электромеханические гильотины. Многие модели листовых ножниц бывают дополнительно оборудованы промышленной электроникой и опциями, которые повышают производительность резки металла.
Несмотря на изобилие типов привода, у всех моделей гильотин одинаков принцип работы. Для начала размещается на рабочем столе разрезаемый лист по выставленным упорам между нижней и верхней ножами. Предварительно стоит поджать к столу гильотины лист металла прижимной балкой. Дальше перемещается верхний нож и осуществляется резка металла. Затем можно транспортировать готовые детали из зоны резанья металла.
Точность резания листов металла посредством гильотинных ножниц обеспечена прижимным механизмом листа. Резка, как правило, осуществляется по разметке или упору: на гильотинах принято устанавливать точные задние линейки, позволяющие добиваться высокой точности процедуры реза. Некоторые модели оснащены возвратным поддоном для сбора отрезанного металла.
Выбирая определенную модель ножниц, нужно точно продумать список востребованных функций, потому что не всегда преимущества работы состоят в большом их количестве, тогда как цена такого станка зависит от данного показателя напрямую. Для работы в домашних условиях вполне подойдет гильотина с набором только необходимых функций, многофункциональные ножницы требуются же на крупных производствах.
Виды гильотин
По принципу устройства листовые ножницы могут быть ручными, пневматическими, гидравлическими, механическими, автоматическими, а также сочетать одновременно несколько комбинаций. Ручные и пневматические гильотины относят к самым простым и используются для прямолинейной резки листов металла.
Гидравлические ножницы с электромеханическим приводом отличаются простотой в управлении и высоким уровнем труда, что можно отметить на видео о резке металла. Точность реза обеспечена регулировкой положения ножей. Огромной популярностью пользуются гильотинные гидравлические ножницы с автоматической или ручной регулировкой зазора, который образуется между ножами.
Использование гильотинных ножниц
Гильотины предназначены для резки в поперечном и продольном направлениях металлических листов, которые имеют разную толщину. Некоторые виды листовых ножниц способны резать круглый, квадратный или угловой металлопрокат. Основными характеристиками гильотин, которые используются для резки металла, считаются длина и максимальная толщина реза.
Использование гильотин позволяет получить точный срез материала без зазубрин и вмятин, при этом оборудование не повреждает полимерное покрытие и окраску металла. Зависимо от технических возможностей применяются гильотинные ножницы на массовых и индивидуальных производствах.
Прочитав нашу статью, вы ознакомились с основными видами резки листового металла. Напомнив ещё раз – гильотинная, лазерная, плазменная и газовая резка. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Помните, что каждый вид резки металла связан с использованием специального оборудования и инструмента, что требует от потребителя наличия определенных навыков и строжайшего соблюдения техники безопасности.
strport.ru
