Подготовка металла к резке

Обновлено: 22.01.2025

Кислородной резке подвергаются только те металлы и сплавы, которые удовлетворяют следующим основным условиям.

1. Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Лучше всех металлов и сплавов этому требованию удовлетворяют низкоуглеродистые стали, температура воспламенения которых в кислороде — около 1300°С, а температура плавления — около 1500°С. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается повышением температуры воспламенения в кислороде с понижением температуры плавления. Поэтому с увеличением содержания углерода кислородная резка сталей ухудшается.

2. Температура плавления окислов металлов, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла, в противном случае тугоплавкие окислы не будут выдуваться струей режущего кислорода, что нарушит нормальный процесс резки. Этому условию не удовлетворяют высокохромистые стали и алюминий. При резке высокохромистых сталей образуются тугоплавкие окислы с температурой плавления 2000°С, а при резке алюминия — окисел с температурой плавления около 2050°С. Кислородная резка их невозможна без применения специальных флюсов.

3. Количество тепла, которое выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки. При резке стали около 70% тепла выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30% общего тепла поступает от подогревающего пламени резака.

4. Образующиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться из места реза.

5. Теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, так как тепло, сообщаемое подогревающим пламенем и нагретым шлаком, будет интенсивно отводиться от места реза, вследствие чего процесс резки будет неустойчивым и в любой момент может прерваться.

В момент начала газовой резки подогрев осуществляется только подогревающим пламенем. Кроме этого, подогревающее пламя на всем протяжении реза подогревает переднюю верхнюю кромку разрезаемого металла впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, обеспечивая тем самым непрерывность процесса резки. Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и химического состава разрезаемого металла и сплава.

Чем меньше толщина разрезаемой стали, тем большую роль играет подогревающее пламя. При резке сталей толщиной до 5 мм 80% общего количества тепла составляет тепло подогревающего пламени. С увеличением толщины разрезаемого металла роль подогревающего пламени в передаче тепла снижается. При резке сталей толщиной 25 мм подогревающее пламя передает металлу 29%, остальное тепло получается за счет реакций окисления железа. Максимальная температура пламени находится на расстоянии 2—3 мм от конца ядра, поэтому для наиболее эффективного нагрева расстояние от конца ядра до поверхности разрезаемого металла должно составлять 2—3 мм. Подогревающее пламя надо регулировать на несколько повышенное содержание кислорода, так как слегка окислительное пламя обеспечивает интенсивный нагрев и улучшает качество реза.

Сжигание металла и удаление продуктов сгорания из реза осуществляется струей режущего кислорода. Количество кислорода, проходящего через сопло мундштука, зависит от конструкции сопла, давления кислорода и скорости истечения струи. При газовой резке требуется определенное количество кислорода. Недостаток его приводит к неполному

сгоранию железа и неполному удалению окислов, а избыток кислорода охлаждает металл. Количество кислорода, необходимое для полного окисления разрезаемого металла, определяется количеством сжигаемого металла и средним расходом на его сжигание

Струя режущего кислорода должна вызывать непрерывное окисление по всей толщине разрезаемого металла, поэтому скорость перемещения резака должна соответствовать скорости окисления металла по всей толщине. Скорость окисления зависит от скорости истечения кислородной струи. Струя режущего кислорода должна обеспечивать равномерную ширину реза по всей толщине разрезаемого металла. Расход кислорода на выдувание образующихся в результате резки окислов из узкого реза должен быть большим, чем из широкого. Это происходит из-за того, что при узком резе происходит большая сцепляемость образующихся в процессе резки шлаков с кромками, а при увеличении ширины реза удаляемость шлаков облегчается.

Подготовка металла к резке

Подготовка поверхности металла к резке. Перед резкой поверхность разрезаемого металла должна быть тщательно очищена от окалины, ржавчины, краски и грязи. Для ручной резки достаточно очистить пламенем резака узкую полосу (не более 30–50 мм) и зачистить ее металлической щеткой. Перед механизированной резкой на стационарных машинах листы обычно правят на листоправильных вальцах и очищают всю поверхность либо химическим, либо механическим (дробеструйкой) способом.

Листы нужно укладывать горизонтально на опоры. Свободное пространство под листом должно быть равно половине толщины разрезаемого металла плюс 100 мм.

Разметка вырезанных деталей

Одной из наиболее важных и ответственных операций при изготовлении металлоконструкций является операция разметки.

При разметке обозначаются различными способами, например, центры сверления отверстий, линии будущих гибов металла, контуры чистовой обработки деталей, места сварных соединений, и т.п.

Существуют различные способы как ручной, так и механизированной разметки.

При изготовлении различных деталей из листового проката на современных машинах термической резки с ЧПУ, наиболее целесообразным является совмещение процесса плазменной резки с плазменной разметкой этих деталей.

Преимущества такого способа очевидны:

высокая точность позиционирования машины термической резки;

единая система координат позволяет легко задавать нужные контуры по программе, согласно конструкторской документации;

возможность использовать один инструмент для резки и разметки (нет необходимости «обнулять» систему координат при смене инструмента);

невысокие требования к состоянию поверхности металла (лист может иметь загрязненную или шероховатую поверхность, покрыт грунтом, иметь следы смазки).

Маркировка изделий подразумевает нанесение на их поверхность символьных обозначений, например, номер чертежа, номер партии, дата изготовления и т.п. Маркировка также может производиться с помощью плазменного процесса.

Положение резака и расстояние между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла при работе на ацетилене и газах-заменителях.

При работе на газах-заменителях ацетилена указанные расстояния между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла увеличивают на 30—40%. Основными показателями режима кислородной резки являются: мощность подогревающего пламени, давление режущего кислорода и скорость резки. Мощность подогревающею пламени характеризуется расходом горючего газа в единицу времени и зависит от толщины разрезаемого металла. Она должна обеспечивать быстрый подогрев металла в начале резки до температуры воспламенения и необходимый нагрев его в процессе резки. Для резки металла толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя.

Мощность подогревающего пламени, давление режущего кислорода и скорость резки

Основными показателями режима резки являются: мощность пламени, давление режущего кислорода и скорость резки. От их выбора во многом зависят производительность и качество резки.

Мощность пламени определяется толщиной разрезаемого металла, составом и состоянием стали (прокат или поковка). При ручной резке из-за неравномерности перемещения резака обычно приходится в 1,2-2 раза увеличивать мощность пламени по сравнению с машинной. При резке литья следует повышать мощность пламени в 3-4 раза, так как поверхность отливок, как правило, покрыта песком и пригаром.

Для резки стали толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя, а толщиной свыше 400 мм - подогревающее пламя с избытком ацетилена (науглероживающее) для увеличения длины факела и прогрева нижней части реза.

Давление режущего кислорода зависит от толщины разрезаемого металла, формы режущего сопла и чистоты кислорода. При повышении давления сверх нормативного скорость резки уменьшается, и качество поверхности реза ухудшается. Соответственно увеличивается расход кислорода.

Скорость резки должна соответствовать скорости окисления металла по толщине разрезаемого листа. Судить о правильном выборе скорости резки можно по следующим признакам. При замедленной скорости происходит оплавление верхних кромок разрезаемого листа и расплавленные шлаки (оксиды) вылетают из разреза в виде потока искр в направлении резки.

Слишком большая скорость характеризуется слабым вылетом пучка искр из разреза в сторону, обратную направлению резки, и значительным «отставанием» линий реза от вертикали. Возможно непрорезаение металла. При нормальной скорости резки поток искр и шлака с обратной стороны разрезаемого листа сравнительно небольшой и направлен почти параллельно кислородной струе.

Влияние содержания углерода и химического состава примесей в стали на процесс ее резки.

С увеличением содержания в стали углерода, а также различных примесей процесс резки усложняется. Влияние их на процесс резки приведено в табл. 52.

Технология дуговой резки.

Воздушно-дуговая резка заключается в расплавлении металла по линии реза электрической дугой и принудительном удалении сжатым воздухом образующегося под действием дуги расплава. Схема воздушно-дуговой резки представлена на рисунке.

Рисунок. Воздушно-дуговая резка и зажимы электрододержателя (справа)

Воздух подается вдоль неплавящегося электрода (обычно угольного или графитового) и в специальном электрододержателе. Электрическая дуга, как правило, горит на постоянном токе обратной полярности. Наилучшая производительность воздушно-дуговой резки достигается при диаметре электрода 6–12 мм, силе сварочного тока 300–1500А, напряжении на дуге 30–40В, давлении воздуха 4–7 кг/см2, расходе воздуха 20–30 м3/ч. Горение дуги отличается низкой устойчивостью, частыми обрывами.

Воздушно-дуговая резка тем эффективнее, чем меньше скорость износа электрода. Поэтому целесообразно использовать электроды, покрытые защитно-разгружающим слоем из меди или композиции на основе алюминия.

Качество поверхности реза и прилегающего к ней металла невысокое. В поверхностном слое и на кромках глубиной 0,1–0,3 мм может наблюдаться повышение содержания углерода, в связи с чем могут появляться трещины. Для уменьшения науглероживания необходимо по возможности не касаться электродом раскаленного металла. После воздушно-дуговой резки необходимо выполнять тщательную зачистку поверхностей щеткой до металлического блеска и производить осмотр для установления отсутствия поверхностных дефектов.

Воздушно-дуговая резка обычно используется для поверхностной обработки (строжки) или в качестве разделительной резки в лом сталей, алюминия, меди, титана.

Кислородно-дуговая резка

При кислородно-дуговой резке дуга горит между плавящимся электродом и разрезаемым металлом. Сварочный электрод трубчатый и по каналу внутри электрода подается режущий кислород. Дуга обеспечивает нагрев металла, а кислород, интенсивно окисляя железо, обеспечивает его сгорание и выдувание из зоны реза (см. рисунок).

Рисунок. Схема кислородно-дуговой резки

Широкое распространение кислородно-дуговая резка получила для резки металла под водой. Используются два вида электродов: стальной трубчатый и карборундовый. Стальной электрод имеет диаметр 5–6 мм, внутренний канал диаметром 1,5–2 мм. Длина электрода 350–400 мм. Время горения такого электрода – 1 минута.

Электроды из карборунда получили название керамических (см. рисунок). Он имеет длину 250 мм, время горения составляет около 15 мин. Керамические электроды имеют большой диаметр: 15–18 мм.

Рисунок. Сечение электродов для кислородно-дуговой резки:

А - стальной трубчатый электрод;

Б - керамический (карборундовый) электрод.

(1 – металлическая оболочка; 2 – покрытие; 3 – стальная трубка; 4 – канал для кислорода; 5 – водонепроницаемое покрытие; 6 – карборундовый стержень)

Держатели электродов имеют специальную конструкцию, обеспечивающую подвод кислорода к электроду, его открытие и закрытие, высокие электроизоляционные свойства.

Кислородно-дуговую резку применяют для резки черных и цветных металлов толщиной до 120 мм, на глубинах до 100 м. Сила тока 200–350А, давление кислорода 3–10 бар (в зависимости от толщины).

Возможна полуавтоматическая кислородно-дуговая резка. В этом случае проволока обдувается кислородом концентрично.

Плазменная резка

Плазменная резка заключается в проплавлении разрезаемого металла за счет теплоты, генерируемой сжатой плазменной дугой, и интенсивном удалении расплава плазменной струей.

PAC – Plasma Arc Cutting – резка плазменной дугой

Технология плазменной резки

Плазма представляет собой ионизированный газ с высокой температурой, способный проводить электрический ток. Плазменная дуга получается из обычной в специальном устройстве – плазмотроне – в результате ее сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа. Различают две схемы:

- плазменно-дуговая резка и

- резка плазменной струей.

Рисунок. Схемы плазменной резки

При плазменно-дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.

При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания.

Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется реже и преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.

Более подробная схема плазмотрона для плазменно-дуговой резки приведена на рисунке ниже.

Рисунок. Схема режущего плазмотрона

В корпусе плазмотрона находится цилиндрическая дуговая камера небольшого диаметра с выходным каналом, формирующим сжатую плазменную дугу. Электрод обычно расположен в тыльной стороне дуговой камеры. Непосредственное возбуждение плазмогенерирующей дуги между электродом и разрезаемым металлом, как правило, затруднительно. Поэтому вначале между электродом и наконечником плазмотрона зажигается дежурная дуга. Затем она выдувается из сопла, и при касании изделия ее факелом возникает рабочая режущая дуга, а дежурная дуга отключается.

Столб дуги заполняет формирующий канал. В дуговую камеру подается плазмообразующий газ. Он нагревается дугой, ионизируется и за счет теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз, что заставляет его истекать из сопла плазмотрона со скоростью до 2–3 км/c и больше. Температура в плазменной дуге может достигать 25000–30000°С.

Фото. Плазменная резка металла

Электроды для плазменной резки изготавливают из меди, гафния, вольфрама (активированного иттрием, лантаном или торием) и других материалов.

Фото. Сопла (в разрезе) для плазменной резки – медное (слева) и медное с вольфрамовой вставкой компании Thermacut (справа)

Количество тепла, необходимое для выплавления реза (эффективная тепловая мощность qр), поступает из столба плазменной дуги и определяется выражением:

где Vр – скорость резки (см/с);

F – площадь поперечного сечения зоны выплавляемого металла (см2);

γ – плотность металла (г/см3);

с – теплоемкость металла, Дж/(г·°С);

Тпл – температура плавления металла (°С);

T0 – температура металла до начала резки (°С);

q – скрытая теплота плавления (°С).

Произведение Vр·F·γ определяет массу выплавляемого металла за единицу времени (г/с). Для заданной толщины металла имеется определенное числовое значение эффективной тепловой мощности qр, ниже которого процесс резки невозможен.

Скорость потока плазмы, удаляющего расплавленный металл, возрастает с увеличением расхода плазмообразующего газа и силы тока и уменьшается с увеличением диаметра сопла плазмотрона. Она может достигать около 800 м/с при силе тока 250А.

Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем.
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона.
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента.
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления.
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию.

Слесарная рубка металла

Одним из методов подготовки детали к чистовой обработке является рубка металла. Она относится к слесарным операциям. Её применение позволяет решить следующие задачи:

удалить оставшийся слой или части металла с поверхности заготовки;
устранить образовавшиеся кромки на краях детали после ковки и литья;
разделить металлический прокат на более мелкие части;
вырубить отверстия в металлических изделиях;
прорубить канавки различного назначения.

В справочной литературе описывающей слесарное дело подробно приводятся задачи, решаемые этой операцией и способы её проведения. Большое назначение слесарной рубки определяет её широкое применение в металлообработке и машиностроении. Она позволяет быстро и качественно разделить заготовки по заданным размерам.

Способы рубки металла

Технология слесарной рубки металла подразделяется на следующие виды:

по характеру решаемых задач (вырубка деталей по заданной форме, отделение части металла необходимого размера, вырубание канавок);
способу операции (ручную или механизированную);
методу фиксации;
направлению рубочного действия (вертикальное или горизонтальное).

Все виды рубки металла могут осуществляться как вручную, так и механически. Это определяется требуемым качеством получаемого изделия, количеством (производительностью), техническими возможностями (наличием ручного или механического инструмента).

При ручной рубке используются следующие способы: вертикальный или горизонтальный. Выбор способа зависит от возможности закрепления металла.

Она может зажиматься в тисках (если позволяют размеры и масса). Если это невозможно, заготовку располагают на наковальне или металлической плите. Горизонтальную операцию целесообразно производить с использованием слесарных тисков.

При ручной рубке выделяют три способа нанесения удара молотком. Это — кистевой, локтевой и плечевой удар. От силы удара зависит скорость проведения операции и качество получаемого края детали. На силу удара влияет масса ударной части молотка, длины ручки.

В оборудованных мастерских и на металлообрабатывающих предприятиях применяют различные виды механизированных способов рубки и резки металлических заготовок. К этим способам относятся:

вырубка с помощью пресса или молота;
рубка и резка с помощью гильотины;
применения специальных станков.

В основу механизированных видов положены, механические, гидравлические или электрические принципы приведения в действие режущего инструмента.

Применяемое оборудование и инструменты

Этот перечень зависит от способа проведения работ. Ручная рубка осуществляется с применением:

режущего инструмента (зубила, крейцмейсель и так далее); (его выбирают по весу и длине ручки); ;
металлической подложки; .

Слесарное зубило конструктивно состоит из трёх основных частей: ударной, средней (держателя) и режущей (рабочей). Форма режущей части у каждого разная и зависит от решаемой задачи. Зубилом производят стандартную операцию рубки. Крейцмейсель обладает более узкой режущей кромкой. Канавочник предназначен для вырубания канавок, поэтому его режущая часть выполнена в форме полукруга. Бородок изготавливают из круглого металлического стержня, и имеет рабочую часть в форме окружности заточенной по периметру. С его помощью производят вырубку отверстий в листовом металле. Все ударные инструменты изготавливаются из прочной инструментальной стали.

Основными параметрами этих инструментов являются геометрические размеры, углы заточки режущей части. Для нанесения удара по верхней (ударной) части зубила применяется слесарный молоток. Они отличаются формой бойка (круглая или квадратная), методом крепления ручки, общим весом.

Вырубка небольших деталей, отверстий, отдельных частей производится с помощью крепёжного оборудования или на стальных подложках. Для надёжности крепления эта операция производится в тисках.

В качестве инструмента для разметки применяют различные слесарные линейки, угольники, разметочные штангенциркули, малки. Для нанесения отметок применяют: керны (различной модификации), чертилки с разной формой наконечников, карандаши. Применяемые инструменты изготовлены по разработанным стандартам

На промышленных предприятиях инструментом для рубки металла являются специальные станки. К ним относятся:

гильотины;
прессы (гидравлические и механические);
пресс-ножницы;
угловысечные станки.

Они обладают высокой производительностью и позволяют проводить рубку даже очень толстого металла.

Гидравлическая гильотина управляется электронным блоком. С его помощью задают параметры будущей операции. Устанавливают вид металла, угол среза, величину давления на нож, скорость резания. Кроме гильотины для решения этих задач применяют так называемые комбинированные агрегаты. К ним относятся режущие станки (пресс-ножницы) и узкоспециальные (угловысечные станки, прессы и штампы). Пресс-ножницы применяются для рубки листов и полос металла, фасонного и сортового проката. Они хорошо справляются с профильным металлом, например, швеллер, двутавровый прокат, квадрат. С их помощью получают ровные отверстия и различной формы пазы.

Угловысечные станки позволяют проводить угловую вырубку металлических изделий практически любой толщины. Высокой точности рубки добиваются благодаря наличию шкалы, позволяющей точно опускать инструмент в требуемое место и правильно заточенного набора зубил.

Прессы и штампы решают аналогичные задачи. В них применяют механические, гидравлические, пневматические и электрические приводы.

Ручной метод рубки металла

Приёмы слесарной рубки определяют последовательность действий :

закрепление заготовки в тисках, если это невозможно её укладывают на наковальню;
зубило устанавливают в начало линии разметки;
сначала молотком наносят предварительные не сильные удары для выделения контура намеченной линии отсечения;
затем вдоль этой линии перемещают режущий инструмент, по которому наносятся сильные удары;
после завершения наполовину прорубленную заготовку переворачивают;
с обратной стороны повторяют такие действия, до полного отсечения.

При работе с полосовым металлом используют горизонтальный способ. Правила работ заключаются в следующем:

режущей кромке зубила при затачивании задают определённую кривизну;
начинают проводить операцию с дальней кромки постепенно приближаясь к передней отметке;
при вырубании заготовок по установленному шаблону, следует предусмотреть припуск.

Во время ручной операции высока вероятность порчи заготовки или появления различных дефектов. Чтобы избежать этого, необходимо:

обеспечить прочную фиксацию заготовки;
соблюдать угол наклона зубила (оно должно быть равно 30 градусов);
аккуратно размечать линию отреза (выруба);
рекомендуется перед началом работы снять фаски у заготовки;
частота наносимых уларов должна быть равномерной с одинаковым усилием.

Эти рекомендации особенно необходимо соблюдать, когда производится рубка металлов профиля ПЗО.

Рубка металла гильотиной

На металлообрабатывающих, машиностроительных предприятиях, крупных мастерских применяется механизированная рубка металла. Наиболее распространённой является рубка с применением различных гильотин. Механизация рубки позволяет повысить качество рубленого края, осуществлять вырубку более толстого металла, увеличить скорость получения готовой заготовки.

Гильотины применяются для рубки листового металла различной толщины. Техника рубки достаточно проста. Гильотина имеет специальный нож, который под давлением опускается на лист металла, разрубая его по нанесённой разметке. Для создания требуемого усилия применяют механическую, гидравлическую или электромеханическую системы. В этом случае металлическая полоса стальная подвергается воздействию ножа, который реализует вертикальный способ рубки. В этом случае специальное устройство — рольганг — подаёт металлическую заготовку на заданную длину. Фиксирующее устройство осуществляет захват и удержание заготовки в требуемом положении. На место рубки под давлением опускается нож, который осуществляет эту операцию ровно по линии разметки.

Создание необходимого краткосрочного давления на лист металла позволяет произвести точную рубку по сделанной отметке и обеспечить высокое качество результата. Гильотинная резка обладает следующими преимуществами:

получить ровный край на срезе;
отсутствуют зазубрины и заусенцы;
не происходит серповидных откосов на протяжении всей длины кромки;
не бывает неравномерных скосов.

Кроме технических преимуществ, применение гильотины позволяет снизить себестоимость каждой детали и повысить производительность труда на этой операции.

Особенно важным является обстоятельство, что при такой резке удаётся повысить безопасность проведения операции.

Современные гильотины – это станки, оснащённые современными электронными блоками управления. Они способны задавать необходимые параметры перед проведением операции рубки.

Поэтому можно выбрать марку металла, требуемый угол среза, параметры проводимой операции (мощность, скорость, периодичность).

Возможные дефекты

При проведении этой операции всегда проявляются определённые дефекты. К основным дефектам относятся:

обрубленная кромка получается не прямолинейной;
не сохраняется параллельность обеих кромок детали;
край детали получается рваным с заусенцами и большой шероховатостью.

Каждый из проявившихся дефектов имеет свои индивидуальные причины. Первый дефект всегда проявляется при слабой фиксации обрабатываемой детали. Особенно этот дефект проявляется, если проводится процесс рубки на металлической станине без фиксации детали. Проявление этих дефектов вызвано следующими причинами:

деталь не достаточно надёжно закреплена;
произошло смещение нанесённой маркировки;
процесс производился ударами, превышающими необходимую силу;

Для их устранения необходимо выполнять не сложные правила:

Проверить прочность закрепления заготовки;
Соблюдать точность расположения детали относительно нанесённой маркировки;
Проверить параметры заточки инструмента.

При прорубании канавок, кроме перечисленных дефектов, могут появляться и другие. К ним относятся:

рваные кромки канавки;
глубина канавки разная по длине;
сколы на конце канавки;

Чтобы предотвратить появление перечисленных дефектов необходимо соблюдать методики установленные инструкциями по применению конкретного оборудования и принятыми стандартами. Перед проведением операции осуществляется подготовка рубке самой заготовки, режущего инструмента и используемого станка.

При соблюдении правил подготовки и проведении операций рубки и вырубки получается ровный край, без дефектов и сколов.

Техника кислородной резки

Перед резкой поверхность разрезаемого металла должна быть тщательно очищена от ржавчины, окалины, масла, краски и грязи. Для ручной резки иногда достаточно очистить подогревающем пламенем резака, места реза - узкой полосой (не более 30-50 мм) с последующей зачисткой металлической щеткой. Перед механизированной резкой на стационарных машинах, листы обычно правят на листоправильных вальцах и очищают всю поверхность механическим путем (дробеструйная обработка), реже химическим путем. Правка листа помимо того, что облегчает работу блоков резки (поддержание высоты резака над поверхностью листа), еще снижает внутренние напряжения в листе, что в свою очередь снижает тепловые деформации.

Листы должны укладываться горизонтально на опоры. Величина свободного пространства под листом должна равняться половине толщины листа плюс 100 мм.

II. Положение и перемещение резака в процессе резки

Перед началом резки подогревающее пламя устанавливается на край разрезаемого металла для нагрева кромки до температуры воспламенения стали (ярко малиновый цвет - т.е. около 1350°С), после чего открывается вентиль режущего кислорода. При машинной резке эта операция, как правило, автоматизирована.

Положение резака в начале резки зависит от толщины разрезаемой стали. При резке листовой стали толщиной до 50 мм, резак в начале процесса устанавливается вертикально, а при большей толщине к поверхности торца листа. Затем его наклоняют на 20-30° в сторону, обратную движению резака.

Такое расположение способствует лучшему прогреву металла по толщине и повышению производительности резки. Оно может быть использовано при ручной и машинной прямолинейной резке, но при вырезке фигурных деталей положение резака должно быть строго перпендикулярным к поверхности разрезаемого металла. При резке заготовок круглого сечения, начало резки производится с увеличением угла атаки пламени и с постепенным уменьшением угла атаки, до перпендикулярного расположения резака в середине реза.

Для облегчения начала резки и ускорения прогрева металла, до воспламенения целесообразно делать зарубку зубилом в начальной точке реза.

III. Пробивка отверстий и вырезка внутреннего контура

При небольшой толщине металла (до 20 мм) и выполнении резки вручную, пробивка отверстий внутри контура листа производится резаком. После предварительного нагрева металла до температуры воспламенения металла, подогревающее пламя на короткое время выключается и включается пуск режущего кислорода плавным открыванием вентиля на резаке, после чего подогревающее пламя вновь зажигается в раскаленном металле.

Такая техника пробивки отверстий исключает возможность возникновения хлопков и обратных ударов. При толщине металла свыше 150 мм (при ручной резке внутреннего контура) первоначальное отверстие сверлится.

При машинной резке пробивка отверстий производится на толщинах до 120 мм. Для этого после нагрева металла в месте пробивки до температуры воспламенения, резак автоматически приподнимается и давление режущего кислорода постепенно поднимается до необходимого, затем резак автоматически опускается. Это делается для того, чтобы брызги металла не попадали на торец резака и уменьшалась вероятность хлопков и обратных ударов. Отверстие как правило пробивается вблизи внутреннего контура и рез плавно выходит на контур.

Машинная вырезка внутреннего контура с одновременным снятием фасок, возможна лишь при минимальных размерах отверстия 350Х350 мм (или минимальном диаметре 350 мм).

IV. Расстояние от торца мундштука до металла

Расстояние от торца мундштука до разрезаемого металла, следует поддерживать постоянным в процессе резки и оно должно быть не менее 2 мм.

При ручной резке для этой цели можно применять специальное приспособление в виде тележки прикрепленной к головке резака. Для более сложных работ эффективно применяют шестиосевые роботы, которые выполняют резку объемных деталей и других сложных фигур, которые не вырезать вручную или применяя портальную машину.

При резке стали толщиной свыше 100 мм и при использовании газов-заменителей ацетилена, высоту резака над металлом несколько увеличивают во избежание перегрева мундштука.

Газокислородная резка

Сущность процесса заключается в сгорании металла в струе химически чистого кислорода, с последующим удалением этой струёй продуктов окисления из зоны реза (выдуывом).

Условия для газовой резки

Температура плавления металла должна быть выше температуры его воспламенения в кислороде. (Для Ст.З температура плавления −1539°С, а температура воспламенения — 1100-1200°С.) Углерод заметно снижает температуру плавления. Поэтому высокоуглеродистые стали и чугуны резать обычным резаком невозможно.
Температура плавления металла должна быть выше температуры плавления его окислов. Иначе пленка окислов будет препятствовать доступу кислорода к металлу и горения (резки) не будет. (Окисел хрома имеет температуру плавления 2270°С, а температура плавления для Ст.З −1539°С).
Окислы, образующиеся при резке должны быть достаточно жидко-текучими. При их избытке они налипают на кромки реза, и удалить их очень трудно (Окислы кремния, хрома и др. обладают высокой вязкостью). И можно потратить очень много времени причем малорезультативно на их удаление.
Металл должен плохо проводить тепло, иначе тепла от пламени не хватит, чтобы нагреть кромку перед началом резки.

Качество резки

На качество резки влияет:

расход кислорода. Недостаток кислорода приводит к неполному окислению металла и не интенсивному удалению окислов; а избыток — к охлаждению и выносу тепла из зоны резки.
чистота кислорода. Снижение чистоты влияет на качество кромок реза; Чем ниже чистота, тем больше налипает трудноотделимого шлака на нижней кромке реза.
мощность подогревающего пламени; В зависимости от состава смеси пламя бывает окислительным, нормальным и науглероживающим. Окислительное — для резки стали толщиной 3–8 мм. Нормальное — для толщин 10–100 мм. Науглероживающее — для больших толщин.
общая длина пламени должна быть больше толщины разрезаемого металла.

Скорость резки

При малой скорости — оплавляются кромки, при большой скорости — неразрезание металла из-за отставания кислородной струи.

Правильность выбора скорости можно определите визуально по направлению пучка искр, выходящих из нижней стороны реза (см. рис).

Подготовка к резке металла

Весь металл, поступающий на ручную резку, должен быть тщательно очищен от окалины, ржавчины, краски, масел, благи и других загрязнений, которые могут привести к снижению скорости резки и ухудшению качества обработки кромок.

Под воздействием пламени некоторые загрязнения выгорают, образуя газообразные продукты, которые засасываются в зону реза, смешиваются с кислородом и ухудшают условия сгорания металла. Загрязнения на нижней кромке реза разогреваются до высоких температур и способствуют налипанию шлака.

Подготовка оборудования для резки

Обрабатываемый металл уложите в удобное положение, предпочтение отдается всегда нижнему.

При необходимости резку можно проводить во всех положениях.

Для того чтобы расплавленный шлак свободно вытекал из зоны реза, под разогреваемым листом должно быть свободное пространство

де S — толщина разрезаемого металла, мм;

В зависимости от толщины разрезаемого металла установите необходимые внутренний и наружный мундштуки.

Перед тем как зажечь резак

Убедитесь в исправности оборудования и проверьте:

а) герметичность присоединения рукавов, всех разъемных и паяных соединений;

б) убедитесь в наличии инжекции.

Осмотр резака

Осмотр резака на примере Р1 «ДОНМЕТ» 150П

Внимание! В случае появления непрерывных хлопков или обратного удара, быстро закрыть вентили горючего газа, затем кислорода и охладить резак. После возникновения обратного удара прочистить и продуть инжектор, смесительную камеру и мундштуки, подтянуть мундштуки и гайки, проверить герметичность резака.

Продолжать работы в случае возникновения обратного удара пламени; при невозможности регулировки состава пламени по горючему газу или выявления неисправности аппаратуры, приборов и защитных средств, нарушения крепления баллонов.
Держать во время работы рукава на плечах, ногах, под мышками или обмотанными вокруг пояса.
Перемещаться с зажженным пламенем резака. Выполнять резку сосудов, находящихся под давлением или содержащим легко воспламеняющиеся и взрывчатые вещества.
Оставлять резак с зажженным пламенем при вынужденном прекращении работ или удалении рабочего от рабочего места.

Резка металла

Для того чтобы получить качественный рез, выполните порядок действий, указанный на рисунке.

Подготовка металла под сварку

Подготовка деталей к сварке - первый необходимый этап сварочного процесса. Можно применять дорогое оборудование, соблюдать все правила технологии, но, если на металлических поверхностях останутся лишние частицы, ржавчина, пятно масла, то это приведет к образованию дефектов. Подготовка сварного соединения включает в себя также разделку кромок, разметку поверхностей и их надежную фиксацию.

Необходимо помнить, что проще выполнить подготовку к сварке, чем потом решать трудоемкую задачу по ее переделке, которая к тому же не всегда является успешной.

Правка

При хранении и транспортировке части будущего сварного соединения могут потерять свою форму. К искажениям относятся:

вмятины;
выпучивания;
коробление;
волнистость;
искривления.

Исправляют металл в холодном виде и при нагревании. Исправления нагретого металла проходят легче. Выполнять правку можно машинным способом и вручную. Машинный способ применяют в промышленности. Ручную правку удобно проводить, используя наковальню. Подходит и стальная или чугунная плиты большой толщины.

Для осуществления процесса правки необходимо подготовить слесарный инструмент. Возвращать исходную форму, прежде всего, можно при помощи молотка. Однако, подойдет не любой, а изготовленный из мягкого материала. В некоторых случаях можно использовать даже резиновый. Форма бойка предпочтительно круглая - квадратная оставит на металле следы. Поверхность бойка должна быть отполированной. Кроме молотка можно использовать деревянную или металлическую гладилку.

Выпуклость и волнообразность исправляют, ударяя по краям и постепенно двигаясь к центру. По мере приближения к центральной части ударяют чаще, но силу ударов уменьшают. Для корректировки тонких изделий целесообразно применять бруски-гладилки. Правка закаленного металла осуществляется рихтованным молотком.

Разметка

Подготовка металла под сварку включает в себя приведение в соответствие размеров деталей с указанными в чертежах. Прежде, чем приступать к резке, необходимо их разметить. Для разметки применяется острый предмет, мел, ручка, тонкий фломастер, карандаш. Из инструментов также понадобятся линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль. При крупном производстве используются шаблоны.

Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.

Резка

Это является одним из самых важных этапов подготовки к металлу к сварке. Отрезанный в сторону уменьшения металлический элемент можно сразу отнести к браку. Хорошо еще, если существует возможность использовать его для других целей. Не слишком удачно, если требуется корректировка в несколько миллиметров, поскольку выполнить такой процесс достаточно трудно.

Инструменты для разрезания:

ножницы по металлу;
гильотина;
болгарка.

Для толстых деталей можно использовать сварку. Для этого надо расплавить деталь, а потом удалять металл, чтобы получался не шов, а сквозное отверстие. Если двигаться по намеченной линии, получится разрез, хотя и не слишком аккуратный. Термическая резка применима для деталей различной конфигурации. Находят широкое применение дуговая сварка, кислородный резак.

В промышленном производстве применяют отрезные станки.

Зачистка

Подготовка металла к сварке включает его зачистку. Невыполнение этого этапа приведет к образованию дефектов. Даже небольшие частички грязи могут вызвать растрескивание детали, появление в структуре сварного шва пор, возникновению в металле очагов напряжения.

Очищение металлических поверхностей - это самый легкий подготовительный процесс, но очень важный. Особо сложных инструментов при этом не потребуется. Применяются щетки из металла, болгарки. На производстве к этому процессу подходят более серьезно и используют дробеструйные и пескоструйные аппараты.

Не следует забывать о необходимости удаления ржавчины, а также оксидной пленки, образование которой получается при контакте металла с кислородом воздуха. Для удаления следов краски и масляных пятен деталь небольшого размера можно погрузить в емкость с растворителем. Металлическую поверхность перед сваркой необходимо просушить.

Подготовка кромок

Для улучшения условий сварочного процесса производится обработка кромок изделия. Особенно это важно при сваривании толстых изделий. Подготовка кромок под сварку может производиться термическим и химическим способами. Результатом обработки является приобретение формы, способствующей лучшему соединению деталей. Разделка увеличивает ширину шва.

В промышленности используются фрезерные станки, специальные кромкострогальные, пневматические зубила, пламенная резка. Более простые варианты - шлифовка и вырубка. Для механической разделки применяют ножницы по металлу, болгарку, зубило, напильник. Главными параметрами являются скос, угол разделки, ширина зазора, величина притупления. Скос образуется при снятии под углом или закруглением части металла.

Если сварка производится под углом, то разделку кромок можно проводить только при толщине деталей больше 3 см. Важную роль наличие скоса играет, когда свариваются детали разной толщины. Иногда приходится прибегать к притуплению кромок. Это целесообразно, если они имеют на конце острую форму. Иначе это может вызвать образование прожогов, деформацию шва, создание дополнительного напряжения, уменьшение прочности соединения.

Разделки бывают только с одной стороны или двухсторонними. Различные типы скосов используют для разных соединений:

Односторонний скос одной или обеих кромок имеет вид буквы "V". Применяется в большом диапазоне толщин. Является наиболее популярным. При разделке обеих кромок угол составляет 60 градусов, а только одной - 50.
Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву "X". Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол - 60 градусов.
Скос в виде буквы "U" выполняется с одной стороны. Такую криволинейную форму используют для металлов с толщиной 20-60 мм. Для начинающих способ является сложным.
Скос в виде буквы "К" применяют редко. В этом случае для одной из кромок делают двухсторонний скос, а для второй - односторонний.

Обозначение на чертежах скоса "β", а угла раскрытия "α". Скос не должен иметь перепадов. Для контроля разделки могут применяться шаблоны.

Отдельный вариант - подготовка кромок под сварку труб. При этом процессе необходимо осуществлять контроль перпендикулярности торца трубы к ее оси. Требования изложены в нормативном документе РД 153-34.1-003-01. Общий угол раскрытия, образованный двумя круговыми кромками обеих труб - 60-70 градусов. Притупление делают на размере 2-2,5 мм.

Подготовка труб к сварке предполагает градацию согласно толщине стенок свариваемых труб. При небольшой величине применяются скосы, имеющие V-образную или X-образную форму. При более значительной толщине делают U-образный скос.

Подготовка труб под сварку предполагает также выбраковку. Сваривание недопустимо, если разница внутренних диаметров приготовленных для сваривания труб составляет более 3 мм. Если торцы имеют механические дефекты, то их подрезают.

Гибка

Подготовительно-сварочные работы включают при необходимости гибку металлов. Если детали имеют форму листов или полос, то находят применение листогибочные машины. Детали с профилем сгибают с помощью специальных прессов.

Если необходимо сделать сгибание небольшого диаметра, а также при большой толщине, то рекомендуется предварительный нагрев. Это сделает металл более податливым и усилий потребуется меньше.

Фиксация

Подготовка деталей под сварку включает их надежную фиксацию друг с другом. Это обеспечит правильное положение при сварке и убережет от их сдвига. Методом, гарантирующим надежную фиксацию, служит выполнение прихваток. Под этим понимаются небольшие швы, выполненные поперек соединения деталей.

Размер их сечения имеет ограничение - оно не должно превышать половины ширины шва. Длина каждой прихватки не более 2 см. Сборка трубопроводов предполагает выполнение более длинных прихваток. Расстояние между ними составляет от 10 до 80 см в зависимости от длины шва. Величина шага зависит также от толщины материалов. Для коротких швов применятся точечное соединение на их краях. Высота прихваток не должна быть слишком большой.

Маленькие швы предотвращают смещение деталей в соединениях, сохраняют постоянство величины зазора между ними и придают конструкции дополнительную жесткость. Особенно это важно для крупных соединений. Прихватки выполняются за один проход.

Прихватки делятся на временные, которые после выполнения сварочного шва удаляют, и те, которые остаются. Выполняют их на оборотной стороне соединения. Перед началом процесса необходимо сделать такую же очистку поверхностей, как и для выполнения основного шва.

Сборка изделий

Подготовка поверхности металла под сварку заканчивается их сборкой. Точность взаимного расположения будет влиять на качество соединения. Перед началом сборки проверяют все детали на соответствие их размеров требованиям чертежей. Для сборки могут использоваться шаблоны, а при серийном производстве используются кондукторы, которые облегчают процесс сборки.

Сборка под сварку проводится на специальных стендах. Допускается применение подпорок и струбцин. По мере формирования шва их убирают.

Подготовка оборудования

Помимо приведения в порядок металлических поверхностей необходимо позаботиться об оборудовании для сварки. Подготовка к работе сварочного полуавтомата или других аппаратов заключается в проверке их работоспособности и установке выбранных режимов.

Интересное видео

Читайте также: