Какие металлы можно резать кислородной резкой какие нельзя

Обновлено: 21.09.2024

Кислородной резке подвергаются только те металлы и сплавы, которые удовлетворяют следующим основным условиям.

1. Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Лучше всех металлов и сплавов этому требованию удовлетворяют низкоуглеродистые стали, температура воспламенения которых в кислороде — около 1300°С, а температура плавления — около 1500°С. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается повышением температуры воспламенения в кислороде с понижением температуры плавления. Поэтому с увеличением содержания углерода кислородная резка сталей ухудшается.

2. Температура плавления окислов металлов, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла, в противном случае тугоплавкие окислы не будут выдуваться струей режущего кислорода, что нарушит нормальный процесс резки. Этому условию не удовлетворяют высокохромистые стали и алюминий. При резке высокохромистых сталей образуются тугоплавкие окислы с температурой плавления 2000°С, а при резке алюминия — окисел с температурой плавления около 2050°С. Кислородная резка их невозможна без применения специальных флюсов.

3. Количество тепла, которое выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки. При резке стали около 70% тепла выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30% общего тепла поступает от подогревающего пламени резака.

4. Образующиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться из места реза.

5. Теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, так как тепло, сообщаемое подогревающим пламенем и нагретым шлаком, будет интенсивно отводиться от места реза, вследствие чего процесс резки будет неустойчивым и в любой момент может прерваться.

В момент начала газовой резки подогрев осуществляется только подогревающим пламенем. Кроме этого, подогревающее пламя на всем протяжении реза подогревает переднюю верхнюю кромку разрезаемого металла впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, обеспечивая тем самым непрерывность процесса резки. Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и химического состава разрезаемого металла и сплава.

Чем меньше толщина разрезаемой стали, тем большую роль играет подогревающее пламя. При резке сталей толщиной до 5 мм 80% общего количества тепла составляет тепло подогревающего пламени. С увеличением толщины разрезаемого металла роль подогревающего пламени в передаче тепла снижается. При резке сталей толщиной 25 мм подогревающее пламя передает металлу 29%, остальное тепло получается за счет реакций окисления железа. Максимальная температура пламени находится на расстоянии 2—3 мм от конца ядра, поэтому для наиболее эффективного нагрева расстояние от конца ядра до поверхности разрезаемого металла должно составлять 2—3 мм. Подогревающее пламя надо регулировать на несколько повышенное содержание кислорода, так как слегка окислительное пламя обеспечивает интенсивный нагрев и улучшает качество реза.

Сжигание металла и удаление продуктов сгорания из реза осуществляется струей режущего кислорода. Количество кислорода, проходящего через сопло мундштука, зависит от конструкции сопла, давления кислорода и скорости истечения струи. При газовой резке требуется определенное количество кислорода. Недостаток его приводит к неполному

сгоранию железа и неполному удалению окислов, а избыток кислорода охлаждает металл. Количество кислорода, необходимое для полного окисления разрезаемого металла, определяется количеством сжигаемого металла и средним расходом на его сжигание

Струя режущего кислорода должна вызывать непрерывное окисление по всей толщине разрезаемого металла, поэтому скорость перемещения резака должна соответствовать скорости окисления металла по всей толщине. Скорость окисления зависит от скорости истечения кислородной струи. Струя режущего кислорода должна обеспечивать равномерную ширину реза по всей толщине разрезаемого металла. Расход кислорода на выдувание образующихся в результате резки окислов из узкого реза должен быть большим, чем из широкого. Это происходит из-за того, что при узком резе происходит большаясцепляемость образующихся в процессе резки шлаков с кромками, а при увеличении ширины реза удаляемость шлаков облегчается.

Резка металла газом

Резка металла газом – метод металлообработки, применяемый не только на крупном производстве, но также в быту, сельском хозяйстве, мелкосерийном выпуске. Это по-настоящему универсальный, простой и быстрый способ разрезать толстую металлическую заготовку без длительной настройки оборудования и больших затрат.

Для того чтобы резка металла газом выполнялась правильно, необходимо соблюдать правила, подобрать оборудование и расходные материалы, выполнить остальные условия. О том, как это сделать лучше, читайте в нашем материале.

Что собой представляет процесс резки металла газом

Газовая резка металлов в настоящее время – это достаточно простая технология, при которой работа идет без применения сложной аппаратуры и дополнительных источников энергии. Данный метод используют специалисты для проведения работ в сельском хозяйстве, строительстве и различных видах ремонта. Оборудование для газовой резки металла мобильно, быстро перевозится для использования на другом объекте.

Рассмотрим основной принцип резки с помощью кислорода. Вначале происходит разогрев материала нагревателем в среднем до температуры +1 100 °С. После чего кислород начинает подаваться в зону реза, соприкасается с раскаленной поверхностью и загорается. Стабильная подача кислорода дает мощную струю горящего газа, которая с легкостью режет лист металла.

Для успешной резки газом необходимо, чтобы материал имел температуру горения меньшую, чем плавления. Иначе расплавленный металл будет тяжело убрать из зоны реза, в отличие от сгоревшего.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что резка металла газом происходит вследствие его выгорания в зоне действия газовой струи. Основной частью оборудования для резки газом является резак. В нем происходит создание смеси воздуха с газом за счет дозирования и последующее смешивание кислорода с парами жидкого топлива или газами. После чего резак воспламеняет получаемую смесь и дополнительно обеспечивает подачу кислорода в зону реза.

Газовая резка является одним из температурных методов обработки материалов. Ее достоинством стала большая производительность и возможность обрабатывать заготовки практически любой толщины. Один сварщик за смену в состоянии произвести резку нескольких тонн материала. Работники указывают на одно из главных преимуществ – возможность работать вне зависимости от источников энергии. Это особенно важно, когда работа ведется в полевых условиях, где отсутствует какой-либо источник питания.

Рекомендуем статьи по металлообработке

В списке металлов, в работе с которыми используется газокислородная резка, есть исключения: алюминий, нержавейка, медь и латунь.

Преимущества и недостатки технологии резки металла газом

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Резка кислородом имеет большое количество преимуществ перед иными видами. Они делают ее эффективнее экономически. Но существует ряд ситуаций, когда она просто незаменима.

Достоинствами газокислородной резки являются:

• Возможность обрабатывать заготовки большой толщины.
• Высокая сложность выполняемых резов, например, таких как многоступенчатый.
• Удобство выполнения фасонной обработки материалов, т. е. на заданную глубину, а не только сквозного реза.
• Хорошее качество реза при невысокой себестоимости обработки.
• Высокая производительность.
• Автономность и мобильность оборудования позволяет применять ее в труднодоступных местах, в том числе при сборке/разборке корпусов судов, а также сложных производственных конструкций.

Описываемая технология резки газом, помимо достоинств, имеет и недостатки, к примеру:

• Для ее осуществления сварщику требуется достаточный опыт. Специалистам с низкой квалификацией доступны только простые виды реза, например, прямая обработка тонкого листа металла.
• Опасность возникновения пожара или взрыва. Технология требует тщательных подготовительных мероприятий и последующего соблюдения правил техники безопасности при проведении работ.
• Точность реза не слишком высокая, в особенности при ручной обработке. После его выполнения заготовку, как правило, необходимо дополнительно механически доводить до соответствия ее формы и размеров чертежу.
• Термическое воздействие на заготовку иногда приводит к разным формам деформации, таким как кручение, коробление и пр. Это особенно рискованно при раскрое материала и в меньшей степени при демонтаже конструкций.

Эти недостатки способен решить иной метод – плазменная резка с помощью автоматизированных стационарных аппаратов. Однако они не мобильны и не дают возможности выполнять операции в труднодоступных местах.

Какие газы используются для резки металла

Существует несколько методов классификации газовой резки. Она происходит в зависимости от применяемых газов и прочих особенностей. Из них можно выбрать оптимальный для выполнения той или иной операции или задачи. К примеру, электродуговая резка с кислородом возможна в случае подключения аппаратуры к электрической сети. А обрабатывать низкоуглеродистые стали удобнее газовоздушной смесью с пропаном.

Среди профессионалов наиболее востребованными методами являются:

• Резка пропаном. Резка металла газом, например, пропаном, а также кислородом – пожалуй, самый популярный, но имеющий свои ограничения. Он применяется для низколегированных и низкоуглеродистых сталей, титановых сплавов. В случае наличия в составе материала легирующего компонента или углерода в количестве более 1 %, требуется применение иного метода. Резка возможна и с другими газами: ацетиленом, метаном и пр.
• Воздушно-дуговая резка. Довольно эффективным методом резки является кислородно-электрическая дуговая резка. Плавка происходит при помощи электрической дуги. Остатки же расплава убираются воздушной струей. При выполнении операции таким образом подача кислорода происходит вдоль электрода. К недостаткам этого метода можно отнести неглубокие резы. Впрочем, они компенсируются практически любой шириной заготовки.
• Кислородно-флюсовая резка. Ее особенностью является подача в зону реза дополнительного компонента – порошкообразного флюса. Он дает возможность обрабатываемому металлу стать более податливым в процессе флюсовой кислородной резки. Данный метод применяется для металлов, которые образуют твердоплавкие окислы. В процессе его применения создается добавочный тепловой эффект, при котором струя газа эффективно режет металл. Применяется кислородно-флюсовая металлическая резка для обработки меди и медных сплавов, легированных сталей, железобетона и зашлакованных металлов.
• Копьевая резка. Данный метод применяется для работы с промышленными технологическими отходами, большими массивами стали и аварийными скрапами. Особенностью является увеличивающаяся скорость выполнения работ. Технология включает применение высокоэнергетичной струи газа, что приводит к значительной экономии стальных копьев. Скорость же работы увеличивается быстрым, полным сгоранием обрабатываемого материала.

Расход газов при резке металла можно увидеть в таблице:

На показатель зависимости расхода газа от объемов работ сильное влияние оказывает выбранный метод резки. Нормы резки металла газом при использовании кислородно-флюсового метода содержат информацию о несравнимо меньшем использовании газа, чем при воздушно-дуговом.

Помимо способа обработки, расход газа и кислорода при резке металла зависит от ряда параметров, таких как:

• квалификация сварщика – неопытному специалисту потребуется большее количество газа на один метр заготовки, чем мастеру;
• параметры оборудования и его целостность;
• толщина и марка металла, из которого сделана заготовка;
• характеристики реза – ширина и глубина.

В нижеследующей таблице представлена информация, необходимая для специалиста при выполнении реза пропаном:

Основные правила резки толстого металла газом

Газокислородная резка применяется для раскроя сплавов стали толщиной от 0,5 до 6 см. Вследствие реакции окисления выделяется тепло, которое нагревает и расплавляет металл. А продукты, образующиеся из-за сгорания материала, убираются из зоны реза потоками газа.

Существует ряд требований, которые надо соблюдать в процессе подготовки и выполнения газокислородной резки материалов:

• Перед началом работ необходимо аккуратно очистить поверхность вдоль будущей линии реза на расстояние до 10–15 см. Удалению подлежат остатки старой краски, смазок, масложировых пленок. Если их оставить, то во время резки газом может произойти возгорание, а иногда и взрыв. Помимо них, необходимо избавиться от ржавчины, поскольку ее присутствие замедляет работу по причине теплоизоляционных свойств последней.
• В нижней части заготовки должно быть свободное пространство для выхода струи газа. Размер его невелик – 5–10 см. Однако его отсутствие может привести к турбулентности потока газа из-за его отражения, что крайне нежелательно, к тому же отрицательно влияет на скорость выполнения работы, а также вызывает температурную деформацию изделия.
• Угол отклонения резака от вертикали не должен превышать 5°. В противном случае форма факела искажается, точность падает, качество поверхности реза ухудшается.
• Для выполнения работ сварщику необходимы высокая квалификация и достаточный опыт. Выполнение данного требования будет гарантировать высокую производительность и точность реза.

Газ в зону реза подается с помощью запорных вентилей: одним общим и двумя запорными. Использование двух разных запорных вентилей помогает быстро управлять составом смеси и перенастраивать оборудование для резки металла газом.

На рукоятке резака находятся три патрубка с разъемами. Именно с их помощью в зону реза попадают газ для сварки и резки металла: ацетилен или пропан, кислород, а также жидкость для охлаждения. Давление газов при резке металла устанавливается на редукторе баллона. Оно должно быть ≤ 12 атм.

Подача кислорода в факел резака начинается после поджога последнего. Пропан, сгорая, выделяет тепло, которое нагревает изделие, и начинается его окисление. Процесс происходит достаточно быстро. Заготовка режется (прожигается) струей раскаленного газа (кислорода), одновременно этот же поток выметает частицы расплава в образовывающийся рез.

Условия резки металла газом и кислородом

Рассмотрим обязательные условия успешной обработки материалов методом газокислородной резки:

• Температура горения металла в среде кислорода, которая также обозначается как Т_воспл, должна быть ниже Т_плав (температуры плавления). Разница температур не должна быть ниже 50 °С. В противном случае возможно вытекание расплава, а также увеличение ширины реза. Например, конструкционные сплавы имеют Т_воспл, равную +1 150 °С, в то время как Т_плав равна +1 540 °С. Температура плавления снижается с возрастанием количества углерода, что затрудняет обработку высокоуглеродистых сплавов, а также чугуна простым резаком.
• Температура плавления заготовки должна быть выше температуры плавления поверхностных оксидных пленок. Такая пленка является тугоплавкой и не дает кислороду достигнуть поверхности металла, в результате чего его горение не может начаться. Например, температура плавления оксида хрома равна +2 270 °С, а конструкционной стали – +1 540 °С. Специалисты рекомендуют в таком случае использовать порошок флюса. Между ним и поверхностной пленкой начинается реакция, превращающая последнюю в продукт с пониженной температурой плавления.
• Появляющиеся в ходе резки газом оксиды должны иметь высокий показатель жидкотекучести. Иначе расплав будет облеплять края реза, мешая работе и не давая основному материалу гореть. Повысить текучесть оксидов можно с помощью специально подобранных флюсов. Однако такое вмешательство делает резку газом существенно дороже.
• Обрабатываемая заготовка должна иметь невысокую теплопроводность – иначе не будет происходить возгорания материала в зоне реза из-за отведения из него тепла. Работу либо вообще нельзя будет вести, либо она будет постоянно прерываться, из-за чего норма расхода газов при резке металла повысится, а следом снизится качество реза и его точность.

Перед тем как начнется резка металла природным газом, необходимо подготовить следующую аппаратуру:

• Емкости, содержащие газ.
• Шланги для подключения газа.
• Резак.
• Определенного размера мундштук.
• Редукторы, контролирующие объем и регулировку.

Перечисленная аппаратура не зависит от ее производителя и имеет стандартную маркировку вентилей.

До работы допускаются только сварщики, прошедшие инструктаж, о чем произведена запись в специальном журнале, и успешно сдавшие зачеты о знании теории и практики резки.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Резка алюминия газом

Резка алюминия газом – достаточно сложный процесс, имеющий массу нюансов. Дело в том, что применять обычный для данного метода обработки металла кислород тут не представляется возможным, так как последний просто не выделяет нужного количества тепла.

Выход из ситуации был найден с появлением кислородно-флюсовой резки, подробнее о которой мы расскажем в нашей статье. Кроме того, не следует забывать, что методы лазерной и плазменной резки для обработки алюминия также предполагают использование специальных газов.

Суть процесса газовой резки

Процесс резки алюминия газом заключается в нагревании заготовки до температуры около +1 100 °С и последующей подаче в зону реза кислородной струи. При взаимодействии газа с нагретым металлом происходит его воспламенение. Необходимым для раскроя условием является постоянное и стабильное поступление газовой струи. Кроме того, температура горения металла должна быть ниже температуры плавления. Иначе возникнут сложности с удалением из рабочей области частиц, которые расплавились, но не сгорели.

Резка алюминия газом происходит в результате сгорания металла в газовой среде. Операция выполняется с помощью резака, обеспечивающего подачу смеси с нужными пропорциями газа (паров жидкого топлива) и кислородных масс. Резак необходим также для воспламенения газовоздушной смеси и отдельной подачи кислорода в зону реза.

Резка алюминия газом – высокопроизводительный термический способ обработки, позволяющий работать с металлами любой толщины. Ежедневная выработка газосварщика может составлять несколько тонн продукции. К достоинствам этого способа обработки металлов специалисты относят автономность от электрического оборудования. Это важно, так как многие работы ведутся в условиях и на объектах, где источники питания отсутствуют.

С помощью ручного газокислородного оборудования можно выполнять резку различных металлов. Исключение составляют латунь, нержавеющая сталь, медь и алюминий.

4 способа резки металла газом

Существует несколько методов газовой резки металлов. Разница между ними состоит в используемых для работы газах. Выбор того или иного способа зависит от стоящей перед резчиком задачи. При наличии возможности подключения к питанию можно выбрать кислородно-электрическую дуговую резку. Для работы с низкоуглеродистыми сталями больше подходит газовоздушная смесь с пропаном.

На практике чаще всего применяются следующие виды резки:

Суть высокоэффективной кислородно-электрической дуговой резки заключается в расплавлении металла электрической дугой с последующим удалением из зоны реза частиц расплавленного металла воздушной струей. Подача газа при этом способе обработки выполняется вдоль электрода. Минус способа заключается в небольшой глубине разреза, в то время как его ширина может быть любой.

Широко распространена резка металлов пропаном и кислородом, однако при использовании этих газов существует ограничение по видам обрабатываемых металлов. Способ подходит для титановых сплавов, низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При содержании в сплаве свыше 1 % углерода или легирующих элементов пропановая резка не рекомендуется. Пропан может быть заменен другими газами, например, метаном, ацетиленом и др.

Кислородно-копьевым способом режут габаритные стальные массивы, технологические производственные отходы и аварийные скрапы. Резка характеризуется увеличенной скоростью обработки. При этом методе используется высокоэнергетичная струя, снижающая расход стальных копий. Высокая скорость процесса обусловлена полным и быстрым сгоранием металла.

Отличительная черта кислородно-флюсовой резки металлов состоит в подаче в зону реза дополнительного компонента – порошкообразного флюса. Он используется для обеспечения большей податливости обрабатываемого материала в процессе обработки.

Технология кислородно-флюсовой резки алюминия

Результативность кислородно-флюсовой резки металлов на 15–20 % выше за счет мощного пламени и отсутствия необходимости в дополнительном прогревании заготовок. Этот способ является намного более эффективным в сравнении с применяемыми ранее. Благодаря высокой скорости обработки получаются чистые высококачественные края среза. Используемый в процессе флюс обладает высокими термомеханическими или механическими свойствами.

Кислородно-флюсовая резка используется для работы с:

• высоколегированными сталями, содержащими хром и никель, частицы которых при сварке образуют тугоплавкие окислы, не удаляющиеся под воздействием кислородной струи;
• с чугуном и цветными металлами, чувствительным к перепадам температур.

Флюсы могут быть следующих видов:

• алюминиевыми и железными порошками;
• кварцевым песком;
• керамическими (силикокальцием и ферросилицием) для работы с низколегированными сталями;
• феррофосфором, подходящим для резки заготовок из цветных металлов.

Кислородно-флюсовая резка алюминия и других металлов возможна как вручную, так и при помощи специального оборудования. Конструкция последнего состоит из резака, флюсопитателя, передатчика, подающего флюс в резак.

В устройствах для кислородно-флюсовой резки используется металлорежущий инструмент большего диаметра, чем в оборудовании для раскроя с помощью одного кислорода. Газовая среда образуется окислителями, пропаном, азотом, флюсонесущими газами, углекислым газом. Для ручной резки используется специальное устройство – копьедержатель. Машинная обработка выполняется при помощи портальных автоматических устройств и установок. Устройства для ручной и автоматической резки подходят для работы со сталями, чугуном, бетоном, алюминием, различными сплавами цветных металлов.

При работе кислородно-флюсовым способом необходимо рассчитать флюсовый состав для резки заготовки из определенного металла по диаграмме состояния, получения шлакового состава, имеющего минимальную температуру плавления и вязкость. Резаки, используемые при этом способе, отличаются от приспособлений для кислородной резки каналами для подачи газа, имеющими меньший диаметр. Техника раскроя аналогична кислородному способу, но с более мощным пламенем (15–20 %), позволяющим флюсу нагреться до возгорания.

Высокая теплопроводность цветных металлов (латуни, бронзы, медных сплавов) затрудняет работу с ними. Тепла, выделяемого кислородом, недостаточно для резки деталей из цветмета. Для работы с ними к кислороду и флюсовому порошку добавляют дополнительное вещество – феррофосфор. Прежде чем приступить к резке заготовки, ее нагревают до температуры +300…+400 °С. При работе необходимо пользоваться респираторными масками, поскольку выделяемые в процессе раскроя пары вредны для здоровья.

Не менее востребованные способы резки алюминия плазмой и лазером

Для этого типа резки необходим лазерный резонатор, возбуждающий узконаправленный луч с волной необходимой длины. Луч направляется на обозначенную линию реза и расплавляет металл заготовки за счет сконцентрированной в нем энергии.

Достоинства резки алюминия лазером заключаются в:

• высокой производительности;
• возможности получать детали необходимого размера и конфигурации без дальнейшей доработки;
• отсутствии деформаций кромок среза;
• возможности создавать изделия различной, в том числе сложной, конфигурации.

К такому способу прибегают при необходимости выполнения в заготовках отверстий сложной формы, соблюдения точных размеров допуска и посадки. Благодаря отсутствию контакта с обрабатываемым металлом не происходит его деформация в процессе резки. Суть обработки состоит в передаче импульсного лазерного излучения, возбуждаемого при помощи волоконной, газовой или углекислотной лазерной установки.

Для создания плазменного потока используется ионизация электрической дугой поступающего под давлением газа. Ионизированный газ (водород, азот, аргон) нагревается до нескольких тысяч градусов по Цельсию. На алюминий и другие металлы оказывается кратковременное высокотемпературное воздействие, расплавленные частицы удаляются из зоны разреза мгновенно.

Достоинства плазменной резки алюминия заключаются в:

• экономичности;
• возможности резать металлы толщиной 200 и более миллиметров;
• высокой производительности;
• широком спектре подвергаемых обработке металлов и сплавов;
• отличном качестве изделий;
• возможности получения изделий сложной конфигурации – как при серийном производстве, так и по индивидуальным чертежам.

При резке газом алюминия и других металлов выбор газа осуществляется исходя из толщины разрезаемой заготовки: менее 20 мм – используется азот, менее 100 мм –смесь азота с водородом, более 100 мм – смесь аргона и водорода.

Газ для лазерной резки алюминия

При лазерной обработке металлов используют 4 вида вспомогательных газов:

• кислород, являющийся активным газом;
• азот, относящийся к условно инертным;
• аргон и гелий – настоящие инертные;
• атмосферный воздух.

Однако лазерная резка именно алюминия выполняется с помощью условно инертного азота, который участвует в химических реакциях, но не является окислителем. А при работе с большинством металлов специалисты стараются не допускать реакций окисления и горения.

Помимо того, что азот не вступает в реакции окисления в области разреза, он вытесняет из нее содержащий кислород атмосферный воздух. Таким образом, О₂ также не вызывает окисления краев разреза.

Кислород при резке алюминия газом отрицательно влияет на качество обработки, не позволяя получить чистые и ровные кромки разреза. Выполняя раскрой алюминия с помощью О₂, можно получить неровные края с множеством заусенцев. Некоторое время назад он использовался для резки алюминия, так как не существовало более мощного оборудования.Затем неровные кромки изделий обрабатывали механически, повышая их качество. Однако дополнительная механическая обработка увеличивала затрачиваемое на производство время и, соответственно, повышала стоимость готовой продукции.

В настоящее время используется более мощное оборудование, применение азота позволяет сразу получить разрез высокого качества, не требующий дальнейшей обработки кромок. Этот газ подходит для резки алюминия, нержавеющих, высоколегированных сталей, никеля.

Газы для плазменной резки алюминия

Качественный раскрой цветных металлов получается в результате именно плазменной резки. Плазма, с помощью которой выполняют обработку алюминия и его сплавов, образуется за счет использования неактивных газов: водорода, аргона или азота.

Активные газы, например, воздух и кислород, используются для работы с черными металлами.

Резка алюминия газом с использованием плазмореза возможна при толщине заготовок не более 70 мм.

Не подходят для работы с алюминием газовые смеси, в состав которых входят азот и аргон, поскольку они предназначены для обработки высоколегированных сталей толщиной 50 мм.

Резка алюминия чистым азотом возможна, если речь идет о раскрое деталей, толщина которых не превышает 20 мм.

Использование азота и водорода позволяет осуществлять раскрой алюминия и его сплавов при толщине заготовок 100 мм.

Смесь аргона с водородом используется для раскроя заготовок из алюминия толщиной более 100 мм. Содержание водорода в составе должно быть максимум 20 %, в этом случае он обеспечит стабильную горящую дугу.

Качественная серийная резка алюминия газом выполняется с помощью станков с ЧПУ.

Алюминий обладает специфическими характеристиками, что обуславливает необходимость использования иной технологии обработки, чем при раскрое стали. Мастеру необходимо правильно подобрать способ резки, верно выставить исходные параметры (если раскрой осуществляется с помощью автоматизированного оборудования), проконтролировать процесс. Пластичность и вязкость этого металла не позволяют ошибаться в расчетах.

Газокислородной резкой режут металлы толщиной от 3 до 2000 мм

По способу выполнения кислородную резку делят на разделительную и на поверхностную.

Разделительная резка предназначена для вырезки заготовок, раскроя листов и выполнения демонтажных работ, связанных с разделением металла на несколько частей. Металл прорезается на всю толщину.

Поверхностная резка предназначена для разделки канавок на металле, удаления поверхностных дефектов на отливках, прокате и сварных швах, для удаления головок заклепок, снятия поверхностных слоев металла. При поверхностной резке слои металла снимаются на ограниченную глубину в результате большого мундштука резака.

Копьевая резка применяется при прожигании отверстий в металле большой толщины и при обработке неметаллических материалов, например, бетона.

Кислородом режутся не все металлы, а только те, которые удовлетворяют следующим требованиям:

1. Температура плавления металла должна быть ВЫШЕ температуры его воспламенения в кислороде. В противном случае металл будет плавиться, а не гореть и плохо прогревать нижние слои, привариваться к кромкам, края будут рваные. Углерод существенно снижает температуру, поэтому высокоуглеродистые стали и чугуны резать кислородом практически невозможно.

2. Температура плавления металла должна быть ВЫШЕ температуры плавления его окислов. В противном случае пленка окисла будет препятствовать доступу кислорода к металлу и горения металла (его резки) не произойдет.

4. Окислы, образующиеся при резке, должны быть жидкотекучи. В противном случае при резке плохо выдувается шлак. Так, окислы кремния, хрома и некоторых других элементов обладают малой жидкотекучестью. Они очень вязкие, поэтому они не стекают, а налипают на кромки реза и удалять их очень трудно. К таким сплавам относятся, например, чугун, хромистые стали.

5. Теплопроводность металла должна быть низкой, чтобы начальная сообщаемая теплота для подогрева металла до нужной температуры воспламенения в кислороде, не перераспределялась на большую площадь за счет теплопередачи. Вследствие высокой теплопроводности меди, алюминия и их сплавов, их невозможно резать кислородной струей.

6. Сплав должен содержать минимальное количество примесей, повышающих его прокаливаемость. Так, при резке сталей с высоким содержанием углерода, кремния, хрома, никеля, молибдена, вольфрама кромки реза закаливаются, повышается их твердость и хрупкость, что приводит к образованию трещин.

Наиболее полно перечисленным требованиям удовлетворяет сталь с содержанием углерода менее 0,7%. Не отвечают этим требованиям и не поддаются кислородной резке: стали с большим содержанием углерода, высоколегированная сталь, нержавеющие стали, цветные металлы (медь, алюминий, титан) и их сплавы.

К основным технико-экономическим показателям газокислородной резки,определяющим ее качество, производительность и экономичность, относятся: расход и чистота кислорода, мощность подогреваемого пламени, скорость резки, расстояние от ядра пламени до разрезаемого металла.

Расход и чистота режущего кислорода должны быть вполне определенными, для проведения процесса. Недостаток кислорода в зоне реза приводит к неполному окислению металла и недостаточно интенсивному удалению окислов; избыток кислорода – к охлаждению металла и выносу теплоты из зоны реза. При большом избытке кислорода процесс резки может прекратиться. Согласно ГОСТ 5191-79 при ручной резке расход кислорода зависит от толщины металла следующим образом:

Таблица 3

Толщина стали, мм	3…5	5…25	25…50	50…100	100…200	200…300
Расход кислорода, м /ч

При выходе из сопла реза струя режущего кислорода должна иметь ярко-голубой цвет и на возможно большей длине сохранять цилиндрическую форму, чтобы обеспечить равномерную ширину реза по всей толщине металла. На форму струи, расход и скорость истечения кислорода влияет форма канала сопла мундштука. Применяют сопла с выходными каналами цилиндрической, ступенчато-цилиндрической и расширяющейся формами. При выходе из цилиндрического канала сопла струя режущего кислорода на некотором расстоянии от него имеет вид усеченного конуса. Частички кислорода при этом теряют свою скорость и направление, что снижает скорость и качество резки. Такие сопла применяются для резки металла небольшой толщины – до 20 мм. Сопла со ступенчато-цилиндрическими каналами широко применяются при резке металла толщиной 12…200 мм. Максимальную скорость истечения кислорода в длину цилиндрической части струи обеспечивают сопла с расширяющимся каналом, однако они сложны в изготовлении и применяются для резки металла большой толщины. Чем ниже чистота кислорода, тем больше налипает трудноотделимого грата (шлака с несгоревшим металлом) на нижней кромке реза, препятствуя движению струи и выходу продуктов реза. Минимальная чистота кислорода, при которой можно получить рез без грата, равна 99,2%, но при этом скорость резки малая, а расход кислорода большой. наиболее эффективный безгратовый процесс резки стали толщиной до 100 мм достигается кислородом чистотой 98,0%, скорость резки снижается на 29%.

Время нагрева стали для пробивки отверстий с использованием различных газов, горящих в кислороде, в секундах:

Таблица 4

Толщина металла, мм	Ацетилен	Пропан -бутан	Природный
5…15 16…30 31…50	5…10 10…15 15…20	10…15 15…20 20…25	15…20 20…25 25…30

Мощность подогревающего пламени выбирается в зависимости от толщины разрезаемого металла. Мощность определяется и давлением горючего газа и кислорода. При резке стали толщиной 3…8 мм, используют окислительное пламя, при толщине 10…100 мм – нормальное пламя. При избыточной мощности подогревающего пламени кромки реза могут оплавляться. Оплавляющийся металл налипает на нижнюю кромку, образуя трудноудалимый грат.

Из этих данных видно, что время на прогрев металла до температуры воспламенения у газов заменителей в 1,5…2 раза больше, чем у ацетилена.

Скорость резки стали зависит: от толщины металла, степени механизации процесса резки (ручная, машинная), формы линии реза (фигурная или прямолинейная), точности резки (заготовительная, чистовая, с припуском и т.д.) и чистоты кислорода.

При малой скорости движения резака пучок искр и шлака из зоны реза выходит направленным вперед – в направлении движения резака, кромки металла оплавляются.

При большой скорости движения резака искры и шлак вылетают в сторону, противоположную его движению, металл не полностью разрезается.

При нормальной скорости движения резака, согласованной с толщиной металла, чистотой и интенсивностью кислородной струи, искры и шлак вылетают вниз.

Расстояние от ядра подогревающего пламени до разрезаемого металла должно поддерживаться постоянным, мм:

Н = l + R,

где: l -длина ядра пламени, мм:;

К –коэффициент, учитывающий толщину металла

Таблица 5

Толщина металла, мм	6…50	50…10	более 100
Коэффициент К	1,5…2	3…5	5…10

Состояние поверхности обрабатываемого металла, например, наличие окалины, ржавчины, масел, грунтов и других загрязнений снижает эффективность процесса газокислородной резки. В начальный момент они изолируют металл от пламени, а в процессе резки загрязнения образуют газообразные продукты, которые засасываются в зону реза и ухудшают условия горения металла. Загрязнения на нижней (обратной) стороне металла при разогреве способствуют налипанию шлака на металл.

Уровень механизации процесса резки определяет не только ее производительность, но и качество кромок разрезанного металла.

2.2.1. Технология газокислородной резки металла.

Перед резкой поверхность разогреваемого металла должны быть очищена от ржавчины, окалины, масла и других загрязнений. Резку выполняют по заранее размеченному металлу. Перед началом резки устанавливается необходимое давление кислорода и ацетилена.

Резку обычно начинают с края листа. Зажигается пламя в резаке следующим образом: продуваются рукава и закрываются вентили; затем на пол-оборота открывается вентиль подачи подогревающего кислорода, затем вентиль ацетилена, после чего поджигается горючая смесь.

Процесс резки начинается с подогрева металла до температуры его воспламенения. После достижения оранжевого (розового) цвета места нагрева включают кислород и равномерно передвигают резак по контуру реза. Для облегчения процесса применяют специальные планки и уголки, которые укладывают вдоль линии реза. Для вырезки круглых фланцев применяют специальные циркули. От поверхности металла резак должен находиться на таком расстоянии, чтобы металл нагревался восстановительной зоной пламени на расстоянии от ядра 1,5…2 мм. Расстояние между мундштуком и разрезаемым металлом необходимо поддерживать постоянным, в противном случае кромки будут неровнымии непостоянного химсостава.

Для резки большого количества листов толщиной 8…10 мм экономично применять пакетную резку. При этом листы необходимо укладывать один на другой и сжимать струбцинами. Толщина пакета составляет до 100 мм и он разрезается за один проход.

Типы резки металла

Резание металла – один из основных технологических процессов металлообработки. Используется он при необходимости разделения на несколько частей листовой или сортовой заготовки. В современном производстве применяются высокоточные и экономичные типы резки металла, позволяющие быстро и с минимальными потерями материала получить изделия необходимой конфигурации.

Основные типы резки металла

Существуют следующие типы резки металла:

1. Холодный (механический). Резка происходит за счет механического воздействия на металл специальным режущим инструментом, изготовленным из материала с твердостью, намного большей, чем жесткость обрабатываемого изделия. Применяются следующие инструменты:

• гильотина;
• ленточнопильный станок;
• дисковая (циркулярная) пила и «болгарка».

2. Горячий (термический). Обрабатываемая заготовка расплавляется по линии разреза, а остатки металла удаляются газом. Горячий тип резки металла подразделяется на следующие виды резания:

• газокислородный;
• лазерный;
• плазменный.

Но не все типы резки металла – как холодной, так и горячей – позволяют получить изделие заданной чистоты. Остановимся более подробно на каждом из вышеперечисленных способов.

Холодные типы резки металла

Резка металла механическим способом – это сложный процесс, потому что металлические изделия обладают высокой прочностью и твердостью. К холодным типам резки металла относятся:

Резка с помощью гильотины.

При таком способе резания используются специальные механические инструменты – ножницы и ножи по металлу. Заготовка устанавливается на рабочий стол и закрепляется прижимной балкой. Затем с помощью специального лезвия производится резка. В результате получается идеально ровный край, без лишних кромок, заусенцев и зазубрин. Режут материал сразу по всей ширине листа, поэтому кривизна среза нулевая.

В настоящее время используются следующие виды гильотин для рубки металла:

• ручные;
• гидравлические;
• пневматические»
• электромеханические.

Они не отличаются друг от друга по принципу действия, но последние три вида дополнены электроникой, обеспечивающей точность и безопасность резки. Также есть станки, которые могут резать металл не только поперек, но и вдоль. Чаще всего гильотинный тип обработки применяют при заготовительных работах.

Недостатки данного способа:

• Может применяться не для всех типов металлов и имеет ограничения по толщине заготовки. Например, гидравлические станки предназначены для металла толщиной до 6 мм.
• Полученные в результате резки заготовки часто не соответствуют нужному размеру, так как точность обработки зависит от квалификации оператора.
• Невозможно осуществить фигурную резку.

Ленточнопильная резка.

В настоящее время этот тип резки металла очень популярен по причине невысокой стоимости оборудования, хорошей производительности и несложного обслуживания. Режущим инструментом является ленточная пила, натянутая на шкивах.

Современные ленточнопильные станки (ЛПС) дополняются разнообразным оборудованием и электроникой, благодаря которым агрегат легко встраивается в конкретную производственную линию. Скорость резки подобной машины в среднем составляет около 100 мм/мин и выше.

Способ резки на ЛПС позволяет добиваться точного соответствия заданным параметрам, а место разреза не нужно дополнительно обрабатывать. Метод хорош для высокоточных изделий и деталей с гладкой поверхностью. ЛПС подходит для любого металла, а ширина реза составляет всего 1,5 мм.

При таком типе резке металла важно соблюдать ряд условий:

• точный выбор шага зубьев режущего полотна в соответствии с сечением распиливаемого профиля с помощью специальных таблиц;
• скорость подачи;
• скорость резки.

ЛПС позволяет резать металлическую заготовку под углом, что является большим преимуществом по сравнению с гильотиной.

К недостаткам этого типа резки металлов относятся невозможность получить фигурный рез и ограничение размера заготовок в зависимости от возможностей станка.

Резка металла циркулярной пилой и «болгаркой».

С помощью циркулярной пилы делают точные разрезы хорошего качества. Этот инструмент позволяет контролировать угол разреза.

К недостаткам такого типа резки относят большое количество отходов, невысокую скорость и маленькую глубину разрезания.

Для резки профильного проката можно использовать болгарку. На месте среза не остается окалины и окислов, мало отходов.

Но низкая производительность при таком типе резки металла является его главным недостатком по сравнению с другими способами.

Горячая резка металла

Современное промышленное производство требует высокопроизводительных способов металлообработки, позволяющих выпускать максимально возможное количество заготовок заданного качества в минимальные сроки. Этим требованиям отвечают горячие типы резки металла.

Газокислородная резка.

Принцип работы основан на том, что в чистом кислороде при температуре выше +1000 °C металл плавится и выгорает. Место реза предварительно разогревается до температуры воспламенения материала. В качестве разогревающего газа обычно используется ацетилен. На время прогрева влияют толщина металла, его марка и состояние поверхности заготовки.

После того как место разреза прогревается, в сопло резака подается струя горящего кислорода. Она прорезает заготовку по всей толщине, плавно перемещаясь вдоль линии реза. В процессе горения кислорода также удаляются окислы, образующиеся на поверхности полуфабриката.

Для того чтобы разрез получился качественным, важно соблюдать одинаковое расстояние между резаком и заготовкой во время обработки. Это нелегкая задача при использовании ручного газокислородного резака. В случае автоматизации процесса резание происходит на большой скорости кислородом высокого давления, в результате производительность работы и качество среза значительно возрастают.

Уникальность способа заключается в возможности:

• разрезания заготовок большой ширины;
• обработки изделий из титана.

К недостаткам газокислородной резки относятся:

• невозможность использования при резке цветных металлов (меди, алюминия), хромоникелевых и высокоуглеродистых сталей;
• большая ширина реза, образование окислов, наплывов, невысокое качество;
• невозможность обработки криволинейных поверхностей;
• изменение физических свойств материала в области разреза в результате высокотемпературного воздействия.

Плазменная резка металла.

Тип резки при помощи плазмы основан на принципе интенсивного расплавления металла по линии разреза за счет теплового воздействия сжатой электрической дуги и последующего его испарения. Под воздействием электрической дуги образуется полностью или частично ионизированный газ, или плазма. Температура внутри газоплазменного потока достигает +15 000…+20 000°С, что позволяет в разы увеличить производительность процесса по сравнению с газокислородной резкой, а также избавиться от недостатков последней.

Из всех перечисленных типов резки металла в настоящее время благодаря своим преимуществам плазменная обработка является оптимальным выбором для современных металлообрабатывающих производств:

• плазменный рез высокоточен и не оставляет наплывов;
• позволяет резать по кривым линиям;
• исключается изменение физических свойств металла (перекаливания) за счет узконаправленного нагрева участка резки;
• можно производить резку титана, меди, чугуна, специализированных марок стали, не меняя инструмента;
• оборудование не имеет баллонов с взрывоопасным газом, соответственно, не требует заправки и доставки этих емкостей;
• не требуется особого режима соблюдения мер пожарной безопасности;
• отсутствует подготовительный этап очистки, потому что высокотемпературное воздействие эффективно удаляет посторонние примеси (в виде ржавчины, грязи, краски), качество разреза остается неизменным;
• не нужны специальные присадки для цветных металлов, используется дешевая электроэнергия и воздух, расходные материалы – только сопла и электроды, поэтому плазменная резка металлов – экономически выгодный технологический процесс.

Недостатки данного типа резки металла:

• Из-за воздействия высоких температур изменяются свойства кромок заготовки. Они становятся более твердыми, часть материала теряется, поэтому нужны дополнительные затраты на обработку края. В любом случае качество кромок после плазменной резки значительно лучше, чем после газокислородной: нет окалины, ширина зоны с цветами побежалости в пять раз меньше.

Лазерная резка металла.

Данный тип относится к инновационным технологическим процессам. Суть его – в интенсивном воздействии на металл узкого лазерного луча, обладающего стабильной частотой и длиной волны. Он может фокусироваться на небольшом участке поверхности с помощью оптики, управляемой специальной компьютерной программой. Благодаря такому технологическому решению лазерная резка имеет непревзойденные параметры точности.

Высокая плотность энергии, характерная для направленного и узко концентрированного лазерного излучения, позволяет нагреть и испарить строго определенный участок металлической заготовки.

Лазерная резка происходит следующим образом:

• нагревание до температуры плавления по линии реза;
• расплавление металла;
• погружение в толщу разрезаемого материала.

При погружении лазерного луча внутрь металла происходит повышение температуры, в результате чего материал расплавляется и закипает. Этот процесс потребляет много энергии, поэтому для ее экономии в зону разреза подается вспомогательный газ, с помощью которого происходит плазменная резка. В зависимости от теплотехнических свойств материала заготовки, вспомогательными газами могут быть обычный воздух, азот, кислород, инертный газ.

Достоинства лазерного типа резки металла:

• максимально узкие резы;
• отсутствие деформации при резании тонких листов стали и мягких полуфабрикатов;
• возможность точного раскроя по сложным контурам;
• минимальное количество неровностей;
• маленькая площадь термического воздействия;
• универсальность метода – подходит к любым сплавам;
• несложное управление станком лазерной резки.

Единственный недостаток лазерной резки – небольшая допустимая толщина металла.

Чем хороша гидроабразивная резка металла

Гидроабразивная резка металла – принципиально иной по сравнению с остальными метод металлообработки. Он отличается от способов горячей резки тем, что не изменяет физико-механические свойства материала заготовки. При таком типе резки металла отсутствует деформация краев – их оплавление и сваривание.

Технологический процесс основан на использовании насоса сверхвысокого давления – до 6 000 бар, который через сопло диаметром 0,1 мм подает воду со специальным абразивом, образующую узконаправленную струю, способную разрезать сталь толщиной до 30 см. Скорость резки листа толщиной 1 мм на гидроабразивной установке может достигать 2,7 м/мин.

Основные достоинства лазерного типа резки металлов:

• Обрабатываемая поверхность не нагревается, потому что подаваемая струя воды моментально охлаждает рабочую область.
• Гидроабразивная резка справляется с самыми сложными конфигурациями и профилями любых заданных параметров.
• Не требуется дополнительных работ по обработке края в виде шлифования, качество разреза получается очень высоким.
• Ручные установки для гидроабразивного типа резки пригодны для использования под водой, глубина работ может достигать нескольких сот метров. Один насос высокого давления способен подавать воду одновременно на две-три установки.
• Экономичность – даже по сравнению с плазменной гидроабразивная резка выигрывает, при этом скорость разрезания может достигать 30 000 мм/мин без ухудшения качества разреза.
• Безопасность – станки для гидроабразивной резки идеально использовать в цехах с повышенной взрывоопасностью, а также с использованием легковоспламеняющихся материалов, так как гарантируют отсутствие искры, нагревания поверхности.

Основными недостатками гидроабразивных станков являются высокие эксплуатационные расходы и шумовой фон во время применения.

Самые последние технологические разработки в области резки металла предоставляют новые возможности для резания заготовок большой толщины. Это оборудование для ультразвуковой, криогенной и электроимпульсной обработки. Пока на нашем рынке оно не получило широкого распространения из-за высокой стоимости и сложности управления.

Какой тип резки металла выбрать

Выбирая тип резки металла для производства, прислушайтесь к советам профессионалов.

Технологи по металлообработке советуют обратить внимание на 10 признаков идеального способа резания:

1. Увеличение скорости обработки со стабильным качеством.
2. Чистый срез без остаточных следов и деформаций.
3. Возможность резки металлов разной толщины.
4. Износостойкость режущего инструмента.
5. Возможность обработки поверхностей с посторонними загрязнениями.
6. Возможность фигурной резки.
7. Вариативность профиля разреза.
8. Возможность совмещения с другими технологическими операциями (например, со снятием фаски).
9. Простая управляемость.
10. Экономичный раскрой.

Просто выберите технологический процесс, который будет совмещать максимальное количество рекомендуемых признаков для конкретного случая.

Читайте также:

  
• Металлический стол для вязальной машины
  
• Пуансонные ножницы по металлу
  
• Мебель прочая металлическая окоф
  
• Инструкция по монтажу металлических водостоков
  
• Металлический стук в глушителе