Раскрой металла осуществляется методами холодной и термической обработки (резки). Их выбор определяется физико-химическими свойствами металла и технико-экономическими показателями.
Термическая резка — способ удаления металла с поверхности тела (проката) или разделения металлического предмета на части путем его проплавления по заданной линии или объему.
Термическую резку в практике аппаратостроения применяют для раскроя металла, совмещенных операций разделительной резки и подготовки кромок под сварку, для вырезки дефектных участков сварного шва, для вырезки отверстий в корпусе аппарата под арматуру и других операций.
В аппаратостроении для сталей различных классов используются следующие виды термической резки: кислородная, кислородно-флюсовая и плазменная. Термическую резку делят на поверхностную строжку и разделительную (объемную) резку.
Кислородная резка основана на том, что разрезаемый металл, подогретый до высокой температуры, окисляется в струе технически чистого кислорода. В качестве горючих газов используют ацетилен, газы природные и попутные нефтедобычи (метан), газы нефтепереработки (пропан, пропан-бутановые смеси). Кислородная резка в основном применяется для углеродистых сталей.
Кислородно-флюсовая резка включает процесс подачи порошка в зону ядра пламени и его сгорание. Такой вид резки применяется для нержавеющих сталей и листов больших толщин.
Следующий вид термической резки — плазменная. Для данного процесса используют электрическую дугу и получаемую в ней струю плазмы рабочего газа, температура которого составляет 4-5 тысяч градусов. Это позволяет обрабатывать не только конструкционные материалы, но и практически любые сплавы.
Еще одной из широко используемых операций является воздушно-дуговая строжка металлов. Это наиболее производительный способ удаления дефектных мест сварных соединений, прорубка корня шва, аккуратного удаления заходных планок, скоб прихваток. За счет тепла электрической дуги, горящей между изделием и электродом, металл расплавляется и затем удаляется воздушной струей, которую подают из сопловых отверстий в резаке вдоль образующей электрода.
Технология и области применения кислородной резки
Среди различных способов термической резки довольно широкое распространение получила кислородная резка. Процесс кислородной резки заключается в локальном нагреве металла до красна и последующем окислении струей технически чистого кислорода. Струя воздуха выделяет расплавленный металл. В качестве горючих газов используют ацетилен, реже газы природные и попутные нефтедобычи (метан), газы нефтепереработки (пропан, пропанобутановые смеси).
Пламя состоит из двух зон: ядро (зона полного сгорания газа) и факел (зона неполного сгорания). Температура достигает 3200-38000С.
Когда нагретый участок металла становится красным, открывают струю кислорода. Очень важно контролировать скорость резки.
В процессе резки происходит диффузия некоторых элементов в кромку реза (никель и углерод) и образование зоны термического влияния. Поэтому этот слой материала необходимо снять механическим способом.
Область применения кислородной резки включает в основном углеродистые стали.
Кислородно-флюсовая резка включает процесс подачи порошка в зону ядра пламени и его сгорание. Такой резке подвергают высоколегированную сталь, чугун, сплавы меди и алюминия, зашлакованный металл. В качестве флюсов применяют порошки определенного состава. Так, например, для резки хромистых и хромоникелевых сталей могут быть использованы флюсы следующего состава: железный порошок, кварцевый песок, доломитизированный известняк, двууглекислый натрий, фосфористый кальций.
Плазменная резка
Среди всех видов плазменной обработки материалов плазменная резка получила наибольшее распространение, так как в современном машиностроении все шире применяются специальные сплавы, нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы на их основе, для которых газокислородная или другие виды резки практически малопригодны. Плазменная резка обеспечивает более высокую производительность по сравнению с кислородной и при резке черных металлов и сплавов.
Сущность процесса плазменной разделительной резки заключается в локальном интенсивном расплавлении металла в объеме полости реза теплотой, генерируемой сжатой дугой, и удалении жидкого металла из зоны реза высокоскоростным плазменным потоком, вытекающим из канала сопла плазмотрона.
Генерируемая плазмотроном сжатая режущая дуга служит преобразователем электрической энергии в тепловую. Поэтому она как элемент электрической цепи характеризуется электрическими параметрами (током, напряжением), а как источник теплоты — тепловыми (температурой, теплосодержанием). Напряжение сжатой дуги зависит от конструктивных размеров плазмотрона (диаметра и длины канала сопла), от тока, состава и расхода плазмообразующего газа и расстояния от торца сопла до поверхности разрезаемого материала. Температура плазмы является исходным тепловым параметром плазмотрона. Она изменяется как по сечению столба дуги, так и вдоль ее оси. Температура, так же как и напряжение, зависит от многих параметров режима. Определяющими из них являются ток, состав и расход плазмообразующего газа, диаметр столба плазменной дуги (степень сжатия дуги).
|
Металл |
Резка |
||||
|
Плазменно-дуговая |
Кислородная (газовая) |
Кислородно-флюсовая |
Дуговая |
Воздушно-дуговая |
|
|
Al и его сплавы |
+ |
— |
— |
+ |
0 |
|
Cu и ее сплавы |
+ |
— |
0 |
+ |
0 |
|
Нержавеющая сталь |
+ |
— |
+ |
+ |
+ |
|
Малоуглеродистая сталь |
+ |
+ |
0 |
0 |
+ |
|
Чугун |
+ |
— |
+ |
+ |
+ |
|
Mg и его сплавы |
+ |
— |
— |
— |
— |
|
Ti |
+ |
+ |
0 |
0 |
0 |
«+» целесообразный способ резки; «0» нецелесообразный способ резки; «-» резка невозможна
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
По сравнению с кислородной плазменно-дуговая резка имеет следующие преимущества:
- Возможность резки на одном и том же оборудовании любых материалов
- Высокая скорость резки металлов небольших толщин (до 20 мм)
- Использование недорогих и недефицитных газов и отсутствие потребления горючих газов (углеводородов)
- Малые тепловые деформации вырезаемых деталей
- Относительная простота автоматизации процесса резки, определяемого в основном электрическими параметрами
Недостатками плазменно-дуговой резки являются:
- Более сложное и дорогое оборудование, включающее источник питания и систему регулирования дуги
- Более сложное обслуживание
- Необходимость применения охлаждения горелки
- Необходимость более высокой квалификации резчика
Оставить комментарий