Как резать кислородом металл
Обновлено: 28.04.2024
Процесс кислородной резки стали зависит от содержания углерода и химического состава примесей в стали. Хорошо режутся низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,3% углерода. При содержании углерода в сталях свыше 0,3% поверхность реза закаливается, а при содержании его свыше 0,7% резка становится затруднительной. Кремний при содержании его в сталях до 4% и одновременном содержании углерода до 0,2% процесс резки не затрудняет. При более высоком содержании углерода процесс резки ухудшается в связи с образованием тугоплавкого окисла кремния.
Марганец при содержании в стали до 6% на процесс кислородной резки не влияет, при более высоком содержании марганца процесс резки затрудняется. Сера и фосфор в тех количествах, в которых они содержатся в стали, на процесс резки не влияют. Хром, так же как и кремний, повышает в стали вязкость шлака и при содержании 2-3% способствует зашлаковыванию кромок реза. При содержании в стали хрома от 1,5 до 5% возможна резка с предварительным подогревом. При более высоком содержании хрома хромистые и нержавеющие стали можно резать только кислородно-флюсовым способом. Никель обладает низким сродством к кислороду и поэтому окисляется кислородной струей при резке очень слабо. Никель при содержании его в стали до 6-7% процессу кислородной резки не препятствует, при более высоком содержании никеля процесс резки затрудняется. Молибден при содержании в стали 0,15-0,25% на процесс резки не влияет.
Кислородной резке подвергаются стали толщиной не менее 3 мм. Резка стали малых толщин сопровождается значительным перегревом, оплавлением кромок и короблением разрезаемого металла. При резке тонколистовой стали на резаках устанавливается внутренний мундштук с минимальным отверстием для режущего кислорода и наружный мундштук № 1. Лучшие результаты при резке сталей малых толщин дает резка с последовательным расположением подогревающего пламени и режущего кислорода. Резку ведут с максимальной скоростью и минимальной мощностью подогревающего пламени. Мундштук резака наклоняют под углом 15-40° к поверхности реза в сторону, обратную направлению резки. Для получения резов без грата на разрезаемых кромках необходимо применять кислород чистотой не ниже 99,5%.
Лучшее качество при кислородной резке малых толщин, особенно при массовой вырезке одинаковых деталей, дает пакетная резка. Сущность процесса кислородной пакетной резки заключается в том, что разрезаемые листы складывают в пакет, стягивают струбцинами или специальными зажимными приспособлениями и разрезают за один проход резака. Максимальная толщина каждого листа не более 4-6 мм, общая толщина пакета не более 100 мм. При этом способе необходимо, чтобы листы были хорошо очищены и плотно прилегали друг к другу. Мощность подогреваемого пламени, а также расход и давление режущего кислорода при пакетной резке устанавливают по суммарной толщине пакета. Скорость резки пакета несколько меньше скорости однослойной резки стали той же толщины. Верхний лист пакета при малой толщине коробится, поэтому на пакет накладывают лист большой толщины. Пакетную резку рекомендуется выполнять кислородом низкого давления. В этом случае не требуется принудительное сжатие листов (зазоры между листами иногда достигают 3-4 мм). Пакет закрепляют с одной стороны. По окончании пакетной резки поверхность металла очищают от окалины и остатков шлака стальной щеткой. Образующиеся в процессе пакетной резки наплывы с нижней кромки металла срубают зубилом.
а - с плотным зажатием пакета, б - с зажатием пакета со стороны, противоположной началу резки
Рисунок 1 - Пакетная кислородная резка листов стали
Кислородная резка сталей средних толщи от 10 до 100 мм не вызывает затруднений. Она выполняется обычной аппаратурой как ручными, так и механизированными способами. Резку сталей средней толщины выполняют при давлении кислорода 0,25-0,6 МПа.
Кислородную резку сталей большой толщины применяют в металлургической промышленности и на предприятиях тяжелого машиностроения. Стали толщиной до 300 мм разрезают обычными универсальными резаками.
Заготовки больших толщин разрезают специальными резаками при низком давлении кислорода, которое перед мундштуком равно 0,05-0,3 МПа. Мундштуки имеют увеличенные (по сравнению с универсальными резаками) проходные сечения для режущего кислорода без расширения на выходе. При низких скоростях истечения, не превышающих звуковую(как это имеет место при резке кислородом низкого давления), каждая частица кислорода имеет возможность дольше соприкасаться с металлом, благодаря чему уменьшаются потери кислорода. Кроме того, при этом уменьшается количество теплоты, уносимое из разреза избыточным кислородом и газами, не участвующими в реакции окисления, и сокращается общий расход кислорода, хотя ширина реза несколько увеличивается.
При резке кислородом низкого давления рез получается более широким. При этом зона дефекта заполняется расплавленным металлом и шлаками, а струя продолжает процесс резки без существенных завихрений.
Для устранения подпора газов и для свободного вытекания шлака под заготовкой должно быть свободное пространство высотой 300-500 мм. При резке стали больших толщин процесс окисления металла по толщине протекает значительно медленнее, чем при резке обычных толщин. Поэтому успех резки в значительной степени определяется правильным началом врезания кислородной струи в металл.
Стали толщиной, свыше 300 мм режут специальными резаками, мундштуки которых имеют увеличенные по сравнению с универсальными резаками проходные сечения для режущего кислорода.
Резка металла газом
Копьевая резка - с помощью данной операции производится обработка нержавейки, чугуна и низкоуглеродистой стали больших диаметров. Суть резки заключается в том, что копье разогревается до температуры плавления и прижимается к разрезаемой заготовке. Метод распространен в области машиностроения и металлургии.
Кислородно-флюсовая резка используется для работы с высоколегированными хромистыми и хромоникелевыми сплавами. Данный способ характеризуется тем, что в струю газа (кислорода) начинает вводится порошкообразный флюс, он служит дополнительным источником тепла.
Воздушно-дуговая резка основана на расплавлении металла посредством электрической дуги. При использовании данного метода газ подается вдоль всего электрода.
Резка пропаном выполняется при необходимости раскроя титана, низколегированных и низкоуглеродистых стальных сплавов. Оборудование данного типа не может раскроить металл толще 300 мм.
| Толщина материала, см | Пробивание, сек. | Ширина реза, см | Расход пропана, м 3 | Расход кислорода, м 3 |
|---|---|---|---|---|
| 0,4 | От 5 до 8 | 0,25 | 0,035 | 0,289 |
| 1,0 | От 8 до 13 | 0,3 | 0,041 | 0,415 |
| 2,0 | От 13 до 18 | 0,4 | 0,051 | 0,623 |
| 4,0 | От 22 до 28 | 0,45 | 0,071 | 1,037 |
| 6,0 | От 25 до 30 | 0,5 | 0,071 | 1,461 |
Как рассчитать стоимость услуги за метр
При расчете стоимости в рассмотрение принимается: толщина металла, максимальный размер детали, ширина реза, кромка, особенности конфигурации, исходный материал – черный или цветной металл, а также предусмотрена резка под углом. Как правило, формула для расчета принимает во внимание прямой рез, если же она осуществляется по окружности/сектору, тогда используется повышающий коэффициент 2.0. Стоимость одного отверстия = 0,25 стоимости реза 1 п.м. металла.
Расход газа при резке металла
| Рабочий диапазон, мм | Резательное сопло NX | Кислород (давление, bar) | Горючий газ (давление, bar) | Кислород (потребление, m3/h) | Горючий газ (потребление, m3/h) |
|---|---|---|---|---|---|
| 3-5 | 000 NX | 1,0-2,0 | 0,5 | 1,5-2,0 | 0,20 |
| 5-10 | 00 NX | 1,5-2,0 | 0,5 | 2,0-3,0 | 0,30 |
| 10-15 | 0 NX | 2,0-3,0 | 0,5 | 3,0-3,5 | 0,35 |
| 15-25 | 1 NX | 2,5-3,5 | 0,5 | 3,5-4,5 | 0,40 |
| 25-50 | 2 NX | 3,5-4,0 | 0,5 | 4,0-4,8 | 0,40 |
| 50-75 | 3 NX | 3,0-4,5 | 0,5 | 5,0-6,5 | 0,40 |
| 75-150 | 4 NX | 3,5-5,5 | 0,5 | 6,5-9,5 | 0,50 |
| 150-200 | 5 NX | 4,5-5,5 | 0,5 | 10,0-14,0 | 0,60 |
| 200-300 | 6 NX | 5,5-6,5 | 0,5 | 15,0-19,0 | 0,70 |
Особенности резки в размер
Газовая резка позволяет проводить фигурный раскрой листа. Используя газовый резак, можно получить ровный вертикальный край без рваных швов. Также повысить качество можно применяя трафаретную резку. Среди достоинств метода – мобильность оборудования, благодаря чему можно совершать одинаковые операции по шаблонным задачам.
Преимущества метода газовой резки
- ● быстрота и универсальность
- ● оптимальная стоимость и высокое качество
- ● любой уровень сложности
- ● любая конфигурация реза
- ● возможность работы с металлом разной толщины
Возможность деформации
Процесс раскроя металла
● Резка начинается с точки, от которой должен идти разрез.
● Эта точка разогревается до температуры 1000-1300 С. После воспламенения материала пускается узконаправленная струя кислорода.
● Резак плвно ведется по линии (угол - 84-85 градусов), сторона - противоположная от резки.
● Когда линия раскроя достигнет 20 мм, угол наклона меняется на 20-30 градусов.
Устройство ручного газового резака
Устройство инжекторного резака
От чего зависит расход газа:
● квалификации мастера
● технических характеристик оборудования
● вида и толщины разрезаемой детали
● глубины и ширины реза
Как пользоваться газовым резаком: резка металла
Резка металла газовым резаком состоит из двух основных этапов:
- на первом — сплав разогревают до нужной рабочей температуры. Для этого используется пламя горящей смеси газа с кислородом;
- на втором – металл сжигается в струе кислорода.
Как пользоваться газовым резаком: поджиг газа и нагревание металла
Перед зажиганием резака следует убедиться в герметичности всех соединений в арматуре.
Далее, на резаке открывают клапан ацетилена и дают возможность кислороду выйти из камеры-смесителя. Когда станет слышно, что ацетилен медленно выходит, закручивают вентиль. Зажигается горелка специальным инструментом.
Зажигалку следует так расположить перед соплом, чтобы ее внутренняя часть касалась мундштука. Зажигалка создаёт искры, которые подожгут ацетилен.
Перед мундштуком образуется маленькое жёлтое пламя. Клапаном подачи газа увеличиваем длину пламени примерно до 250 мм. Следим, что бы факел начинался у самого мундштука.
[note]Если огонь будет «прыгать» или отрываться от него, то следует уменьшить подачу газа.[/note]
Плавно открываем передний кислородный вентиль. Необходимо подавать такое количество кислорода, которое необходимо для полного сжигания ацетилена. Когда это произойдёт, огонь поменяет свой цвет с жёлтого на голубой. После этого подачу кислорода следует увеличивать до тех пор, пока внутренний язычок голубого пламени не уменьшится и сожмется.
Продолжаем открывать кислородный клапан и увеличиваем размер факела до тех пор, пока длина его внутреннего пламени не станет несколько больше толщины разрезаемого материала. Если услышали звук, похожий на «сопение», или заметили, что голубое пламя стало неустойчивым, то следует уменьшить подачу кислорода. Её снижают до тех пор, пока пламя не станет устойчивым, а внутри – не образуется четкий конус.
Резак подносят к заготовке так, что бы внутреннее пламя самым кончиком коснулось её поверхности. Нагрев продолжают до тех пор, пока в месте соприкосновения не образовалась «лужица» расплавленного металла. Кончик пламени следует держать неподвижно на расстоянии 10 мм от этой «лужицы».
Газовые резкаи по металлу: укороченный и рычажный от фирмы Норд-С
Как резать газовым резаком (технология)
Плавно увеличиваем струю кислорода, которая поджигает расплавленный металл. Если начался бурный процесс, и сталь загорелась, то можно постепенно увеличивать давление кислорода (до момента, пока огонь не прорежет материал насквозь). Если реакция не началась (металл не разогрет), то следует добавить кислорода и разогреть его.
Начали резать металл и медленно передвигаемся вдоль линии реза. Все продукты обработки сдуваются струей к задней стороне зоны разрезания. Если этот поток замедляется или возвращается, то следует уменьшить скорость резки или остановиться и прогреть материал.
Полезное видео, как работать
Посмотрите видеоуроки по резке пропаном и резаком:
Обратный удар при газовой резке
Иногда при работе имеет место такой эффект, как обратный удар. Что это такое, что его вызывает, как избегать, смотрите в ролике ниже.
Основные сведения о технике кислородной резки
При выполнении разделительной кислородной резки необходимо учитывать требования, предъявляемые к точности резки и качеству поверхности реза. Большое влияние на качество реза и производительность резки оказывает подготовка металла под резку. Перед началом резки листы подают на рабочее место и укладывают на подкладки так, чтобы обеспечить беспрепятственное удаление шлаков из зоны реза. Зазор между полом и нижним листом должен быть не менее 100-150 мм. Поверхность металла перед резкой должна быть очищена. На практике окалину, ржавчину, краску и другие загрязнения удаляют с поверхности металла нагревом зоны резки газовым пламенем с последующей зачисткой стальной щеткой. Вырезаемые детали размечают металлической линейкой, чертилкой и мелом. Часто разрезаемый лист подают к рабочему месту резчика уже размеченным.
Перед началом кислородной резки газорезчик должен установить необходимое давление газов на ацетиленовом и кислородном редукторах, подобрать нужные номера наружного и внутреннего мундштуков в зависимости от вида и толщины разрезаемого металла.
Процесс кислородной резки начинают с нагрева металла в начале реза до температуры воспламенения металла в кислороде. Затем пускают режущий кислород (происходит непрерывное окисление металла по всей толщине) и перемещают резак по линии реза.
Основными параметрами режима кислородной резки являются: мощность подогревающего пламени, давление режущего кислорода и скорость резки.
Мощность подогревающего пламени характеризуется расходом горючего газа в единицу времени и зависит от толщины разрезаемого металла. Она должна обеспечивать быстрый подогрев металла в начале резки до температуры воспламенения и необходимый нагрев его в процессе резки. Для резки металла толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя. При резке металла больших толщин лучшие результаты получают при использовании пламени с избытком горючего (науглероживающее пламя). При этом длина видимого факела пламени (пои закрытом вентиле кислорода) должна быть больше толщины разрезаемого металла.
Выбор давления режущего кислорода зависит от толщины разрезаемого металла, размера режущего сопла и. чистоты кислорода. При увеличении давлении кислорода увеличивается его расход.
Чем чище кислород, тем меньше его расход на 1 пог. м реза. Абсолютная величина давления кислорода зависит от конструкции резака и мундштуков, величин сопротивлений в кислородоподводящей арматуре и коммуникациях.
Скорость перемещения резака должна соответствовать скорости горения металла. От скорости резки зависят устойчивость процесса и качество вырезаемых деталей. Малая скорость приводит к оплавлению разрезаемых кромок, а большая - к появлению непрорезанных до конца участков реза. Скорость резки зависит от толщины и свойств участков реза. Скорость резки зависит от толщины и свойств разрезаемого металла. При резке сталей малых толщин (до 20 мм) скорость резки зависит от мощности подогревающего пламени. Например, при резке стали толщиной 5 мм около 35% тепла поступает от подогревающего пламени.
а - скорость резки мала, б - оптимальная скорость, в - скорость велика
Рисунок 1 - Характер выброса шлака
На скорость кислородной резки влияет также метод резки (ручной или машинный), форма линии реза (прямолинейная или фигурная) и вид резки (заготовительная или чистовая). Поэтому допустимые скорости резки определяют опытным путем в зависимости от толщины металла, вида и метода резки. При правильно выбранной скорости резки отставание линии реза не должно превышать 10-15% толщины разрезаемого металла.
На рисунке 1 схематически показан характер выброса шлака из разреза. Если скорость кислородной резки мала, то наблюдается отклонение пучка искр в направлении резки (рис. 1, а). При завышенной скорости резки отклонение пучка искр происходит в сторону, обратную направлению резки (рис. 1, в). Скорость перемещения резака считают нормальной, если пучок искр будет выходить почти параллельно кислородной струе (рис. 1, б).
Ширина и чистота реза зависят от способа резки. Машинная резка дает более чистые кромки и меньшую ширину реза, чем ручная. Чем больше толщина разрезаемого металла, тем больше шероховатость кромок и ширина реза. В зависимости от толщины металла ориентировочная ширина реза составляет:
| Толщина металла, мм | 5-15 | 15-30 | 30-60 | 60-100 | 100-150 |
| Ширина реза, мм | 2-2,5 | 2,5-3,0 | 3,0-3,5 | 3,5-4,5 | 4,5-5,5 |
В начале кислородной резки мундштук располагают перпендикулярно поверхности металла или с небольшим наклоном (5-10°) в сторону, обратную направлению резки. По мере углубления в массу металла ослабевает действие подогревающего пламени, уменьшается скорость кислородной струи, поэтому при резке происходит отставание режущей струи (рис. 2). Отставание увеличивается с увеличением скорости резки, отставание можно компенсировать наклоном мундштука вперед по направлению движения.
Читайте также: