Давление кислорода при резке металла

Обновлено: 04.10.2024

В этой статье мы постараемся максимально подробно рассмотреть все плюсы и минусы, выгоды и слабые места резки металлов различными газами: с помощью азота, кислорода и воздуха. Посмотрим какой газ лучше всего подходит для резки металла, действительно ли воздух бесплатный и какие бывают минусы при работе с каждым из газов.

Виды газов для резки металла

Для начала определим, что газом мы именуем и азот и кислород и воздух, воздух тоже газ.

При резке лазером (причём хоть СО2, хоть волоконным) через сопло вместе с лазером подаётся газ для того чтобы удалить из зоны резки продукты горения или помочь лазеру обрабатывать материал.

Если речь об азоте или кислороде то есть много способов хранения и подачи газа в станок, самый основной — баллон с газом, на баллон накручиваем редуктор для регулировки давления и от редуктора ведём шланг на станок.

Воздух

Компрессор это устройство подачи ВОЗДУХА. То есть только воздуха. Воздухом можно резать небольшие толщины, в среднем до 2-3мм. Система фильтрации нужна для того чтобы воздух который через компрессор идёт на станок был чистым, без воды или масла.

Если система фильтрации плохая то из компрессора вместе с воздухом летят мелкие частицы воды и масла, они оседают на защитном стекле лазерной головы и стёкла быстро выходят из строя. Также загрязняется вообще весь воздушный тракт станка и головы.

Но и это еще не все, в некоторых станках воздух используется еще и для работы пневматических систем, так что стоит разграничивать подачу воздуха к станку для резки и для работы пневматики.

Там чаще всего внутри станка уже стоят нужные очистители, дополнительно не надо ничего.

Кислород или азот для резки металла?

Кислородная резка самая дешёвая. Азотная резка намного дороже, но при обработке практически всех металлов, кроме черных, мы используем азот, если хотим сохранить свойства металла.

Кислородом НЕЛЬЗЯ резать нержавейку. Если мы будем ее резать кислородом, то материал по сути будет гореть, ведь горение — это ни что иное, как окисление при высокой температуре, а кислород – катализатор горения. Таким образом из нержавейки мы делаем ржавейку, окисляем её, то есть попросту убираем все её нержавеющие свойства.

А азот – негорючий газ, он инертный, в нем ничего не горит, он выполняет другую функцию – предохраняет металл от окисления, охлаждает его и удаляет продукты горения из зоны реза.

Кислородом обычно режут черные металлы.

Чернуху можно резать и азотом, но это будет слишком дорого и невыгодно, а так как она не имеет нержавеющих свойств, то нет смысла и сохранять их.

Ещё один нюанс – азотом мы режем всё, кроме титана, который при лазерной резке вступает с азотом в реакцию, крошится, теряет свою структуру и свойства. Для резки титана нужен аргон.

Давление газа при резке металла лазером

Итак, на станке есть два гнезда подключения вспомогательного газа — нерегулируемый тракт для азота или воздуха и кислородный тракт с регулятором давления.

Первый идёт напрямую в рабочую голову: то есть как на баллоне на редукторе выставил давление, так оно и работает.

А второй – кислородный тракт требует очень точной регулировки давления, поэтому здесь и стоит специальный регулятор производства японской фирмы SMC. Он позволяет выставлять точные параметры давления резки напрямую из программы.

Когда мы режем материал, его необходимо сначала пробить. В момент этого пробоя давление должно быть 0,15-0,2 МПа, а в процессе резки – достаточно 0,5-0,6 МПа и станок должен регулировать это расхождение в давлении.

Если кислородом пробивать материал с таким же давлением, с каким режешь, то полетят брызги расплавленного металла, т.к. кислород, как мы выяснили выше – катализатор горения. С азотом таких заморочек нет, можно поставить условные 2 МПа и пробивать и резать на одном и том же давлении.

Регулятор давления газа в металлорезе

Возвращаясь к регулятору давления — на него нельзя подавать более 1 МПа, в лучшем случае он просто будет спускать переизбыточное давление и у вас будет перерасход кислорода, в худшем случае - просто выйдет из строя.

Для резки азотом нормальное давление — 1,6-1,8 МПа, а с кислородом — 0,5-0,6 МПа, т.е. расход газа практически в три раза меньше.

Однако, несмотря на то, что кислородная резка дешёвая – она сложная и требует опыта в настройке параметров.

Чуть-чуть отклонение по давлению, не тот диаметр сопла – и у тебя будет плохой рез.

Но если уметь работать с кислородом, то он получается эффективнее и дешевле, чем азот или воздух.

Кстати про воздух: в чём здесь подвох?

Воздух для резки металла

Если вы собираетесь резать на воздухе, вам нужно озаботиться хорошей системой фильтрации, стоимость которой порой может достигать стоимости самого компрессора.

Люди думают, что я сейчас схвачу Бога за яйца, не буду платить за газ, заплачу один раз за компрессор и все – дёшево и сердито. Но на самом деле нет, воздушная резка тоже стоит денег.

Минусы использования воздуха для резки металла

Просто вложения разовые и большие. Да и компрессор тоже нужно обслуживать – менять масло. И бывает, что фильтры тоже выходят из строя, три месяца нормально работает, потом раз – начал плеваться. Конденсат с ресивера летит, вот это вот всё. И если ты один раз засорил тракт, потом поставил воздух с нормальными фильтрами, это всё равно не поможет, потому что придётся чистить сам тракт, продувать его спиртом.

При работе с воздухом, нужно очень сильно очищать и осушать воздушный тракт, потому что любая влага и масло, которые будут лететь из компрессора, будут оседать на защитных стёклах и придётся менять их по несколько раз в час.

Для нормальной резки воздухом нужно давление 1,6-1,8 МПа, но чтобы после всех осушителей и систем фильтрации добиться такого давления на выходе, до фильтров должно быть 20-25 атмосфер. А такой компрессор уже стоит нормальных денег. Поэтому стоимость компрессора с хорошей системой осушителей будет стоить достаточно дорого.

Подумайте, может вам выгоднее взять газификатор с азотом и просто заполнять его один раз в месяц?

Резюмируем по воздуху

Воздух актуален только если вы режете не больше 1,5 мм и если не гонитесь за цветом кромки.

Воздух – это не бесплатно. Это сложно и дорого. Чтобы вся эта система нормально работала, в неё стоит хорошо вложиться. Если вы режете то чернуху, то нержавейку, то одно, то другое – то лучше работайте на газах.

Газовое оборудование и оборудование рабочего места на металлорезе

Газ может поставляться в баллоне 40 или 70 литров. Это не очень удобно, так как их приходится часто менять и тратить на это дополнительное время.
Бывает матрица баллонов — 25 баллонов, обвязанных шлангами. Матрицы баллонов хватает на дольше, но она занимает больше места и сложнее в заправке и транспортировке.
Может быть газификатор — это большой баллон, в котором газ содержится в жидкой форме. Именно поэтому газ из газификатора очень чистый. К тому же он экономичней.

Не стоит гнаться за чистотой газа три девятки (99,999%), четыре девятки (99,9999%). Девяносто девять сотых (99,99%) – этого уже достаточно. Остальное – избыточно, это финансово не целесообразно и будет стоить космических денег. ОЧ (оч чистый) или ОСЧ (особо чистый) – этого достаточно, потестите и определитесь что вам больше подходит.

В следующей статье мы поговорим про систему управления, программное обеспечение и покажем вам самые крутые функции металлореза, которые значительно упрощают рабочий процесс.

Сервис и ремонт лазерного станка по металлу

Многие могут продать металлорез, но не у всех есть такой опыт и багаж знаний как у наших менеджеров и сотрудников сервисной службы.

Возможно в этой статье было много непонятных для вас терминов, не пугайтесь, мы доступно расскажем вам обо всех нюансах и научим правильно работать на станке. Наше обучение длится три дня, за это время вы узнаете всё что нужно о строении станка и его обслуживании, мы научим вас подбирать настройки под разные типы материалов разной толщины и покажем, как работать с режимами резки, которые упрощают работу и помогают экономить время и материалы.

Мы имеет успешный опыт работы с различными производствами и поэтому можем многому вас научить, поделиться опытом и дать вам уникальные советы, как оптимально настроить ваше производство.

Газокислородная резка металла

Газокислородная резка металла – это процесс основанный на интенсивном окислении металла в струе кислорода и удаление давлением струи окислов с зоны реза. В процессе резки нагрев металла происходит до температуры его плавления.

Кислород выступает в качестве окислителя. Вступая в реакцию с нагретым металлом, кислород вызывает его окисление и немедленное выгорание. Расплавленные окислы металлы выдуваются из зоны реза.

Оборудование для газовой резки

Для выполнения данного вида работ необходимо иметь следующее оборудование:

Газокислородный резак.

Резак для газовой резки является самым главным оборудованием для разрезания металлов. На сегодняшний день большинство резаков являются инжекторными. Они способны разрезать метал толщиной до 300 мм. По устройству резак похож на газовую горелку. Но в отличии от неё, имеет дополнительную трубку для подачи кислорода в инжекторную камеру. В этой камере происходит смешивание кислорода с горючим газом. Также для кислорода на резаке предусмотрен дополнительный вентиль. Он служит для регулировки подаваемого кислорода.

Баллон с горючим газом.

В качестве горючего газа для резки металлов применяют пропан. Можно применять ацетилен, но для порезки это сильно дорого. Пропан имеет температуру горения ниже, чем ацетилен, но его всё равно достаточно для прорезки конструкционных сталей.

Баллон с кислородом.

Хранит кислород в газообразном состоянии.

Редуктор.

Служит для понижения величины давления кислорода или горючего газа. Устанавливается на баллон вместе с манометром и служит для регулировки давления газа при газовой резке. Для кислорода свой редуктор, для горючего газа – свой. Перепутать их невозможно поставив не на тот баллон, так как они имеют разную резьбу.

Манометр давления.

Устанавливается на редуктор. Манометр служит для контроля регулируемого давления кислорода или горючего газа.

Рукава

Рукава для газовой резки, представляют собой резиновые шланги из плотной резины. Нельзя ставить на кислород рукава для горючего газа, так как они рассчитаны под разное рабочее давление. Так же имеют разную резьбу.

Предохранительные затворы.

Служит для защиты сварочных рукавов, а также защищает баллоны от обратного удара. Не даёт пламени пройти через рукава и попасть внутрь баллона. Устанавливается между баллоном и резаком на каждый рукав.

Технология газовой резки металла

Под технологией газовой резки, подразумевается комплекс последовательных действий, к которым относится:

Подготовка поверхности металла к порезке.

Перед тем как приступить к процессу резки, следует выполнить зачистку поверхности разрезаемого металла. Необходимо удалить окалину, ржавчину и других загрязнения. Зачистить поверхность можно металлической щёткой. Ширина зачистки участка в месте реза около 30-50 мм.

Порядок зажигания резака.

Все вентили на резаке должны быть закрыты. С начало необходимо открыть вентиль с кислородом. Следом открывается вентиль горючего газа. На расстоянии от мундштука подносится зажженное пламя. Будьте осторожны. В момент зажигание, пламя резака уже насыщенно кислородом и сразу будет иметь высокую температуру. Берегите пальцы. Отрегулируйте пламя с помощью двух вентилей на резаке.

Начало резки.

Расстояние от сопла до металла.

Для качественной резки, прежде всего необходимо, чтобы ядро пламени находилось на расстоянии 2-3 мм от поверхности металла. В процессе резке рекомендуется на протяжении всего процесса выдерживать это расстояние. Для выполнения прямолинейных резов есть возможность использование дополнительных тележек прикрепляемых к резаку. Для резки толстолистового проката толщиной свыше 80 мм расстояние от мундштука до металла необходимо увеличивать в двое.

Положение резака при резке.

При резке металла толщиной до 50 мм резак необходимо держать под углом 20-30º в сторону, обратную движению.

Скорость резки.

Соблюдение оптимального режима скорости очень важно. При маленькой скорости резки происходит интенсивное оплавление кромок разрезаемого металла. Большая скорость приведёт к не полному прорезанию поверхности металла.

В таблице ниже будут приведены приблизительные данные по скорости резки слали в мм/мин:

Толщина разрезаемой стали в мм

Расход горючего газа

Расход горючего газа напрямую зависит от толщины разрезаемого металла. Другими словами, чем толще метал, тем естественно больше расход газа.

В таблице ниже будут приведены приблизительные данные по расходу горючего газа:

Давление газа при газовой резке и расход кислорода

В таблице ниже будут приведены данные по давлению режущего кислорода:

Толщина разрезаемой стали в мм
5	10	25	50	100	200	250	300
3 — 3,5	4 — 4,5	4 — 4,5	6 — 7	8 — 11	10 — 11	10 — 12	12 — 14

В таблице ниже будут приведены данные по расходу кислорода при газовой резке металла:

Толщина разрезаемой стали в мм
2	25	50	100	200	300
2,6 — 3,0	4,5 — 5,0	7,5 — 8,5	13,0 — 18,0	28,0 — 32,0	38,0 — 40,0

При окончании работы.

Закрывается резак в обратной последовательности. Прежде всего, необходимо перекрыть подачу кислорода, а только затем перекрывается горючий газ.

Основные условия газокислородной резки

Не все металлы поддаются кислородной резке. Вот необходимые условия без которых не сможет произойти процесс газокислородной резки:

Температура плавления металла должна быть выше, чем температура его воспламенения в кислороде. Что такое температура воспламенения? Температура воспламенения – это температура нагрева, при которой металл начинает окисляться.
Температура плавления окислов металла должна быть ниже, чем температура плавления самого металла. Иначе окислы не дадут металлу окислиться. Самым известным таким металлом является алюминий. Температура плавление его окисной плёнки около 2050º С, что выше температуры кислородного пламени.

В таблице ниже будут приведены температуры плавления различных металлов:

Температура выделяемая при сгорании металла должна обеспечивать непрерывный процесс резки.
Разрезаемый металл не должен иметь слишком большую теплопроводность. Иначе тепло выделяемое для нагрева металла будет отводиться от зоны реза. Такие металлы: алюминий и медь.
Окислы образуемые в процессе резки должны свободно выдуваться с зоны реза.
Химические элементы, находящиеся в металле не должны затруднять резанье и способствовать закалке металла.

Техника безопасности при газовой резки стали

Процесс резки стали сопровождается рядом опасных факторов: возгорание, взрыв и т.д. Следует придерживаться следующим правилам:

Газовая резка металла — инструкция по обработке металла

Резка

Газовая резка самая популярная, так как не требует соблюдения норм для помещения и выполняется просто. Шов получается не рваный и аккуратный, если используются трафаретки. Все резаки компактные и мобильные, простые в транспортировке. Можно использовать множество газов. Этот способ позволяет работать с толстыми заготовками и выполнять сложные операции. Не требуется электропитание, режим может быть ручной или автоматический.

Особенности технологии

Выбор газа для резки зависит от свойств металлической заготовки. Кроме технического кислорода может быть использован ацетилен, коксовый и нефтяной газ, метан, пропан, бутан и смеси из них.

Кислород используется при резке металла газом, если материал обладает определенными характеристиками:

высокой теплопроводностью;
температурой плавления выше температуры воспламенения в кислороде;
температурой плавления тугоплавких окислов ниже температуры плавления металла;
образованием жидких шлаков в процессе резки;
выделением большого объема тепла.

Чтобы резать металлическую заготовку, ее сначала необходимо подогреть. Потом материал сжигается, продукты сгорания удаляются струей газа.

Резка может быть:

поверхностная – образование шлицев и каналов;
копьевая – образование отверстий или проемов;
разделительная – в виде сквозного реза.

Для разных работ выбираются разные горелки. Существует несколько видов, которые предназначены для выполнения разных работ.

Любая горелка состоит из:

рукоятки;
вентиля;
клапана (не во всех моделях);
наконечника (удлинительной трубки);
мундштука (насадки).

Смешение газа с воздухом может происходить в наконечнике или мундштуке. В моделях с клапаном газ с кислородом смешивается в головке, что повышает уровень безопасности. Использование моделей без клапана позволяет применять в работе газ с различным давлением. Газовые резаки для резки толстого металла комплектуется несколькими мундштуками.

Технология состоит из четырех шагов:

разогрева заготовки;
введения в область обработки газовой смеси;
воспламенения материала;
процесса горения.

Струя должна быть равномерной, чтобы пламя не погасло. В процессе горения образуются окислы, которые удаляются газовой струей.

Инструкция по резке металла

Важно правильно подключить и подготовить резак. К баллонам подсоединяют трубки с затворами на концах. Далее проверяется подача газа (если это кислородно-пропановая резка металла) — клапан закрывается, вентиль на баллоне открывается. Потом, следя за манометром, клапан медленно открывают. Давление должно быть 0,35–0,55 атмосфер. Потом нужно продуть шланг – открыть клапан. Газ начинает выходить с характерным звуком. Если манометр показывает стабильное давление, клапан закрывается.

Следующий шаг – проверка подачи кислорода и настройка давления. Сначала открывается клапан на баллоне, потом – регулятор (давление потока 1,7-2,7 атмосфер). Чтобы продуть шланг, на резаке открывают вентили кислорода. Их два: для подачи в дюзу и образования смеси. Сначала нужно открыть первый, потом второй (на 3-5 секунд).

Внимание! Перед зажиганием вентиля следует убедиться, что нет протечки в соединениях, поблизости не играют дети и не гуляют животные.

Первым открывают клапан подачи газа, чтобы вышел кислород, который после проверки остался в смесителе. Вентиль надо крутить до тех пор, пока будет слышно, как выходит газ. Расположенная перед резаком зажигалка должна касаться мундштука. После нажатия на рычаг искры поджигают газ.

Сразу нужно открыть вентиль кислорода. О его достаточном объеме свидетельствует изменение цвета пламени на голубой. Чтобы факел увеличился в размерах, необходимо подать больше кислорода. Давление газа и кислорода при резке металла полностью зависит от толщины заготовки.

Важно! Если пламя неустойчивое и «сопит», кислорода слишком много. Объем необходимо уменьшить, чтобы пламя было в форме конуса.

По технологии газовой резки металла пламя подносилось к материалу кончиком, прогревая поверхность. После появления расплавленного металла начинается подача кислорода, поджигающего его. Струя увеличивается до тех пор, пока материал будет до конца прорезан. Одновременно вдоль линии реза продвигается мундштук. Искры и шлак удаляются струей.

Оптимальная скорость резки определяется по искрам – они должны улетать под углом 85-90 о . Если угол меньше, скорость нужно уменьшить. Если заготовка толстая, ее нужно расположить под углом, чтобы стекали шлаки. Останавливаться, не закончив процесс, не рекомендуется. По окончании работы сначала перекрывается кислород, потом газ.

Давление кислорода при резке металла

Резак функционирует нормально, если давление кислорода при резке металла 3-12 атмосфер (зависит от толщины заготовки и диаметра сопла). Чем выше давление для конкретных размеров, тем больше кислорода попадает на металлическую поверхность, она лучше окисляется (но до определенного предела). Если давление для конкретной заготовки и оборудования превышает норму, кислород протекает через разрез бесполезно.

Второй отрицательный момент – увеличение ширины разреза и перерасход кислорода. Материал тратится бесполезно. Поэтому для каждого сопла и заготовки давление рассчитывается отдельно. Уровень контролируется по показаниям манометра, но они неточные, так как давление снижается в процессе прохождения через шланг и мундштуки.

Регулировка кислородного редуктора при резке металла производится при помощи винта. Для повышения давления его крутят по часовой стрелке, для понижения – наоборот.

Важно! Необходимо так же знать, какое давление на редукторах горючих газов при резке металла. Они классифицируются по максимальному давлению (при резке 15-30 атмосфер).

Давление задается перед началом работы, роль редуктора – поддерживать уровень.

Припуски на резку металла

Припуск на резку металла газом — слой, который теряется в процессе обработки соответственно чертежу. Нормы для стальных заготовок определены в Минимальные припуски ГОСТ 12169-82:

3-5 мм при толщине до 60 см;
5-10 мм при толщине 100 см;
10-25 мм для очень большой толщины.

Важно! Величина припусков на резку металла зависит от ширины борозды, погрешностей используемого оборудования, химического состава материала, отклонений из-за деформаций, допущенных работников технологических неточностей.

Техника безопасности при газовой резке металла

Техникой безопасности при газовой резке металла определено, что работать лучше на воздухе или в помещение с идеальной системой вентиляции, земляным или бетонным полом. Половое покрытие в радиусе 5-и метров нужно очистить от предметов, которые легко воспламеняются: стружки, ветоши, бумаги, листьев и растений. Заготовку лучше всего уложить на металлический стол удобной высоты. Ни на полу, ни на столе не должно быть пятен, оставленных легковоспламеняющимися веществами.

Перед началом работы необходимо убедиться, что под рукой имеется:

защитные средства (кожаные перчатки, защитные очки, крепкая обувь);
огнестойкая одежда (не допускается синтетика, рваные края, свободный крой);
инструменты (специальный карандаш, угольник, линейка);
специальная зажигалка (спички не подходят).

Самый большой вред работнику причиняется, если взрывается смесь из-за неправильного обращения с баллонами или горелкой. Самыми опасными считаются взрывы баллонов, наполненных кислородом. Если неправильно обращаться с горелкой, можно получить ожоги. На глаза отрицательно влияют видимые и инфракрасные лучи, искры, брызги шлака. Если не пользоваться защитными очками, существует вероятность на какое-то время потерять зрение.

Каким газом резать металл: азот, кислород или воздух?

Читайте также: