Кислородная резка металла реферат

Обновлено: 02.07.2024

Сварка - это процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого. С помощью сварки между собой соединяются однородные и разнородные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы и пластмассы. Сварка является одним из наиболее широко распространенных технологических процессов в машиностроении, строительстве, ремонтном деле. Особое место среди видов термической сварки занимает газовая сварка. Способ газовой сварки был разработан в конце XIX столетия, когда начиналось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В тот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных сварных соединений. В дальнейшем с созданием и внедрением высококачественных электродов для дуговой сварки, автоматической и полуавтоматической дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов (аргона, гелия и углекислого газа и др.), газовая сварка была постепенно вытеснена из многих производств этими способами электрической сварки. Тем не менее, сравнительная простота оборудования и инструментов, большая универсальность позволили использовать газовую сварку для соединения небольших деталей из различных металлов и для всевозможных ремонтных работ в различных отраслях народного хозяйства, особенно в сельском хозяйстве. Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным металлам.

Задачи работы: 1) изучить учебную, научно – популярную литературу по истории развития газовой сварки и резки; 2) расширить знания об истории развития газовой сварки и резки

В 1944г. создан специализированный Всесоюзный научно-исследовательский институт автогенной обработки металлов - ВНИИавтоген (ныне ВНИИавтогенмаш). Деятельность института направлена на научно-теоретическое изучение существующих технологических процессов и разработку новых, их механизацию и автоматизацию. За годы своего существования институт разработал несколько десятков новых прогрессивных технологических процессов и технологических материалов для газотермического напыления, газопламенной сварки, резки, наплавки, пайки, закалки и нагрева. Создал несколько сотен новых газорезательных машин, установок для наплавки, пайки и закалки, генераторов и другого оборудования для производства ацетилена, горелок, резаков, редукторов, металлизационных аппаратов и т.п.

В результате проводимых научных изысканий увеличивается количество процессов газопламенной обработки. Помимо кислородной резки и газовой сварки, получили развитие и многие другие процессы газопламенной обработки: металлизация, наплавка, поверхностная закалка, напыление и сварка пластмасс, газопламенная пайка и др. Но доминирующее значение по-прежнему имеет кислородная резка.

В первые послевоенные годы широко стала внедряться резка с использованием пропан-бутана и природного газа, а в конце 40-х годов параллельно фирмой “Union Carbide and Carbon Corp” (США - ФРГ), институтом ВНИИавтоген и кафедрой сварочного производства МВТУ им. Баумана были разработаны и внедрены в производство способы кислородно-флюсовой резки.

Весьма бурно развиваются механизация и автоматизация процессов газопламенной обработки металлов, в первую очередь это касается процессов газокислородной резки. Наибольших успехов в этом добились такие страны, как Япония, ФРГ, США. С начала 70-х годов прошлого столетия на крупных промышленных предприятиях широко начинают использоваться газорезательные машины с числовым программным управлением. Они позволяют производить высокоточную резку под сварку и механообработку заготовок любой конфигурации и сложности, с постоянной повторяемостью размеров и минимальными отклонениями этих размеров от номинала, а также чистотой поверхности реза, сопоставимой с этими же параметрами при механообработке.

В 50-е годы кафедрой сварочного производства Киевского политехнического института проводятся исследования газодинамики кислородной струи, которые привели к разработке новой технологии резки кислородом низкого давления (0,1 - 0,4 МПа), позволяющей резать металл толщиной до 1,5 - 2 м. К началу 70-х этот процесс внедрен на большинстве металлургических предприятий СССР.

Современные технологические процессы термической резки

Сущность кислор одной резки заключ ается в сжиг ании металла в кислороде и выдувании стр уей кислорода проду ктов горения. Дл я успешного проте кания процесса мет алл должен бы ть предварительно наг рет до темпер атуры его восплам енения в кисло роде. Процесс рез ки начинается с нагрева мета лла в начал ьной точке ре за до темпер атуры, достаточной дл я его восплам енения. Направленный н а нагретый учас ток, режущий кисл ород вызывает интенс ивное окисление верх них слоев мета лла, которые, сго рая, выделяют значит ельное количество тепл оты и нагре вают до темпер атуры воспламенения нижеле жащие слои, т. е. проц есс, в опреде ленной степени, вхо дит в реж им автонагрева. Эт о обстоятельство да ет предпосылки доста точно экономного расх ода горючего га за в проц ессе резки

Проц есс резки лег ко поддается механи зации и автомат изации. Машины дл я кислородной рез ки могут рез ать углеродистые ста ли толщиной д о 300 мм нескол ькими резаками, в том чис ле и V- ил и Х-обра зной подготовкой кро мок под сва рку с одновре менной резкой. Он и дешевле плазм енных и лазе рных и бол ее просты в обслуживании. Некот орые специальные маш ины, например дл я металлургического произв одства, позволяют произв одить резку ста лей толщиной д о 1200мм.

Маш ины для газокисл ородной резки осущес твляют разделительную и поверхностную рез ку. Условно и х можно классифи цировать следующим обра зом (Машиностроение. Энцикл опедия в сор ока томах. То м IV-6 Оборудование дл я сварки. М.: Машиностроение, 1999)

Руч ную газокислородную рез ку также подраз деляют на раздели тельную и поверхн остную. Поверхностная рез ка заключается в снятии сл оя (как прав ило - дефектного) с поверхности мета лла, а так же вырезке одино чных канавок, напр имер удаление дефек тного сварного шв а. Разделительной рез ке подвергаются н е только мета ллы, но и некоторые неметалл ические материалы, напр имер бетон. Дл я этих цел ей в насто ящее время вс е более широ кое применение нахо дят газокислородные устан овки для рез ки бетона, устан овки кислородно-порош ковой копьевой рез ки, кислородно-флюс овой резки. В первом прибли жении оборудование дл я ручной газо вой резки мож но классифицировать следу ющим образом [3]

Несм отря на кажущ уюся простоту проц есса, далеко н е все мета ллы поддаются газокисл ородной резке. Эт о, в пер вую очередь, связ ано с те м, что у большинства мета ллов температура плавл ения ниже темпер атуры воспламенения в кислороде, чт о и прив одит к невозмо жности процесса рез ки. Кроме то го, препятствием н а пути это го процесса зача стую становится высо кая температура плавл ения окислов мета лла, их недоста точная жидкотекучесть, высо кая теплопроводность мета лла и д р. факторы.

Лазе рная резка осно вана на тепл овом действии лазер ного луча и происходит пр и непрерывном ил и периодическом переме щении источника теп ла, сформированного специа льной оптической сист емой в пят но с высо кой плотностью мощн ости. В зависи мости от констру ктивных особенностей излуч ателя возможны непрер ывный (газовый лаз ер) и импул ьсный (твердотельный лаз ер) режим рез ки. В насто ящее время наибо льшее распространение дл я резки полу чили лазеры непрер ывного действия.

Дл я повышения эффекти вности резки в зону обраб отки совместно с лазерным луч ом подается стр уя газа, способс твующая удалению проду ктов из зо ны реза, а в некот орых случаях и инициирующая химич ескую реакцию в месте воздей ствия на мет алл (газолазерная рез ка). В пер вом случае испол ьзуют инертные ил и нейтральные га зы (аргон, аз от, углекислый га з), во вто ром - кислород ил и воздух. Наибо льшее распространение полу чил способ рез ки лазерным излуч ением с пода чей струи кисло рода в зо ну реза соо сно с луч ом лазера.

В конце 70-х - начале 80-х годов, сра зу после е е освоения газола зерную резку счит али наиболее перспек тивной среди вс ех способов термич еской резки. Действи тельно, начало бы ло многообещающим: возмож ность резки практи чески любых тол щин и люб ых материалов, в том чис ле и неметалл ических, ширина зо ны реза - до ли миллиметра, а чистота поверх ности реза так ова, что в большинстве случ аев вообще н е требуется дополни тельной механической обраб отки. Если теп ерь учесть, чт о современные маш ины для переме щения режущего инстру мента при термич еской резке, позво ляют производить высоко точную резку, т о становятся очеви дными преимущества газола зерной резки. Одн ако энергозатраты пр и лазерной рез ке перечеркивают вс е преимущества это го способа, н е говоря уж е о стоим ости оборудования, кото рая и н а сегодняшний де нь находится н а заоблачных высо тах. Достаточно сказ ать, что кп д газового (углекис лотного) лазера соста вляет порядка 12%, а твердотельного, напр имер, на алюмоит триевом гранате - н е превышает 2%. Кро ме того, долгове чность излучателей, зер кал и дру гих элементов соврем енных лазерных устро йств еще недост аточна. Даже в твердотельных лазе рных системах пр и мощностях излуч ения, не превыш ающих 0,5 кВт, ср ок службы зер кал составляет око ло 1000 ч. В системах боль шей мощности ср ок службы акти вных твердотельных элеме нтов не превы шает 500 ч, ла мп накачки - 100-200 ч.

В нач але 80-х год ов для разв ития этих проце ссов лазерной рез ки и сва рки в МВ ТУ им. Баум ана была созд ана специальная кафе дра лазерной сва рки и рез ки. Исследования, провед енные учеными кафе дры, показали экономи ческую неэффективность лазе рной сварки, а лазерная рез ка может бы ть эффективна тол ько в некот орых случаях, ког да другие спос обы термической рез ки дают неудовлетв орительный результат[4]

Плазм енная резка - эт о термическая рез ка сжатой электри ческой дугой. Сжа тие дуги произв одится соплом горе лки, потоком га за или внеш ним электромагнитным пол ем. Сжатая плазм енная дуга обла дает свойством самопрои звольно углубляться в металл, поэт ому ее назы вают проникающей плазм енной дугой. З а счет сжа тия дуги созда ется высокая концен трация тепловой энер гии, обеспечивающая достат очную производительность и хорошее каче ство резки.

В качестве плазмообр азующего используют ка к однокомпонентные га зы (аргон, аз от, гелий, кисл ород), так и многокомпонентные (арг он + водород, воз дух, азот + кисл ород). В после дние годы дл я резки низкоугле родистых и низколеги рованных сталей шир око применяют очище нный от мас ла и вла ги воздух.

Оборуд ование для плазм енной резки сост оит из плазмо трона (режущий инстр умент), источника пита ния электрической ду ги, блока управ ления процессом, газо вого хозяйства, сист емы охлаждения, механ изма перемещения плазмо трона вдоль лин ии реза. Плазм отрон имеет дв а основных уз ла: электродный и сопловый. П о принципу дейс твия электродного уз ла плазмотроны подразд еляются на образ ующие дуговую пла зму прямого дейс твия и косве нного действия. В первом слу чае положительным элект родом является разрез аемое изделие, следова тельно, использование так ого плазмотрона возм ожно только дл я резки электроп роводных материалов. Рез ка электроизоляционных матер иалов возможна тол ько с использ ованием плазмотрона втор ого типа.

Бессп орным преимуществом плазм енной резки явля ется возможность термич еской резки практи чески любых матер иалов и спла вов. К недост аткам этого проц есса относится невыс окая эффективность (низ кая скорость) рез ки, особенно ста лей больших (50 м м и бол ее) толщин, высо кая стоимость оборуд ования, плохие санит арно-гигиенические характе ристики процесса, высо кий уровень шу ма.

Газовая сварка и резка металлов

Кисл ород применяют тр ех сортов: газооб разный технический 1-г о сорта с чистотой 99,7%; 2-г о сорта с чистотой 99,5% и 3-го сор та с чист отой 99,2%. Примеси азо та и арг она в технич еском кислороде соста вляют 0,3--0,8%. Кислород пр и нормальной темпер атуре представляет соб ой газ бе з цвета и запаха. Темпер атура (по Цель сию) сжижения кисло рода при норма льном атмосферном давл ении -182,96°, при -218,4° жид кий кислород перех одит в твер дое состояние. Пр и сгорании горю чих газов в смеси с кислородом темпер атура пламени значит ельно повышается п о сравнению с температурой плам ени, получающейся пр и сгорании эт их газов в смеси с воздухом. Пр и нормальном атмосф ерном давлении и температуре 20°С масса 1 м3 газообразного кисло рода равна 1,33 к г. Из 1 л жидкого кисло рода при испар ении получается 790 л газообразного. Жид кий кислород транспо ртируют в специа льных теплоизолированных сосу дах -- танках. Газооб разный кислород транспо ртируют в стал ьных баллонах по д давлением 150 кг с/см2. Пр и соприкосновении с маслами кисл ород взрывоопасен.

Полу чают ацетилен и з карбида каль ция путем воздей ствия на после дний водой. Пр и реакции с водой 1 к г карбида каль ция дает 230--280 л газообразного ацети лена. После реак ции получают газооб разный ацетилен С2Н2 и гашеную изве сть Са(О Н)2: СаС2+2Н2О=С2Н2+С а(ОН)2.

Таким образом, в результате проведенного исследования темы реферата, можно сделать следующие выводы. Газовая сварка - это сварка плавлением, при которой металл в зоне соединения нагревают до расплавления газовым пламенем. Процесс газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки. Как и любая технология, газовая сварка имеет как преимущества, так и недостатки.

Преимущества газовой сварки: простота; не требует сложного и дорогого оборудования; не требует источника электроэнергии; возможность в широких пределах регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла. Недостатки газовой сварки: меньшая скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия на металл, чем при дуговой сварке; концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше, чем при дуговой сварке; благодаря сравнительно медленному нагреву металла пламенем и относительно невысокой концентрации тепла при нагреве производительность процесса газовой сварки существенно снижается с увеличением толщины свариваемого металла; стоимость горючего газа (ацетилена) и кислорода при газовой сварке выше стоимости электроэнергии при дуговой и контактной сварке. Вследствие этого газовая сварка обходится дороже, чем электрическая

Список исполь зуемых источников

4. Сва рка в СС СР. Том 1. Разв итие сварочной техно логии и нау ки о сва рке. Технологические проц ессы, сварочные матер иалы и оборуд ование. – М.: Нау ка, 1981. – 536 с.

5. Сва рка в СС СР. Том 2. Теорети ческие основы сва рки, прочности и проектирования. Сваро чное производство. – М.: Наука, 1981. – 494 с.

6. Чеканов А.А. Нико лай Николаевич Бена рдос (1842-1905). – М.: Нау ка, 1983. – 142 с.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Содержание:

Сущность и основные условия резки 3

Кислородно-флюсовая резка 4

Газо-дуговая резка 6

Воздушно-дуговая резка 6

Плазменно-дуговая резка 6

Плазменная резка 8

Кислородно-дуговая резка 9

Подводная резка 10

Копьевая резка 10

Сущность и основные условия резки

Сущность процесса резки. Кислородная резка 1 стали, основана на свойстве железа гореть в струе чистого кислорода, будучи нагретым, до температуры, близкой к температуре плавления.

Температура загорания железа в кислороде зависит от состояния, в котором оно находится. Так, например, железный порошок загорается при 315° С, тонкое листовое или полосовое железо — при 930° С, а поверхность крупного куска стали — при 1200-1300° С. Горение железа происходит с выделением значительного количества тепла и может поддерживаться за счет теплоты сгорания железа.

Как показал анализ шлака, 30-40% удаленного из реза металла составляет не сгоревшее, а только расплавившееся железо; 90-95% окислов состоят из FeO.

Скорость реакции Fе + О = FеО пропорциональна , где оборота в обе стороны. При прожигании отверстий в железобетоне приваривание копья исключено, поэтому им делают только вращательные движения.

В качестве копья используют стальную газовую трубку диаметром , внутри которой заложены 3—4 шт. малоуглеродистой проволоки диаметром 5 мм. Эти проволоки при сгорании конца копья увеличивают количество выделяющегося тепла в месте резки. Кислород в трубку-копье подводится от рампы баллонов по шлангу с внутренним диаметром 13 мм, присоединяемым к трубке через копьедержатель с цанговым или болтовым зажимом.

При порошково-кислородной копьевой резке в трубку-копье после нагрева его конца и подачи кислорода начинают подавать порошкообразный флюс, который по выходе из трубки сгорает, образуя пламя длиной 100—150 мм с температурой около 3500—4000° С. При резке и прожигании отверстий конец копья в этом случае держат на расстоянии 30—100 мм от стенки (дна) прожигаемого отверстия. В качестве флюса используют смесь из 80% железного и 20% алюминиевого порошка.

Перемещая копье в горизонтальном или вертикальном направлении, этими способами можно не только прожигать отверстия, но и производить разрезку болванок, отрезку прибылей литья, вырезку отверстий в железобетонных, кирпичных и каменных строительных конструкциях.

Процесс резки может быть механизирован. Технология и режимы процесса, конструкции копьедержателей, а также установки для ручной и механизированной кислородной и кислородно-порошковой копьевой резки разработаны в сварочной лаборатории МВТУ им. Баумана.

2 При резке под водой – пары бензина.

3 Этот способ называют также резкой проникающей дугой, что отражает характер дугового разряда, используемого для резки.

Сварку и термическую резку широко используют в народном хозяйстве страны. Это объясняется прежде всего экономией металла. При изготовлении сварных конструкций применяют стыковые соединения, при изготовлении клепаных – нахлесточные. Благодаря этому экономия металла, например, при сварке строительных конструкций (фермы, колонны, балки) составляет около 20%. Сокращение расхода металла снижает стоимость сварных изделий.

Республика Беларусь занимает ведущее место среди крупнейших стран мира по развитию сварочной науки и техники, а по некоторым показателям сварочного производства – первое место.

Наша страна – родина наиболее распространённого вида сварки сталей – дуговой. Ещё в СССР впервые предложили подводную, электрошлаковую, диффузионную сварку, сварку в космосе.

В настоящее время всё больше производится сварных изделий не только из сталей, но и из алюминия, меди, никеля, титана и их сплавов, а также из разнородных материалов, например алюминия и стали.

Одним из способов повышения износостойкости деталей в механизмах, поверхности которых работают на истирание, является наплавка сплавами с особыми свойствами.

Термическая резка во многих случаях полностью заменяет механическую обработку. В настоящее время применяется кислородная резка сплавов железа, титана и некоторых других сплавов. Наряду с кислородной стала выполняться резка металлов низкотемпературной плазмой.

Выпускать продукцию отличного качества, совершенствовать приёмы труда, соблюдать новейшую передовую технологию могут только рабочие, хорошо овладевшие теорией и передовой практикой. Большое значение имеет повышение профессионального мастерства и культурно-технического уровня рабочих.

Сущность процесса сварки.

Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и/или пластическом деформировании.

Процесс сварки – это комплекс нескольких одновременно происходящих процессов, основными из которых являются: тепловое воздействие на металл в околошовных участках, плавление, металлургические процессы, кристаллизация металла шва и взаимная кристаллизация металлов в зоне сплавления.

Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. Различают технологическую и физическую свариваемость.

Тепловое воздействие на металл в околошовных участках и процесс плавления определяются способами сварки, его режимами. Отношение металла к конкретному способу сварки и режиму называют технологической свариваемостью.

Физическая свариваемость определяется процессами, происходящими в зоне свариваемых металлов, в результате которых образуется неразъёмное сварное соединение.

Сближение частиц металла и создание условий для их взаимодействия осуществляются выбранным способом сварки, а соответствующие физико-химические процессы определяются свойствами соединяемых металлов. Эти свойства характеризуют физическую свариваемость.

Свариваемые металлы могут иметь одинаковые и различные химические составы и свойства. В первом случае это однородные по химическому составу и свойствам металлы, во втором – разнородные. Взаимная растворимость и образование сварного шва происходят при расплавлении однородных металлов и их сплавов, например, стали, меди, алюминия и др. Все однородные металлы обладают физической свариваемостью.

Более сложным является соединение разнородных металлов. Это объясняется их различными физическими и химическими свойствами, например температурой плавления, теплопроводностью, а также различным атомным строением. Свойства разнородных металлов не всегда обеспечивают необходимые физико-химические процессы в зоне сплавления, поэтому эти металлы не обладают физической свариваемостью. Одни металлы, например железо и свинец, не смешиваются при расплавлении и не образуют сварного соединения, другие – железо и медь, железо и никель, никель и медь – хорошо смешиваются при сварке и образуют сварные соединения.

Соединения металлов при сварке достигаются за счёт возникновения атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых деталей. Сближению атомов мешают неровности на поверхностях, загрязнения в виде оксидов, органических плёнок и адсорбированных газов. Поэтому для установления атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых деталей нужны нагрев, нагрев и давление или только давление.

Известны два основных способа защиты металла от вредного влияния воздуха: шлаковая защита и газовая защита. Часто эти способы используют совместно, что позволяет получить высококачественный наплавленный металл и сварной шов.

В зависимости от способов, применяемых для устранения причин, препятствующих получению прочного соединения, все виды сварки (а их около 70) делят на три основные группы: сварка плавлением (сварка в жидком состоянии), сварка плавлением и давлением (сварка в жидко-твёрдом состоянии) и сварка давлением (сварка в твёрдом состоянии).

Все способы дуговой и газовой сварки относятся к сварке плавлением. При сварке плавлением соединение деталей достигается путём расплавления металла свариваемых элементов по кромкам вместе их соприкосновения. При этом расплавленные кромки соединяемых деталей и расплавленный присадочный материал сливаются, образуя общую сварочную ванну. По мере удаления источника нагрева происходит затвердевание – кристаллизация металла сварочной ванны и формирование шва, соединяющего детали в одно целое. Металл шва при всех видах сварки плавления имеет литую структуру.

Кислородная резка 1 стали, основана на свойстве железа гореть в струе чистого кислорода, будучи нагретым, до температуры, близкой к температуре плавления.

Нагревание металла при резке производят газокислородным пламенем. В качестве горючих при резке могут применяться ацетилен, пропан-бутан, пиролизный, природный, коксовый и городской газы, пары керосина 2 .

Кроме подогрева металла до температуры горения в кислороде, подогревающее пламя выполняет еще следующие дополнительные функции:

● подогревает переднюю (в направлении резки) верхнюю кромку реза впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность процесса резки;

● вводит в зону реакции окисления дополнительное тепло, покрывающее его потери за счет теплопроводности металла и в окружающую среду; это имеет особенно важное значение при резке металла малой толщины;

● создает защитную оболочку вокруг режущей струи кислорода, предохраняющую от подсоса в нее азота из окружающего воздуха;

● подогревает дополнительно нижнюю кромку реза, что важно при резке больших толщин.

Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и состава разрезаемой стали и температуры металла перед резкой.

Металл нагревают на узком участке в начале реза, а затем на нагретое место направляют струю режущего кислорода, одновременно передвигая резак по намеченной линии реза. Металл сгорает по всей толщине листа, в котором образуется узкая щель. Интенсивное горение железа в кислороде происходит только в слоях, пограничных с поверхностью режущей струи кислорода, который проникает (диффундирует) в металл на очень малую глубину.

С момента начала резки дальнейший подогрев металла до температуры воспламенения происходит, в основном, за счет тепла реакции горения железа. При чистой, свободной от ржавчины и окалины поверхности, резка может продолжаться и без дополнительного подогрева. Однако лучше продолжать резать с подогревом, так как это ускоряет процесс.

Рис. 1. Простейшие приспособления для резки:
а – для вырезки фланцев,

б – для вырезки отверстий,

в – для резки труб,

г – для пакетной резки.
Для процесса резки металла кислородом необходимы следующие условия:

● температура горения металла в кислороде должна быть ниже температуры плавления, иначе металл будет плавиться и переходить в жидкое состояние до того, как начнется его горение в кислороде;

● образующиеся окислы металла должны плавиться при температуре более низкой, чем температура горения металла, и не быть слишком вязкими; если металл не удовлетворяет этому требованию, то кислородная резка его без применения специальных флюсов невозможна, так как образующиеся окислы не смогут выдуваться из места разреза;

● количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить поддержание процесса резки;

● теплопроводность металла не должна быть слишком высокой, так как иначе, вследствие интенсивного теплоотвода, процесс резки может прерываться.

Кислородно-флюсовая резка

При обычной кислородной резке высоколегированных хромистых и хромоникелевых нержавеющих сталей на поверхности реза образуется пленка тугоплавких окислов хрома, имеющих температуру плавления около 2000° С и препятствующих дальнейшему окислению металлов в месте реза. Поэтому кислородная резка этих сталей требует применения особых приемов и способов. До разработки способа кислородно-флюсовой резки нержавеющих сталей пользовались приемами резки, основанными на создании вблизи поверхности реза участков металла с высокой температурой нагрева, способствующих расплавлению пленки окислов хрома. Это достигалось введением в разрез дополнительного тепла от сгорания присадки из малоуглеродистой стали. В качестве таковой использовалась стальная полоска, уложенная вдоль линии реза, или валик, наплавленный металлическим электродом. Выделяющееся при сгорании железа тепло, а также переходящее в шлак железо (полоски или наплавки) и его окислы способствуют разжижению и удалению окислов хрома. Этими способами можно было резать нержавеющую сталь небольшой толщины (10—20 мм), при этом качество реза и производительность низкие, резка протекает неустойчиво и часто прерывается.

Рис.2. Схема подачи флюса: а – с внешней подачей, б – однопроводная под высоким давлением,

в – с механической подачей, 1 – газофлюсовая смесь, 2 – флюс, 3 флюсонесущий газ,

4 – кислородно – флюсовая смесь, 5 – режущий кислород.

Более совершенным способом резки высоколегированных нержавеющих сталей является кислородно-флюсовая резка. В качестве флюса применяют, как правило, железный порошок с зернами 0,1—0,2 мм. Сгорая в струе режущего кислорода, железный порошок выделяет дополнительное тепло, которое повышает температуру в месте реза. Вследствие этого тугоплавкие окислы остаются в жидком состоянии и, будучи разбавлены продуктами сгорания железа, дают жидкотекучие шлаки. Резка протекает с нормальной скоростью, а поверхность реза получается чистой.

Газо-дуговая резка

За последние годы широкое распространение получили способы газо-дуговой резки: воздушно-дуговая, плазменно-дуговая и плазменная. Они применяются для резки многих металлов и сплавов. В ряде случаев находит также применение кислородно-дуговая резка стали. Способы газо-дуговой резки используют сейчас на многих предприятиях, что дает большую экономию в народном хозяйстве. Ведутся работы по механизации и автоматизации газо-дуговой резки.

Рис. 3. Переносная газорезательная машина МГП-2:
ведущего механизма 1, неподвижной державки 14, подвижной державки 16, газового коллектора 10,

резак 11, корпус 9, штанга 8. электрочасть 2,

рукоятка 5, ролик 3, разъём 4, ручка потенциометра 7, тумблер 6, маховик 12, гайка 13, защитный щиток 15.

Воздушно-дуговая резка

Этот способ резки основан на расплавлении металла в месте реза скользящей электрической дугой, горящей между угольным электродом и металлом, с непрерывным удалением жидкого металла струей сжатого воздуха. Применяется в качестве разделительной и поверхностной резки. Для воздушно-дуговой резки может применяться также переменный ток, однако он даёт меньшую производительность, чем постоянный.

Воздушно-дуговую резку широко используют для поверхностной резки большинства чёрных и цветных металлов, вырезки дефектных участков сварных швов, срезки заклёпок, пробивки отверстий, отрезки прибылей стального литья и пр. Этим способом можно резать различные металлы (нержавеющие стали, чугун, латунь и трудноокисляемые сплавы) толщиной до 20-25 мм.

Плазменно-дуговая резка

При плазменно-дуговой резке 3 дуга возбуждается между разрезаемым металлом и неплавящимся вольфрамовым электродом (с добавлением лантана), расположенным внутри электрически изолированного формирующего наконечника. В большинстве случаев применяется дуга постоянного тока прямой полярности. Продуваемый через сопло газ обжимает дугу, обеспечивает в ней интенсивное плазмообразование и придаёт дуге проникающие свойства. При этом газ разогревается до высоких температур (10000 – 20000 °С), что обеспечивает высокую скорость истечения и сильное механическое действие плазмы на расплавляемый металл, выдуваемый из места реза.

Рис. 4. Резак РДМ-2-66 для плазменно- дуговой резки:

1 – щиток, 2 – опорный ролик, 3 – мундштук с формирующим соплом, 4 – головка резака,

5 – рукоятка, 6 – рычажный клапан, 7 – штуцер, 8 – рукав,

9 – штуцер для подачи аргона, 10 – вентиль.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять: при изготовлении из листов деталей с фигурными контурами; изготовление деталей с прямолинейными контурами, не требующих механической обработки; вырезки проёмов и отверстий в металлах; резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы; обработке кромок поковок и подготовке их под сварку; вырезке заготовок для механической обработки, штамповки и сварки; обработке литья.

Недостатками плазменно-дуговой резки являются: более сложное и дорогое оборудование, включающее источник питания и регулирования дуги; более сложное обслуживание; необходимость применения водяного охлаждения горелки и защитных масок со светофильтрами для резчика; необходимость более высокой квалификации резчика.

Плазменно-дуговой резкой обрабатывают алюминий и его сплавы; медь и ее сплавы; нержавеющие высоколегированные стали; низкоуглеродистую сталь; чугун; магний и его сплавы; титан. Возможность резки металла данной толщины и интенсивность проплавления определяются мощностью дуги, т. е. величиной тока и напряжения. Скорость резки регулируется изменением тока дуги (регулированием источника питания). Скорость резки быстро падает с увеличением толщины металла и одновременно увеличивается ширина реза. При ручной резке равномерное ведение процесса обеспечивается при скорости до 2 м/мин. Для больших толщин указанных металлов (кроме алюминия и его сплавов) этот способ применяется значительно реже, так как экономичнее использовать другие способы резки (кислородную, кислородно-флюсовую).

Кислородно-дуговая резка

Кислородно-дуговую резку применяют для углеродистой стали. Металл расплавляется электрической дугой, а струя кислорода служит для сжигания металла и выдувания шлаков из места разреза. В качестве электродов используют стальные трубки наружным диаметром 8 мм, длиной 340—400 мм, изготовляемые протяжкой из стальной полосы. Снаружи трубки-электроды покрывают обмазкой для устойчивости горения дуги. При резке электрод опирают концом о поверхность металла под углом к ней 80—85°, с наклоном в сторону направления резки. Образующийся на конце электрода козырек из обмазки обеспечивает необходимую длину дуги при резке.

Недостатком стальных электродов является их большой расход вследствие быстрого сгорания—за 40—50 сек. Более стойкими являются керамические трубчатые электроды из карбида кремния (карборунда) или карбида бора, покрытые металлической оболочкой и обмазкой. Карборундовый электрод диаметром 12 мм и длиной 300 мм может работать 30—40 мин при токе 300—350 А. Недостатком керамических электродов является их высокая стоимость. Трубчатые электроды можно применять при вырезке отверстий в стали толщиной до 100 мм, резке профильного проката, пакетной резке листов и других работах.

Подводная резка

Для подводной резки применяют специальные резаки, работающие на газообразном горючем (водороде) или на жидком горючем (бензине).

Рис. 6. Резак для водородно-кислородной резки
1 – мундштук, 2 – головка, 3 – трубка,

4, 6 – вентиль, 5 – рукоятка, 7 – колпак.

В головке водородно-кислородного резака по центральному каналу мундштука поступает режущий кислород, а по кольцевому каналу между мундштуками идет водородно-кислородная смесь, образующая подогревательное пламя. Снаружи мундштука имеется колпак, через который проходит сжатый воздух, образующий пузырь вокруг пламени, предохраняющий его от соприкосновения с водой. Пламя резака зажигается над водой, затем в мундштук подается сжатый воздух и резак опускают под воду.

Рис. 7. Резак для бензино- кислородной резки
1 – головка, 2 – трубка, 3 – рукоятка,

4 – вентиль для бензина, 5, 6 – вентиль для кислорода.
Головка бензино-кислородного резака имеет распылитель, через отверстие которого в камеру подается кислород, а через другие отверстия — бензин. Испаряясь в камере, бензин с кислородом образует горючую смесь, которая выходит через отверстие в донышке и сгорает. Режущая струя кислорода подается через центральный канал. Газообразные продукты сгорания своим давлением оттесняют воду от пламени и не дают ему погаснуть.

Водородно-кислородным резаком можно разрезать сталь толщиной до 70 мм под водой на глубине до 30 м. При этом наибольшее давление газов перед резаком составляет в кгс/см 2 : кислорода 6,6, водорода 5,5 и воздуха. 5.

Плазменная резка

При плазменной резке обрабатываемый материал не включается в электрическую цепь дуги. Острое кинжалообразное пламя дуговой плазмы используют для расплавления обрабатываемого материала, при сварке и резке металлов, в том числе тугоплавких, а также при резке и плавлении неэлектропроводных материалов.

Наиболее эффективно резка протекает при использовании смеси 80% аргона и 20% азота. При резке нержавеющей стали толщиной 5 мм током 300 А скорость резки достигает 65 м/ч. Резку ведут при минимальном зазоре между мундштуком и металлом, в некоторых случаях даже касаясь торцом мундштука поверхности металла. Рез получается очень узкий, равный вверху диаметру канала сопла.

звёздочка 3, цепь 4, узел натяжения цепи 5,

электродвигатель постоянного тока 7, штанга 8,

державка 9, колесо 10.
В нижней части ширина реза меньше, чем в верхней. Дугу возбуждают кратковременным касанием концом электрода кромок сопла, для чего в головке имеется устройство для осевогоперемещения электрода вниз. Сначала в мундштук пускают газ, затем опусканием электрода возбуждают дугу. В первоначальное положение электрод возвращается под действием пружины. Резка производится ручным способом или механизированным, на резательных машинах, применяемых для плазменно-дуговой резки.
Заключение.

Оказание первой помощи при несчастных случаях
При получении травмы на производстве пострадавшему должна быть немедленно оказана медицинская помощь. Первая помощь, оказываемая на производстве, заключается в остановке кровотечения, перевязке раны или ожога, освобождении пострадавшего от действия электрического тока, проведения искусственного дыхания и др. В аптечке первой помощи на каждом участке или в каждой бригаде должны быть йод, бинты, нашатырный спирт, марганцовокислый калий, жгут и др.

При воспламенении слизистой оболочки глаз следует наложить на глаза повязку (вату), смоченную в холодной воде или в 2%-ном растворе борной кислоты и перевезти пострадавшего в темное помещение.

При поражении электрическим током следует немедленно освободить пострадавшего от действия электрического тока — выключить рубильник или перерубить провода инструментом с изолирующей рукояткой. Оказывающий помощь должен предохранить себя от попадания в электрическую цепь, пользуясь для этого изоляционными материалами. Освободив пострадавшего от действия электрического тока, необходимо проверить его состояние. Если пострадавший находится в сознании, а до этого был в обморочном состоянии, то его кладут на мягкую одежду и сверху накрывают одеждой или одеялом. До прибытия врача следят за состоянием пострадавшего. Если он потерял сознание или дышит редко, со всхлипыванием, то в этом случае, уложив его, расстегивают стесняющую одежду, создают приток свежего воздуха, дают нюхать нашатырный спирт и делают искусственное дыхание.

При отравлении ядовитыми газами первая помощь заключается в удалении пострадавшего из загазованного помещения. При отравлении ядовитыми газами появляется головная боль, головокружение, тошнота, рвота, теряется сознание. В этих случаях пострадавшего укладывают на свежем воздухе, расстегивают одежду, дают нюхать нашатырный спирт, растирают кожу, дают подышать кислородом и при необходимости делают искусственное дыхание. При отравлении свинцом и его соединениями во рту появляется металлический привкус, язык приобретает беловатую окраску. При отравлении свинцом промывают желудок 1%-ным раствором английской или глауберовой соли.

Газовая сварка и резка металлов. под. ред. Глизманенко Д. Л., изд.

Руководство для сварщиков. Соколов И. И., Гисин П. И..

Читайте также: