Благодаря межатомным силам любое металлическое тело способно выдерживать внешние нагрузки, когда они стремятся деформировать или разрушить его. Следовательно, механические методы резки металлов путем удаления стружки потребляют большое количество энергии и требуют мощных станков.
Если при определенных обстоятельствах создаются условия для того, чтобы металлическое изделие сильно уменьшало количество металлических соединений в результате нагрева, часть металла может быть удалена без особых усилий, т.е. выполнить резку. Резку можно произвести и другим способом — обжигом металла в струе кислорода и удалением образовавшихся оксидов.
Суть методов термической резки заключается в использовании тепла либо для плавления металла в месте резки, либо для его нагрева до температуры, при которой он может гореть.
Место, которое образуется при термической резке металлов, называется срезом, срез ограничен лицевой, боковой и нижней поверхностью. В зависимости от формы реза различают три основных типа стрижки:
Разделение одной или нескольких частей заготовки; поверхностное снятие определенного поверхностного слоя металла и сверление-сверление отверстий в металле.
В зависимости от способа удаления металла и отвода тепла, необходимого для резки, на практике используются различные методы термической резки.
Газокислородная резка.
Эта резка основана на способности металлов гореть под действием струи кислорода после того, как они были предварительно нагреты до температуры горения.
Чтобы можно было резать таким образом, металлы должны соответствовать следующим условиям:
— температура горения должна быть ниже температуры плавления металла;
— температура плавления оксидов, полученных при сгорании металла, должна быть ниже, чем температура плавления металла, чтобы их можно было удалить из реза;
— металл не должен содержать примесей, затрудняющих резку;
— реакция горения металла должна быть экзотермической;
— теплопроводность металла не должна быть очень высокой.
Всем этим требованиям лучше всего удовлетворяют углеродистые стали,
с содержанием углерода до 0,7%.
Хорошо режутся и низколегированные стали. Стали, содержащие до
После предварительного нагрева до 650-700 ° С нарезается 1-1,2 % углерода. Высоколегированные хромистые и хромоникелевые стали, чугун и цветные сплавы нельзя резать обычным способом, так как они имеют относительно низкую температуру плавления, высокую теплопроводность, а их оксиды плавятся при высоких температурах.
Кислородная газовая резка производится с помощью специальных горелок-резаков. Они состоят из двух основных частей: нагревательной и режущей. Нагревательная часть аналогична сварочным горелкам. Он может быть инжекторным или неинжекторным.
Процесс кислородной резки заключается в следующем: металл чаще всего нагревают ацетилено-кислородным пламенем (можно использовать более дешевые и менее дефицитные газы: кокс, свет, пропан и др.). Топливная смесь подается по каналам нагревательного сопла, расположенным концентрически вокруг режущего сопла фрезы. Когда температура нагрева достигает необходимого значения, через кислородное сопло пропускается струя технически чистого кислорода (чистота 98-99 %) . Этот так называемый режущий кислород, попадающий на нагретую поверхность, воспламеняет металл. Тепло, выделяющееся вместе с теплом пламени, нагревает нижележащие слои металла, и процесс горения распространяется по всей толщине металла. Разрезая продукт, струя кислорода вытесняет (выдувает) пламя из разреза.
Экономичная толщина материала кислородной резки составляет от 25 до 2600 мм.
Скорость резки: 20-700 мм / мин с точностью размеров ± 0,2 мм.
Используемое пламя нейтральное.
Рабочее давление для контроля манометров редуктора составляет от 0,35 до 1,0 МПа по кислороду.
Машинная резка применяется при резке деталей прямолинейной и криволинейной формы по металлическому контрольному шаблону.
Для резки больших толщин (например, стали до 2 м) используются фрезы со специальным профилем кислородного канала, обеспечивающим сверхзвуковой расход кислорода. У этих резаков низкое давление кислорода — 0,4-0,5 МПа, хорошая концентрация струи и хороший продув оксидов из
резать.
Кислородно-флюсовая резка.
Это разновидность кислородной резки. Он предназначен для резки чугуна, цветных металлов и легированных сталей.
Суть этой нарезки заключается в следующем. Порошковый флюс (который находится в специальном бункере, установленном на резаке или отдельно от него) подается на место резки вместе с режущим кислородом. Горя в струе кислорода, флюс выделяет дополнительное тепло, так что образующиеся легкоплавкие оксиды (Cr 2 O 3 , SiO 2 , CuO Cu 2 O) плавятся и выдуваются из струи кислорода. Предварительный нагрев металла также производится ацетилено-кислородным пламенем, но с увеличенной (до 15-20% ) мощностью.
Кислородная копировальная резка.
Кислородное копирование используется при сверлении глубоких отверстий в твердых изделиях. Само копье представляет собой толстостенную трубку большой длины, которая крепится к рукоятке горелки. Внутренний диаметр трубы 2-4 мм, а внешний 8-10 мм. Одним концом трубка прижимается к продукту, а через другой (через горелку) подается кислород.
Кислородная резка начинается с нагрева конца копья или начала реза до температуры воспламенения металла (отдельной горелкой). При достижении нужной температуры через рабочий конец копья выделяется кислород, и оно начинает гореть. На этом этапе нагрев прекращается, и процесс сверления поддерживается только за счет тепла от сжигания копья и обрабатываемого металла.
Флюсы могут включать: железный порошок, алюминиевый порошок, алюминий-марганцевый порошок, силикокальций, домен ферросилиция, феррофосфор, кварцевый песок — соотношение и состав зависят от типа резки и материала.
Электродуговая резка.
При электродуговой резке металл реза плавится за счет тепла электрической дуги и высвобождается под действием собственного веса капель и незначительного давления дуги.
Электродуговая резка металлов и сплавов может производиться металлическими или углеродными (толщиной более 20 мм) электродами. В первом — качество шва лучше, но в целом такой раскрой дает широкий пропил с неровными поверхностями.
Поэтому он в основном используется для резки блоков, предназначенных для плавки, для резки воронок, глухих головок и т. Д.
Разновидности электродуговой резки:
— воздушно-дуговая резка, при которой кинетическая энергия сжатого воздуха используется для выдувания расплавленного металла из разреза;
— кислородно-дуговая резка. Здесь используется как электрическая энергия дуги, так и механическая энергия струи кислорода, а также химическая энергия окисления металла. Суть резки заключается в следующем: между покрытым полым электродом с внешним диаметром 5-8 мм и внутренним диаметром 1-3,5 мм и режущим материалом возбуждается дуга и сразу после кислородного электрода возникает струя. кислорода подается в разрез (P = 0,5-0,8 МПа). После того, как металл плавится на определенную глубину, струя кислорода выдувает жидкую ванну и химически реагирует с более глубоким твердым металлом. Предварительно нагретый до температуры воспламенения, этот металл горит, и продукты сгорания уносятся струей кислорода.
Этот метод резки используется для материалов толщиной от 5 до 100 мм из углеродистой и легированной стали, неметаллов и серого чугуна во всех пространственных положениях.
— резка струей аргон-водородной смеси. Здесь между нерастворимым вольфрамовым электродом и изделием горит дуга, и на разрез подается струя аргона и водорода. Под действием тепла дуги и тепла, выделяющегося при диссоциации водорода, металл плавится, а затем образовавшийся расплав уносится ветром. Таким способом режут в основном алюминиевые сплавы. Резка производится в основном машинным способом.
Плазменная резка.
Этот процесс представляет собой плавление металла в точке резания под действием тепла плазменной дуги и его выделение энергией плазменной струи. Этот метод чрезвычайно экономичен и технологически очень долговечен для резки твердых металлов, таких как литые легированные стали, медь, алюминий, их сплавы и другие. В качестве плазмообразующих газов используются чистый азот, смесь азота и водорода, чистый водород, смесь аргона и водорода.
При использовании резаков с закрытой дугой можно резать тонкие металлические листы и непроводящие материалы, а при работе резаками с
открытая дуга режет более толстые листы (например, алюминий до 80-120 мм). Одним из вариантов плазменной резки является плазменная резка, при которой плазменный резак наклонен к направлению резки. Этот вариант специально разработан для резки труб. Применяется при строительстве трубопроводов для резки труб с толщиной стенки до 10 мм из сплава.
сталь и неметаллы со скоростью резания 280–450 см / мин.
Лазерная резка.
Эта резка представляет собой новый процесс, в котором световой луч с высокой выходной мощностью используется для термической резки таких материалов, как сталь, стекло, пластик, дерево, керамика, текстиль, во всех пространственных положениях.
а) б)
Рис.6. Лазерная резка: а / установка; б / Лазерная резка: 1-установка; 2 — СО 2
лазер; 3 — полупрозрачное зеркало; 4-зеркало; 5-источник постоянного тока 1,5кВт, 220МА.
Параметры газового лазера, показанного на рисунке 6, следующие: выходная мощность 200 Вт; длина волны 10,6 мкм; диаметр несфокусированного луча 15 мм; сливная трубка 2х2м.
Рабочее тело — поток смесей CO 2 , N 2 , He; охлаждающая вода; плотность энергии составляет 10 9 Вт / см 2 .
Скорость резки, в зависимости от материала, находится в диапазоне от 30 до 1000 см / мин .
Рассмотренные вопросы сварки и резки металлов широко используются при полевом ремонте. Заслуживают внимания новейшие методы резки, которые являются современными, высокопроизводительными и имеют большое будущее в использовании для ремонта БТ и АТ, особенно в стационарных условиях.
Оставить комментарий