Газовая сварка - Условия

Подробности

Опубликовано 25.05.2012 15:52

Просмотров: 24191

Для обеспечения нормального процесса резки должны быть выполнены следующие условия:

1. Источник теплоты должен иметь необходимую мощность, чтобы обеспечить нагрев металла до требуемой температуры реакции сгорания металла, а количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла в кислородной струе, должно быть достаточным для поддержания непрерывного процесса резки.

2. Температура плавления металла должна быть выше температуры его окисления (горения) в кислороде, иначе металл при нагреве будет плавиться и принудительно удаляться из разреза без характерного для процесса резки окисления, являющегося главным источником теплоты.

3. Температура плавления металла должна быть выше температуры плавления образующихся в процессе резки окислов, иначе тугоплавкие окислы изолируют металл от контакта с кислородом и затруднят процесс резки.

4. Образующиеся окислы и шлак должны быть жидкотекучими и легко выдуваться струей режущего кислорода, иначе контакт кислорода с жидким металлом будет замедлен или вовсе невозможен. Всем перечисленным условиям удовлетворяет углеродистая сталь, поэтому ее можно резать кислородом.

Первому условию при газовой резке не удовлетворяет медь в связи с ее высокой теплопроводностью, сильно затрудняющей начало процесса резки, и низким тепловыделением при окислении. Поэтому мощности газовых резаков недостаточно для резки меди, и медь можно резать, применяя более мощный тепловой источник — электрическую дугу. Второму и четвертому условию не удовлетворяет чугун. По мере повышения содержания углерода в железе процесс резки значительно ухудшается из-за снижения температуры плавления и повышения температуры воспламенения. Чугун, содержащий более 1,7% углерода, кислородной резкой не обрабатывается. Кроме того, вязкость шлака значительно возрастает при увеличении содержания кремния, который обязательно содержится в чугуне, что также является одной из причин невозможности вести кислородную резку чугуна. Третье условие не удовлетворяется при резке алюминия, магния и их сплавов, а также сталей с большим содержанием хрома и никеля. При нагревании этих сплавов в процессе резки на их поверхности образуется пленка тугоплавкого окисла, препятствующая поступлению кислорода к неокисленному металлу. Основные параметры кислородной разделительной резки: характеристики подогревающего пламени — мощность, горючий газ, соотношение смеси горючего газа и кислорода; характеристики струи режущего кислорода — давление, расход, форма, чистота, скорость резки. Подогревающее пламя имеет при резке нейтральный характер (0=1,1 для ацетилена, (3=3,5 для пропан-бутановой смеси). Мощность подогревающего пламени увеличивают с увеличением толщины разрезаемого металла. Режимы ручной резки листового проката приведены в табл. 5, машинной — в табл. 6. Качество кислородной резки. Качество резки характеризуется точностью траектории и качеством поверхности реза. Наименьшие отклонения траектории (линии) реза от заданной получаются при резке на машинах с программным, фотоэлектронным и электромагнитным управлением, наибольшие — при ручной резке без направляющих приспособлений. Величина отклонений зависит от длины, толщины, состояния поверхности листа, формы вырезаемой заготовки, квалификации резчика.

Качество реза характеризуется неперпендикулярностью и шероховатостью его поверхности, равномерностью ширины реза, наличием подплавления верхней кромки и грата на нижней кромке (рис. 37, а). Неперпендикулярность поверхности реза образуется при изменении угла наклона резака к поверхности листа, а также от расширения режущей струи кислорода при выходе ее из реза. Шероховатость поверхности реза определяется количеством и глубиной бороздок, оставляемых режущей струей кислорода (рис. 37, в). Бороздки имеют обычно криволинейное очертание из-за отставания А от оси мундштука режущей струи кислорода (рис. 37, б). Чем больше толщина металла, меньше чистота кислорода, тем больше отставание". Обычно отставание составляет от 1 до 15 мм при прямолинейной резке листов толщины от 5 до 200 мм. Глубина бороздок зависит от давления кислорода, скорости резки, равномерности перемещения резака и состава горючего. Величина оплавления кромок находится в прямой зависимости от мощности подогревающего пламени и в обратной — от скорости резки. ГОСТ 14792—80 устанавливает три класса качества при машинной резке: 1-й класс— высший, 2-й класс — повышенный, 3-й класс — обычный. Для каждого класса установлены предельные допуски на неперпендикулярность поверхности, на шероховатость и отклонения от линии реза. Для повышения производительности и качества реза применяют ряд разновидностей кислородной разделительной резки. Скоростная кислородная резка достигается за счет наклона резака на 45° в сторону, обратную направлению перемещения. Скорость резки листовой стали толщиной 3—20 мм повышается в 2—3 раза, но ухудшается качество реза. Высококачественная скоростная кислородная резка (смыв-процесс) позволяет увеличить и скорость (в 1,5—2,5 раза) и качество резки. Первое достигается за счет острого угла наклона резака — 25°, второе — применением специальных мундштуков, имеющих три отверстия для режущего кислорода, расположенных по углам равнобедренного треугольника. Впереди перемещается основная режущая струя, которая осуществляет резку металла на всю толщину. Две другие струи, расположенные по бокам и сзади основной, «защищают» горячие кромки, образованные основной струей. Недостатком способа с острым углом является невозможность фигурных резов и большая ширина реза. Резка кислородом высокого давления до 5 МПа обеспечивает увеличение скорости резки металла толщиной до 50 мм на 30—50%. Стали толщиной до 300 мм разрезают обычными универсальными резаками. Сварка сталей большой толщины связана с дополнительными трудностями: необходимостью применения высоких давлений кислорода, трудностью прогрева нижних слоев металла и удаления шлака на большом расстоянии от резака. Поэтому стали большой толщины (свыше 300 мм) режут специальными резаками, мундштуки которых имеют увеличенные по сравнению с универсальными резаками проходные сечения для режущего кислорода. Применяют науглероживающее подогревающее пламя, так как в этом случае оно будет более длинным. Кислородно-флюсовая резка. Для резки хромистых, хромоникелевых нержавеющих сталей, чугуна и цветных металлов, которые не удовлетворяют условиям кислородной резки, применяют способ кислородно-флюсовой резки, сущность которого заключается в том, что в зону реза вместе с режущим кислородом вводится специальный порошкообразный флюс, при сгорании которого выделяется дополнительная теплота и повышается-температура в зоне реза. Кроме того, продукты сгорания флюса, взаимодействуя с тугоплавкими окислами, образуют жидкотекучие шлаки, которые легко удаляются из зоны реза, не препятствуя нормальному протеканию процесса. Основным компонентом порошкообразных флюсов, применяемых при резке металлов, является железный порошок, который, сгорая, выделяет большое количество теплоты (около 1800 ккал/кг). Лучшие результаты при сварке нержавеющих сталей достигаются при добавлении к железному порошку 10—15% алюминиевого порошка. Для поверхностной и разделительной резки нержавеющих сталей используют в качестве флюса смесь алюминиево-магниевого порошка с ферросилицием или силикокальцием. Алюминиево-магниевый порошок, входящий во флюсовую смесь, сгорая в струе кислорода, повышает температуру пламени, а ферросилиций или силикокальций действует на окислы хрома как флюсующая добавка. Основная задача флюса при резке чугуна состоит в разбавлении флюса железом в области реза, снижении в сплаве содержания углерода, а также разжижении шлака, в котором содержится много кислорода. В состав флюсов для резки чугуна входят железный и алюминиевый порошки, кварцевый песок и феррофосфор. Цветные металлы и сплавы подвергаются кислородно- флюсовой резке только с применением флюсов. Составы флюсов для кислородно-флюсовой резки приведены в табл. 7., нагревается перемещающимся нагретым шлаком (рис. 38).