Для чего применяют разделительную резку металла
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разделительная резка
Разделительная резка применяется для вырезки заготовок, раскроя металла, разделки кромок шва под сварку и выполнения других операций по разрезанию металла-на части. [3]
Разделительная резка производится без и со скосом кромок под сварку, а поверхностная резка бывает либо сплошная, когда обрабатывается вся поверхность заготовки за один проход, либо выборочная с местным удалением поверхностного слоя металла. [4]
Разделительная резка производится без и со скосом кромок под сварку, а поверхностная резка бывает либо сплошная, когда обрабатывается вся поверхность заготовки за один проход, либо выборочная с местным удалением поверхностного слоя металла. [9]
Разделительная резка применяется с целью отделить часть металла. Режущую кислородную струю направляют при этом обычно под углом 90 к поверхности разрезаемого металла, и она прорезает металл насквозь на всю его толщину. [10]
Разделительная резка производится неплавящимся электродом: угольным, графитовым или вольфрамовым. [11]
Разделительная резка по контуру внутри листа начинается с пробивки отверстия. Машинным резаком может быть пробито отверстие в листе толщиной до 100 мм. [12]
Разделительная резка по контуру внутри листа начинается с пробивки отверстия. Машинным резаком может быть пробито отверстие в листе толщиной до 100 мм. Сначала разогревают подогревающим пламенем место пробивки до температуры воспламенения металла в струе кислорода. Затем постепенно открывают вентиль режущего кислорода, одновременно опуская резак, и медленно увеличивают давление режущего кислорода до оптимального. При работе на современных автоматизированных машинах ( машины с программным и фотокопирова. [13]
Разделительная резка плазменной струей
Среди всех видов плазменной обработки материалов плазменная резка получила наибольшее распространение, так как в современном машиностроении все шире применяются специальные сплавы, нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы на их основе, для которых газокислородная или другие виды резки практически малопригодны. Плазменная резка обеспечивает более высокую производительность по сравнению с кислородной и при резке черных металлов и сплавов.
Сущность процесса плазменной разделительной резки заключается в локальном интенсивном расплавлении металла в объеме полости реза теплотой, генерируемой сжатой дугой, и удалении жидкого металла из зоны реза высокоскоростным плазменным потоком, вытекающим из канала сопла плазмотрона.
Одним из важнейших элементов плазмотрона, применяемого для резки, является сопло. Его конструкция и размеры определяют технические характеристики и режим работы плазмотрона. Кроме того, сопло является анодом при возбуждении вспомогательной (дежурной) дуги, которая обеспечивает возбуждение и формирование основной плазменной дуги, используемой для резки материала. Диаметр и длина рабочего канала сопла плазмотрона определяют его технологические возможности. Их размеры выбираются в зависимости от величины рабочего тока, состава и расхода плазмообразующего газа. При плазменной резке обычно стремятся применять сопла небольшого (3. 5 мм) диаметра и большой (9. 12 мм) длины. Однако следует иметь в виду, что для каждого значения тока существуют оптимальные размеры канала сопла, при которых обеспечивается стабильное формирование плазменной струи и максимальные технологические возможности процесса резки. Уменьшение диаметра сопла менее 3 мм нецелесообразно из-за уменьшения ресурса работы плазмотрона. Увеличение диаметра сопла при прочих равных условиях приводит к уменьшению сжатия столба дуги и уменьшению скорости резки. При этом увеличивается ширина реза и ухудшается его качество. Однако при этом стойкость и ресурс работы сопла растут, поскольку плотность тока в струе плазмы и тепловой поток в канале сопла снижаются.
Чем больше длина канала сопла, тем выше скорость истечения плазменной струи и лучше качество реза, так как при этом происходит увеличение тепловой мощности и температуры плазменной струи. Однако при очень длинных каналах (более 12 мм) надежность работы плазмотрона снижается из-за разрушения сопла тепловым потоком плазмы или образования двойной дуги. Оптимальная длина канала сопла должна быть больше диаметра сопла в 1,5. 1,8 раза. Наилучшим материалом для сопла является медь.
Сопло и катод электрически изолированы друг от друга. Материал изолятора должен обладать следующими свойствами:
а) высокой электрической прочностью, так как дежурная дуга возбуждается с помощью высоковольтного высокочастотного разряда осциллятора;
б) высокой механической прочностью;
в) высокой плотностью и непроницаемостью, так как через него проходят каналы для плазмообразующего газа и охлаждающей воды.
Важным тепловым параметром сжатой дуги является ее теплосодержание (энтальпия), т.е. количество теплоты, содержащейся в единице объема или массы струи. Теплосодержание молекулярных газов (N2, Н2) на порядок выше одноатомных (Аг, Не), и их использование в качестве плазмообразующей среды в энергетическом отношении более выгодно. Кроме того, уменьшаются потери тепловой энергии на излучение в окружающую среду и в стенки сопла плазмотрона. Кроме перечисленных параметров сжатая дуга характеризуется скоростью течения потока плазмы. Благодаря термическому и механическому воздействию столб дуги проникает и погружается в толщу металла. За счет этого металл из полости реза выплавляется и выдувается.
В отличие от газокислородной резки, при которой пламя выделяет мало теплоты, имеет относительно низкую температуру и для врезания в металл требуется затратить некоторое время на местный подогрев разрезаемого металла до температуры его воспламенения в струе кислорода, плазменная дуга вследствие высокой температуры и скорости потока плазмы врезается в металл почти мгновенно вне зависимости от природы материала и его теплофизических свойств.
При оптимальном соотношении толщины разрезаемого металла, мощности сжатой дуги Р и скорости резки столб дуги проникает на всю толщину металла, и анодное пятно располагается в нижней его части. При этих условиях обеспечивается получение практически вертикальных кромок реза без грата. Увеличение скорости резки способствует фиксации анодного пятна выше уровня нижней плоскости реза, что приводит к отставанию фронта плавления в нижней части и сужению реза в ней. Чрезмерное увеличение скорости резки приводит к неполному прорезанию металла. При снижении скорости резки ниже оптимальной ширина реза в нижней части резко увеличивается.
Выбор плазмообразующего газа следует осуществлять исходя из особенностей и типа плазмотрона с вольфрамовым, гафниевым или другим типом катода. Аргон нецелесообразно использовать при плазменной резке как с точки зрения качества резки и ее производительности, так и из условий высокой стоимости аргона. Плазменная резка в среде технического азота является надежным, экономичным и высокопроизводительным процессамд и рекомендуется практически для резки всех конструкционных материалов. Так, при резке коррозионно-стойких сталей толщиной до 40 мм производительность примерно равна производительности процесса при использовании сжатого воздуха и в 2. 3 раза выше, чем при использовании аргона. С увеличением толщины разрезаемого материала производительность резки при использовании азота выше, чем при использовании сжатого воздуха. Это достигается увеличением допустимой силы тока при заданных параметрах катода и сопла плазмотрона. Плазменная резка в воздушной среде обладает некоторыми преимуществами. К ним относятся: отсутствие затрат на производство плазмообразующего газа и увеличение производительности при резке углеродистых и низколегированных сталей. Недостатками
процесса являются: низкая стойкость электродов из циркония и гафния и возможность насыщения поверхности реза газами, входящими в состав воздуха.
Чтобы осуществить плазменную разделительную резку металла, необходимо расплавить определенный объем его вдоль линии реза и удалить затем из полости реза скоростным потоком плазмы. Для выплавления требуемого объема металла по линии реза нужно подвести определенное количество теплоты. Эта теплота поступает в обрабатываемый материал от столба плазменной дуги и носит название эффективной мощности дуги q.
Величина q имеет определенное значение для данного материала, ниже которой резка невозможна.
Под воздействием плазменной струи на передней стенке реза можно выделить три характерных участка, на которых действуют свои механизмы взаимодействия теплового потока плазменной струи с разрезаемым материалом. На 1-м участке (от верхней поверхности разрезаемого металла до нижней точки анодного пятна) плавление металла идет
за счет тепловой энергии столба плазменной дуги. Регулирование теплового потока по толщине металла происходит за счет отставания оси плазменной дуги от фронта плавления. На 2-м участке формирование теплового потока происходит за счет увеличения теплопроводности плазмообразующего газа при снижении его температуры, которая резко снижается по мере удаления рассматриваемого сечения сжатой дуги от торца плазмотрона. В этой области к тепловой энергии потока плазмы добавляется энергия от анодного пятна дуги, что приводит к некоторому опережению фронта плавления по отношению к другим его частям. Однако эта энергия много меньше энергии потока плазмы На 3-м участке формирование теплового потока осуществляется за счет уменьшения ширины реза в нижней его части. Расплавленный металл удаляется с фронта плавления силовым потоком плазменной струи.
Плазменная резка алюминия и его сплавов может выполняться с использованием в качестве плазмообразующего газа сжатого воздуха или кислорода. При резке с использованием кислорода скорость процесса снижается примерно на 10%. Режимы плазменной резки могут изменяться в широких пределах в зависимости от требуемого качества реза, диаметра и длины канала сопла плазмотрона, расхода плазмообразующего газа и других параметров.
При плазменной резке титана и его сплавов проводят специальные технологические мероприятия с целью получения поверхности реза, не требующей последующей механической обработки, которую отличает высокая трудоемкость и низкая технологичность. Трудности возникают прежде всего из-за окисления и газонасыщения поверхностных слоев реза. Азот, кислород и водород, проникая в металл, образуют твердые
растворы внедрения, обладающие повышенной твердостью и низкой пластичностью и ударной вязкостью. Эта особенность титана и его сплавов обусловливает ведение процесса резки с возможно большей скоростью для обеспечения его минимальной длительности. Если это невозможно, то место резки защищают дополнительно инертным газом, либо ведут резку с использованием аргона в качестве плазмообразующего газа.
Плазменно-воздушная резка малоуглеродистой стали толщиной до 80 мм и цветных металлов тещиной до 60 мм является недорогим и эффективным способом резки. Предельную толщину разрезаемого металла определить практически невозможно, так как она зависит от технологии процесса и требований к качеству реза. В настоящее время максимальную толщину разрезаемого металла ограничивают толщиной 160 мм. Благодаря высокой температуре столба дуги плазменная резка является универсальным процессом, так как свойства разрезаемого металла практически не оказывают влияния на процесс резки.
Для чего применяют разделительную резку металла
Main Menu
Технология разделительной кислородной резки
При выполнении разделительной кислородной резки необходимо учитывать, какие требования предъявляются к точности резки и качеству поверхности вырезаемой детали. Чем ниже эти требования, тем меньше расходуется кислорода и горючего и тем большей может быть скорость резки.
Например, при разделочной резке (резка в лом) качество поверхности и точность резки не имеют значения. Поэтому резка ведется вручную при наибольшей возможной скорости.
При заготовительной резке (вырезается заготовка, из которой механической обработкой изготавливается деталь) качество реза также не имеет значения, но должен быть выдержан определенный размер заготовки при наименьших припусках на механическую обработку. Резка производится вручную. При этом часто применяются простейшие приспособления (опорные ролики, циркуль, направляющие тележки и т. п.), с помощью которых легче выдержать задаваемые припуски.
Резка под сварку должна осуществляться так, чтобы была чистая поверхность реза и были соблюдены заданные размеры детали. Требования повышаются, когда детали подготавливаются под автоматическую сварку. В этом случае применяется обычно механизированная резка.
Чистовая вырезка круглых и фасонных деталей, которые будут использованы без последующей механической обработки, производится только автоматами.
Таким образом, в зависимости от вида кислородной разделительной резки необходимо добиваться определенного качества реза.
Качество реза определяется следующими показателями.
Отклонением линии реза от намеченной (не получается прямолинейный рез, вместо окружности получился эллипс и т. д.). Это отклонение вызывается смещением резака или разрезаемого листа, деформацией листа в процессе резки.
Отклонением от заданного угла реза, которое наблюдается при изменении угла наклона резака, при изменении формы струи режущего кислорода или при неправильно выбранной скорости резки.
Степенью оплавления верхней кромки, которое происходит при излишней мощности подогревающего пламени или заниженной скорости резки.
Глубиной и искривлением бороздок на поверхности реза. Эти бороздки обычно имеют криволинейное очертание, что объясняется отставанием режущей струи кислорода. Отставание становится особенно заметным при слишком высокой скорости резки или при слишком низком давлении кислорода.
Глубина бороздок также зависит от скорости перемещения резака и давления кислорода. Образованию бороздок способствует неравномерная скорость передвижения резака и колебания его, а также засорение отверстия режущего мундштука.
Техника резки. Перед началом резки лист нужно уложить на подкладки, чтобы беспрепятственно удалялись шлаки из места реза. Зазор между полом и, нижней плоскостью листа должен быть не менее 100— 150 мм. Затем лист по предполагаемой линии реза необходимо очистить от окалины, ржавчины, краски и других загрязнений. При кислородной резке металла с загрязненной поверхностью резко ухудшается качество резки и уменьшается производительность.
Зачистка поверхности производится стальной щеткой. Для удаления окалины, краски и масла следует медленно провести по линии реза пламенем резака или горелки. Под действием тепла окалина отделится от поверхности металла, краска и масло сгорят. После этого поверхность зачищают стальной щеткой.
Разметка листа производится с помощью чертилки или мела. Перед началом резки газорезчик подбирает и устанавливает на резаке нужные для заданной толщины разрезаемого металла номера мундштуков, проверяет редукторы, водяной затвор, шланги, резак, вентили баллонов, присоединяет шланги и надежно их закрепляет на резаке и источнике газов.
Установив необходимое давление газов, производят зажигание резака и регулировку пламени. Состав, свойства и строение подогревательного пламени такие же, как и у сварочного.
Роль подогревательного пламени при разделительной кислородной резке различна в зависимости от толщины разрезаемой стали, условий резки и требований, предъявляемых к поверхности реза.
При резке стали толщиной до 80 мм на скорость резки главным образом влияет мощность подогревательного пламени: чем мощнее пламя, тем больше скорость. Количество тепла, выделяемое подогревательным пламенем, больше или равно количеству тепла, получаемого при сжигании металла во время резки. Однако увеличивать в значительной степени подогревательное пламя нельзя, так как начинают заметно оплавляться верхние кромки реза. Поэтому в данном случае выгоднее брать подогревающее пламя с избытком кислорода, при котором получается высокая концентрация тепла на поверхности нагреваемого листа.
При резке стали толщиной 80—300 мм наилучшее состояние поверхности обеспечивается при нормальном подогревательном пламени.
При резке стали толщиной свыше 300 мм количество тепла, выделяемое подогревательным пламенем, значительно меньше количества тепла, получаемого при сгорании металла в месте реза. В этом случае следует брать подогревательное пламя с избытком ацетилена.
При резке литья, покрытого окисленной коркой и песком, а также при резке проката с окалиной и ржавчиной на поверхности необходимо более мощное пламя с избытком кислорода для быстрого удаления (оплавления) поверхностного слоя и доведения чистого металла до температуры воспламенения, чем при резке проката с чистой поверхностью.
Окончательную регулировку пламени необходимо вести при открытом вентиле режущего кислорода. В противном случае вследствие того, что режущий и подогревательный кислород поступает в резак по одному шлангу, при пуске режущего кислорода во время резки пламя будет обедняться кислородом.
При пуске режущей струи кислорода подогревательное пламя не должно гаснуть или изменяться по форме и размерам.
Мощность подогревательного пламени выбирают в зависимости от толщины разрезаемого металла, скорости резки и состава стали. Требуемая для подогрева мощность увеличивается при увеличении содержания в стали углерода и специальных примесей.
Практически при резке листовой стали ядро пламени отстоит от поверхности металла на 1,5—2,5 мм. Расстояние от мундштука до металла в процессе резки следует поддерживать постоянным.
Давление режущего кислорода также имеет большое значение при резке. При слишком большом давлении увеличивается расход, кислорода и разрез получается менее чистым. При недостаточном давлении шлаки не будут выдуваться и резка будет происходить не на всю толщину металла.
Процесс резки начинается с нагревания участка металла, расположенного в начале намечаемой линии разреза, до температуры, близкой к температуре плавления металла. Затем на нагретое место пускают струю режущего кислорода и начинают перемещать резак вдоль линии реза.
В некоторых случаях резку приходится начинать не с края поверхности. В этом случае необходимо в точке начала реза проделать отверстие диаметром, равным примерно ширине предполагаемого реза. При толщине металла до 50 мм это отверстие может быть вырезано ручным резаком. В этом случае поверхность листа подогревают при вертикальном положении горелки резака. После подогрева головку резака наклоняют и одновременно подают режущий кислород. В наклонном положении головка удерживается в течение времени, какое нужно для получения сквозного отверстия. Этот наклон головки резака необходим для того, чтобы предупредить засорение отверстия сопла подогревающего пламени шлаком. Признаком засорения являются, хлопки. С получением сквозного отверстия головке резака придают нормальное положение, и отверстие разделывается до нужных размеров.
При толщине металла 50—100 мм отверстие просверливается сверлом. При больших толщинах первоначальное отверстие в металле может прожигаться кислородным копьем.
При резке металла круглого сечения на поверхности в месте начала реза надо сделать насечку зубилом. В месте насечки края металла быстро нагреваются до температуры воспламенения и тем самым облегчается начало процесса резки.
В начале резки подогревательное пламя резака, направляемое на край разрезаемого металла, может составлять различные углы наклона к поверхности. При резке металла толщиной до 50 мм подогревательное пламя направляется вертикально. При резке более толстого металла подогревательное пламя резака устанавливается с наклоном к поверхности разрезаемого металла на угол 10—15° по ходу резака, что позволяет лучше прогреть кромки по всей толщине металла и облегчить начало процесса резки. Резку толстого металла часто начинают с нижней кромки, постепенно поднимая резак по торцу до верхней кромки, после чего производят резку на всю толщину.
Положение резака в процессе резки деталей малой толщины (до 5—6 мм) должно быть таким, чтобы режущая струя имела наклон в направлении, противоположном направлению резки, что искусственно увеличивает разрезаемую толщину, замедляет прогрев места реза и тем самым предупреждает оплавление кромок.
При резке деталей средней толщины (10—50 мм) резак обычно устанавливается перпендикулярно к поверхности разрезаемого металла. Однако при резке по прямой линии листовой стали толщиной до 30 мм резак следует располагать с наклоном на угол 20—30° в сторону, обратную движению. В этом случае скорость резки существенно повышается.
При резке металла большой толщины перпендикулярное направление режущей струи приводит к отставанию резки нижней кромки, и резка может прекратиться. Поэтому при резке деталей толщиной свыше 50 мм режущую струю следует направлять по ходу резки под углом 15—25° от вертикали для достижения полного срезания нижнего края листа. Наклоны резака возможны только при выполнении резки вручную или при прямолинейной резке резательными приборами. При резке по криволинейным контурам положение резака должно быть перпендикулярным к поверхности разрезаемого металла.
Движение резака должно быть равномерным. Скорость передвижения резака должна соответствовать скорости окисления металла. При движении резака с правильно установленной скоростью поток искр вылетает под прямым углом к разрезаемой поверхности, т. е. прямо вниз. При слишком большой скорости движения резака поток искр будет отставать, а при слишком медленном — опережать резак.
По окончании резки резак следует задержать на выходе и произвести разрез нижнего участка (если имеется значительное отставание).
При резке с предварительным подогревом, обычно применяющимся для сталей с повышенным содержанием углерода и специальных примесей, скорость резки увеличивается. Температура подогрева берется около 300°.
При резке тавра или двутавра при приближении резака к средине полки его также следует наклонить струей наружу (от стенки) и в таком положении перерезать металл за средину полки. Далее, не прерывая резки, резак нужно установить перпендикулярно к полке.
При резке стальных заготовок круглого сечения положение резака в момент подогрева должно соответствовать позиции 7, а при резке — позиции 2.
Для повышения производительности и качества резки следует использовать простейшие приспособления: циркульное устройство и тележку, поставляемые заводом-изготовителем к каждому резаку, а также направляющие. Такие приспособления дают возможность избежать случайных колебаний резака относительно линии реза.
На рисунке приведены примеры вырезки кругов и отверстий при помощи циркуля и резки трубы с помощью специальной каретки.
При резке по окружности газорезчику приходится перемешаться вместе с резаком, что представляет большие неудобства.
В этих случаях лучше пользоваться циркулем с вращающейся головкой.
Циркуль имеет головку 3, внутри которой свободно вращается втулка 1. В последней крепится резак 6 винтом 2.При резке по окружности резчик остается на месте, шланги при этом не скручиваются, так как положение резака во время работы сохраняется в одном направлении, а вращается только головка циркуля вокруг центра 7.
В головке циркуля имеется гнездо с резьбой для крепления планки с опорным роликом.
Вращающаяся головка для резки по окружности позволяет укреплять резак на необходимой высоте. При резке ровных листов могут быть применены простейшие приспособления.
Однотипные фигурные детали могут вырезаться с помощью шаблона, устанавливаемого на разрезаемый лист. Постоянство расстояния между концом мундштука резака и поверхностью листа обеспечивается кольцом 2, укрепляемым на головке резака. Головка резака в процессе резки прижимается к краю шаблона.
При резке тавра или двутавра при приближении резака к средине полки его также следует наклонить струей наружу (от стенки) и в таком положении перерезать металл за средину полки. Далее, не прерывая резки, резак нужно установить перпендикулярно к полке.
Технология разделительной газовой резки стали
Резка стали средней толщины. Качество реза и производительность процесса в значительной степени зависят от подготовки металла к резке. Листовой прокат различных марок сталей необходимо подавать на рабочее место резчика очищенным от окалины, ржавчины и других загрязнений.
При резке в зимних условиях листы нужно подавать в цех заблаговременно, чтобы они успели нагреться до температуры окружающего воздуха. Это снизит вероятность образования трещин на кромке реза. Прибыли в зоне резки должны быть тщательно очищены от формовочной смеси, песка и пригара.
Перед ручной кислородной резкой поверхность проката очищается от окалины и ржавчины обычно пламенем резака узкой полосой по линии предполагаемого реза. Для этого необходим незначительный прогрев поверхности металла подогревающим пламенем резака, в результате которого окалина отскакивает от поверхности листа.
Перед механизированной резкой листовой прокат подвергается правке прокаткой на специальных листоправильных машинах и затем сплошной очистке. Существуют химический, механический и газопламенный способы очистки. Химическая очистка проводится травлением стального проката в растворе соляной или серной кислоты. При этом листы укладывают в специальные ванны. Продолжительность очистки листов из низкоуглеродистых и низколегированных сталей составляет 1. 2 ч, из высоколегированных — более 3 ч.
Среди различных способов механической очистки поверхности наибольшее распространение получила дробеметная очистка, при которой лист перемещается с равномерной скоростью, а поверхность листа обрабатывается пучком дроби, вылетающей с большой скоростью из дробеметной камеры. Этот процесс очистки является экологически чистым и наиболее производительным.
Расстояние между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла определяет качество резки и производительность процесса. Необходимо устанавливать торец мундштука на определенном расстоянии от поверхности разрезаемого металла. Оптимальными приняты следующие расстояния между торцом мундштука и поверхностью разрезаемого металла при ацетиленокислородной резке стали:
При работе на газах — заменителях ацетилена рекомендуемое расстояние увеличивается на 30. 50%.
Для поддержания постоянным расстояния между мундштуком и разрезаемым металлом при ручной резке используют специальные опорные тележки, при механизированной — устройства стабилизации положения резака.
Процесс резки начинают с нагрева поверхности металла в начальной точке реза до температуры воспламенения металла в струе кислорода. После пуска кислородной струи и начала непрерывного окисления по толщине резак начинают перемещать по линии реза. Обычно начинают процесс резки с кромки листового проката. При вырезке внутренних элементов заготовок вначале необходимо пробить отверстие по всей толщине металла. Пробивка начального отверстия (рис. 1.5) в стальном листе начинается также с подогрева поверхности металла. При достижении заданной температуры плавно открывают вентиль режущего кислорода и наклоняют резак под углом 5. 15° в сторону, обратную направлению резки. Одновременно с этим начинают перемещение резака на пониженной скорости. После прожигания отверстия резак устанавливают перпендикулярно к поверхности листа.
При пробивке начального отверстия в листе кромка реза получается невысокого качества, поэтому место начала пробивки при механизированной резке располагают вне контура разрезаемой детали (при вырезке наружного контура — снаружи, при вырезке внутреннего контура — внутри).
Операции пробивки на машинах с числовым программным и фотокопировальным управлением выполняются автоматически. На машинах термической резки удается стабильно пробивать начальные отверстия в листовом прокате толщиной до 100 мм.
При резке проката большой толщины начальное отверстие получают засверловкой либо кислородно-копьевой резкой.
После начала резки и выхода резака на контур детали процесс резки протекает устойчиво при правильно выбранных технологических режимах. Для заданной скорости резки устанавливается определенная величина отставания, которая возрастает с увеличением скорости резки. Термином «отставание» пользуются для определения расстояния в направлении резки между осью сопла и точкой на нижней стороне разрезаемого листа, где выходит струя режущего кислорода (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Схема формирования отставания при газовой резке:
Vр — скорость резки; Δ — отставание
В большинстве случаев целесообразно уменьшить скорость резки, если при этом обеспечиваются точность вырезанной детали и такие качества поверхности резки, которые позволяют отказаться от дополнительной механической обработки. Если вырезаемые детали должны быть подвергнуты последующей механической обработке, поверхность реза может быть невысокого качества и скорость резки можно значительно увеличить.
На производительность и качество кислородной резки кроме скорости резки, давления и расхода режущего кислорода, расхода и соотношения газов подогревающего пламени влияют факторы, которые не всегда можно учесть в производственных условиях. К таким факторам относятся температура окружающей среды, качество металла и его поверхности, качество каналов мундштуков и др. Поэтому данные по режимам резки могут быть использованы с некоторыми поправками, вытекающими из производственных условий.
Для ручной разделительной резки могут быть приняты режимы, соответствующие третьему классу точности. В конце реза при замыкании контура детали скорость резки плавно понижают до 50 % оптимальной, что позволяет избежать появления перемычки в нижней части листа.
Одной из широко применяемых операций, выполняемых кислородной резкой, является снятие фасок под сварку. Кромка заданной конфигурации может быть получена при установке резаков по схемам, представленным на рис. 1.7 и 1.8.
Рис. 1.7. Схемы расположения резаков при подготовке кромок под V-образную разделку:
а — образование скоса сверху; б — образование скоса снизу; 1,2 — резаки; 1′, 2’ — точки расположения резаков; А — смещение резаков относительно друг друга
При подготовке кромок под V-образную разделку с образованием одностороннего скоса сверху (рис. 1.7, а) резак 1 выполняет вертикальный рез, резак 2, следующий за первым, — наклонный. Расстояние А зависит от толщины разрезаемого металла и должно быть достаточным для того, чтобы не происходило приваривания металла к нижней кромке реза. Недостаток этой схемы — сложное начало резки, потому что перед началом резки наклонным резаком необходимо остановить машину и выполнить подогрев металла. В результате остановки машины и повторного включения режущего кислорода вертикального резака в месте его остановки на поверхности реза образуется канавка глубиной до 2 мм.
При образовании одностороннего скоса снизу (рис. 1.7, б) струя режущего кислорода резака 2 сначала срезает небольшую толщину металла, идущего в отход, а затем резаком 1 выполняется резка наклонной кромки металла, предварительно нагретого вертикальным резаком. Преимущество такой схемы — увеличение скоростей резки, а также отсутствие необходимости в остановке машины перед началом резки кромки вертикальным резаком. Недостаток этой схемы — несколько меньшая чистота поверхности реза при обработке металла толщиной более 35 мм.
Подготовка кромок под Х-образную разделку осуществляется при одновременной работе трех резаков, при этом вертикальный резак образует притупление, наклонные резаки — фаски. На практике применяют две схемы работы резаков.
При работе по первой схеме (рис. 1.8, а) впереди перемещается вертикальный резак 1, за ним — резак 2, срезающий нижнюю фаску, следом — резак 3, обрабатывающий верхнюю фаску. Расстояние между осями резаков 1 и 2 должно быть как можно меньшим, чтобы металл, разрезаемый резаком 2, не успел остыть после резки резаком 1 и покрыться пленкой оксидов. В противном случае кислородная струя, ударяясь о застывшую пленку оксидов, отражается от нее и устремляется вниз по вертикальному резу. При такой схеме установки резаков производительность резки высокая и нет необходимости в остановке машины при врезании в металл резаков 2 и 3. Эта схема применяется преимущественно при прямолинейной резке проката.
Рнс. 1.8. Схемы расположения резаков при подготовке кромок под Х-образную разделку:
а — вертикальный резак впереди; б — вертикальный резак в центре; 1—3 — резаки; 2′ — 3′ — точки расположения резаков
При фигурной резке со скосом кромок под сварку применяют вторую схему (рис. 1.8, б), обеспечивающую более высокую точность вырезанных деталей. При резке со скосом кромок под сварку начало резки необходимо выполнять с кромки металла, так как пробить в листе начальное отверстие несколькими резаками не представляется возможным.
При вырезке внутренних контуров сначала центральным резаком 2 вырезается прямоугольное окно небольшого размера, и от него в дальнейшем начинается процесс резки.
Эффективность процесса кислородной резки зависит от точности вырезаемых заготовок и качества поверхности. Точность резки характеризуется совпадением размеров вырезаемых деталей с заданными размерами.
Качество поверхности реза определяется в соответствии с ГОСТ 14792—80 следующими показателями: отклонением поверхности реза от перпендикуляра к поверхности листа и шероховатостью поверхности реза. В зависимости от технологического назначения детали качество поверхности реза может быть высшее (класс 1), повышенное (класс 2) и обычное (класс 3).
Класс 1 соответствует наилучшим результатам, достигаемым в наиболее благоприятных условиях при точном соблюдении оптимальных режимов резки, применении оборудования высшего класса, высоком качестве изготовления мундштуков.
Класс 2 соответствует устойчивым результатам, получаемым на обычных серийно выпускаемых машинах в производственных условиях.
Класс 3 соответствует устойчивым производственным показателям, достигаемым на серийном оборудовании при режимах, обеспечивающих наилучшие экономические показатели процесса. В табл. 1.2 приведены предельные отклонения реза по неперпендикулярности и шероховатости для различных диапазонов толщин разрезаемого листового стального проката (ГОСТ 14792—80).
Таблица 1.2
Различная точность резки, т.е. совпадение размеров вырезанной детали с заданными, зависит от точности машины, точности изготовления копир-чертежей, состояния поставки металла (наличие внутренних напряжений в листовом прокате). Установлено три класса точности машин (ГОСТ 5614—74): первый относится к машинам, электромеханическая погрешность которых не превышает ±0,5 мм, второй — ±1 мм, третий — ±1,5 мм.
Точность размеров вырезанной заготовки, связанная с процессом резки (параметрами режущей струи, деформациями и т.п.), определяется ГОСТ 14792—80. Таким образом, размерная точность вырезаемых деталей должна укладываться в суммарный допуск точности машины и точности собственно резки.
Деформация при резке — одна из главных причин отклонения размеров вырезанных деталей от заданных. Деформация металла при резке возникает вследствие неравномерного нагрева металла до высокой температуры и его охлаждения с образованием пластических деформаций в зоне нагрева. Пластические деформации, возникающие по кромкам вырезаемых деталей, вызывают укорочение, изгиб деталей, а также потерю устойчивости заготовки (отклонение от плоскостности). Количественно деформации зависят от размеров вырезаемых заготовок, теплофизических и механических свойств листового металла, расположения деталей на листе, последовательности их резки, а также от технологических параметров процесса резки (скорости резки, расхода режущего кислорода и мощности подогревающего пламени, ширины реза, наличия шлака на кромках реза и т.п.).
Несмотря на большое число факторов, влияющих на величину деформации, можно дать общие рекомендации по повышению точности вырезаемых деталей. Прежде всего необходимо обращать особое внимание на расположение деталей на обрабатываемом стальном листе. В целях снижения деформаций при комплектовании раскроя необходимо избегать размещения на листе одних узких длинных деталей. Длинные детали следует компоновать на листе с короткими и размещать первые вдоль продольной кромки листа. Для уменьшения деформаций необходимо по возможности применять совмещенные резы, которые одновременно служат контурами двух рядом расположенных деталей.
При необходимости вырезки из листа различных по размерам деталей необходимо резку начинать с края листа и перемещаться вдоль его короткой стороны (рис. 1.9). Направление обхода контура выбирают с таким расчетом, чтобы в первую очередь обрабатывались кромки, примыкающие к металлу, идущему в отход. В последнюю очередь следует выполнять рез, отделяющий деталь от основной массы листа. В процессе резки жесткость обрези должна быть меньше жесткости вырезаемой детали, поэтому следует предусматривать разрезку отходов.
Рис. 1.9. Последовательность (1—10) вырезки деталей из листа
При вырезке деталей с отношением длины к ширине более 3 необходимы перемычки. В зависимости от величины допустимой деформации и толщины детали назначают число и длину перемычек. Как правило, перемычки должны находиться на обрабатываемом контуре детали с шагом 1. 3 м, их длина в зависимости от толщины металла составляет 15. 50 мм. Резку полос из листа необходимо выполнять несколькими резаками, что практически исключает искривление заготовок.
Для снижения деформации резку необходимо выполнять на максимальной скорости для данного класса качества реза с минимальной мощностью подогревающего пламени и минимальным в соответствии с требованиями к процессу расстоянием между торцом мундштука и поверхностью разрезаемого металла.
Можно уменьшить значения погрешностей размеров деталей путем применения рациональной конструкции стола, на котором выполняется резка. Конструкция стола должна обеспечивать жесткое крепление, чтобы противостоять деформации изгиба вырезаемых деталей и обрези. Во избежание смещения листа в процессе резки необходимо предусматривать возможность свободного перемещения обрези.