Резка металла газовой горелкой

Обновлено: 04.10.2024

Резка металла газовым резаком — это простой процесс по сравнению с аналогичной сваркой, не требующий от исполнителя особых навыков. Главное для исполнителя — изучить технологию разрезания металла при помощи оборудования, работающего на смеси, состоящей из пропана и кислорода, который обеспечивает устойчивое горение и высокую температуру, позволяющую прожигать практически любой металл.

Достоинства и минусы

Газовая резка и сварка металлов обладает многими преимуществами, но нас интересует только резка, имеющая такие плюсы:

Востребована, когда разрезается металл большой толщины или нужна вырезка по трафарету, а болгарка с криволинейными участками не справляется.
Газовый аналог гораздо удобнее для работы, имеет малый вес, действует в два раза быстрее, чем оборудование с бензиновым двигателем.
Пропан по стоимости ниже ацетилена и бензина, так что его использование рентабельнее.
Кромка среза намного уже, а структура чище, нежели от болгарки или бензинового оборудования.

Недостатки — узкий круг металлов, подверженных аналогичной обработке.

Особенности применения

Чтобы понимать, как правильно резать металл резаком, надо изучить конструкцию и знать, что подобное оборудование не используется для резки сталей с высоким содержанием углерода, т. к. нет возможности создать температуру, способную обеспечить устойчивое плавление. При резке чугунных заготовок или конструкций происходит концентрация графита между зерен металла, что затрудняет работу.

[stextbox нельзя использовать для разрезания изделий, состоящих из алюминия, меди и сплавов на её основе.[/stextbox]

Резка по поверхности

Пользователей, конечно же, интересует такой вопрос — как пользоваться резаком во время фигурной резки. Такая методика выполняется соплом инструмента, при этом расплавленный шлак разогревает металл, но, не превышая температуру плавления. Резак располагается под углом до 80 градусов, а после подачи кислорода угол изменяется в пределах 18—45 0 .

Канавки образуются при регулировке скорости резки, если нужен их больший размер, то меняют угол мундштука и немного замедляют скорость резки, регулируя подачу кислорода. Ширину канавок изменяют путём настройки подачи струи горящего газа через сопло, этот параметр приравнивается как 1 к 6, при этом надо следить, чтобы не было затоков.

[stextbox кромки выемки были чистыми, надо увеличить подачу кислорода.[/stextbox]

Соотношение пропана и кислорода

Чтобы правильно резать металлы кислородно-пропановым резаком, надо отрегулировать подачу газов к соплу. Такая регулировка осуществляется по рекомендациям справочников, где имеются таблицы и диаграммы, при отсутствии нужной литературы надо свериться с технологией, указанной в документах на изделие. При отсутствии нормативной документации, используют соотношение одна часть пропана к десяти частям кислорода.

Комплект оборудования

До начала газовой резки или сварки следует тщательно подготовить оборудование:

Емкости с газами.
Шланги для подключения.
Резак.
Мундштук, имеющий определенные размеры.
Редукторы регулировки и контроля объема.

Оборудование не зависит от производителя, маркировка вентилей стандартная.

Подготовительные работы

Как надо настраивать резак для резки металла — прежде всего, нужно удостовериться, что изделие находится в исправном состоянии, готово к работе, затем выполняется следующий порядок действий:

Шланги от баллонов подключаются к резаку, предварительно продув изделие для удаления изнутри посторонних вкраплений. подсоединяется к штуцеру с правой резьбой, а пропан — к штуцеру с левосторонней резьбой.
Уровень подачи пропана выставить на 0,5, а кислорода — на 5,0 атмосфер.
Проверяем соединения на предмет утечки, а также работу редукторов и манометров.

Если обнаружены утечки газов, то подтягиваются гайки или меняются прокладки.

На схеме указано правильное подключение баллонов к резаку.

Начало работы

Как нужно резать металл газовым резаком — выполнив подготовку, исполнитель приоткрывает вентиль пропана, зажигает струю газа, при этом сопло изделия упирается в поверхность металла. Теперь нужно произвести настройку силы пламени, попеременно добавляя пропан и кислород. После установки оптимальной силы струи горящей смеси, изделие располагается под прямым углом к поверхности детали, сопло располагается не ближе 5 мм.

Если разрез начинается в середине листа, то точку старта устанавливают в начале разреза. Поверхность разогревается до температуры не менее 1000 0 C, с виду она как бы намокает, затем увеличивается подача кислорода для образования мощной узконаправленной струи.

Особенности резки

Резак надо вести плавно вдоль линии разреза и следить за углом наклона, который отклоняется на 5—6 градусов против движения инструмента. При толщине металла более 0,95 м отклонение увеличивают, прорезав металл на глубину около 20 мм, угол отклонения опять уменьшается. Как резать резаком, чтобы срез был ровным, мы уже подробно объясняли в предыдущем разделе.

Сколько расходуется газа

Расход газов при резке металла пропаново-кислородным резаком, зависит от толщины конструкции и конфигурации разреза. Для наглядности приводим расположенную ниже таблицу:

Размер заготовки (толщина), мм	Время на отверстие, сек	Размер разреза (ширина), мм	Расход, на м 3 реза
Размер заготовки (толщина), мм	Время на отверстие, сек	Размер разреза (ширина), мм	пропана	кислорода
4,0	5—8	2,5	0,035	0,289
10,0	8—13	3,0	0,041	0,415
20,0	13—18	4,0	0,051	0,623
40,0	22—28	4,5	0,071	1,037
60,0	25—30	5,0	0,087	1,461

Расход газов существенно снижается, когда выполняется наплавка или пайка.

Нюансы

Главная задача исполнителя — правильно выдерживать скорость:

нормальный режим — искры летят под прямым углом относительно поверхности заготовки;
малая скорость — разлет от исполнителя и угол менее 85 градусов.

После окончания процесса вначале перекрывается подача кислорода, а пропан — отключают в последнюю очередь.

[stextbox Н. Ишкулов, образование: ПТУ, специальность: сварщик пятого разряда, опыт работы: с 2005 года: «Исполнителям, впервые выполняющим резку при помощи кислородного оборудования, надо помнить, что начинать новый разрез после внезапной остановки надо с другой точки, а не там, где был процесс окончен».

Негативная деформация

Начинающих сварщиков волнует вопрос, как надо правильно пользоваться резаком пропан кислород, чтобы не произошло коробления поверхности детали. Вначале нужно разобраться — какие же факторы способствуют возникновению этих дефектов:

при неравномерном нагреве поверхности;
была выбрана высокая скорость движения резака;
произошло резкое охлаждение места нагревания.

Опасность обратного удара

При неправильном режиме горения струи происходит хлопок и пламя втягивается вовнутрь изделия, что приводит к взрыву, т. к. огонь распространяется по шлангам и доходит до емкостей с газами. Чтобы предотвратить опасную ситуацию, резак оборудуется обратным клапаном, который отсекает пламя и не допускает его распространения.

Правила использования

Они аналогичны технике безопасности при проведении сварки, но имеют специфические дополнения:

Средствами защиты пренебрегать не рекомендуется, т. к. это приводит к получению травм в виде ожога кожи или повреждения роговицы глаз разлетающимися искрами, поэтому обязательны очки и перчатки с длинными раструбами до локтя. и обувь исполнителя изготавливается из негорючего материала.
Баллоны с газами располагаются не ближе пяти метров от места проведения резки.
Пламя резака направляется только в противоположную от шлангов сторону.
Резка производится в помещениях, оборудованных сильной вентиляцией или на открытых площадках.

При длительном простое оборудования нужно провести профилактические работы, прежде чем использовать резак по назначению.

Техника безопасности

Оборудование относится к категории взрывоопасных, поэтому место выполнения работ нужно снабдить следующими принадлежностями:

огнетушитель;
ящик с песком;
пожарный стенд с соответствующими инструментами.

Каждый исполнитель должен иметь комплект защитной одежды.

Не допускается наличие под защитой одежды из легко возгораемого материала, например, из синтетик, а края рукавов должны плотно облегать тело, чтобы внутрь не попали искры.

Выводы

Перед началом работы исполнители обязаны пройти инструктаж с записью в специальный журнал, к работе допускаются только лица, сдавшие зачеты по знанию теории процесса и практического исполнения резки.

Принцип действия и разновидности газовых резаков по металлу

Газовая резка считается одним из наиболее технологичных способов разделительного раскроя металлопроката. Газорезка металлических заготовок проводится на специальных сварочных станках с автоматизированным управлением (машинная газовая резка) либо с использованием переносного оборудования для ручной резки металла. Основным элементом комплекта для ручного способа раскроя является газовый резак, нередко называемый в обиходе автогеном.

На рис. показан рабочий момент газосварочного процесса резки трубы, в котором сварщик использует резак газовый пропановый.

Принцип работы

Методика газовой резки относится к технологии газопламенной обработки металлов, в которой пламя горящей газовоздушной смеси нагревает заготовку до высокой температуры для выполнения резки, поверхностной закалки, наплавки или другой технологической операции.

Базовым принципом газовой резки является способность металла к возгоранию в среде химически чистого кислорода. Для технической реализации этого сложного физико-химического процесса применяют специальный резак по металлу, выполняющий следующие функции:

смешивание в определенной пропорции горючего газа (ацетилена, пропана, природного газа) с кислородом для образования подогревающей газокислородной смеси;
воспламенение подогревающей смеси и нагрев ее пламенем металла вдоль линии реза;
раздельную подачу потока подогревающей смеси и струи кислорода к месту реза.

Операция газорезки, которую обеспечивает резак горящим газом, состоит из двух технологических этапов:

Подготовка к резке, заключающаяся в разогреве локальной зоны заготовки до температуры воспламенения металла. Разогрев осуществляется факелом пламени горящей подогревающей смеси. В месте начатого разреза металл греют до белого каления, что соответствует нагреву до температуры в пределах 1100 град. Ц.

[stextbox предварительного локального разогрева необходим для того, чтобы металл обрабатываемой детали воспламенился в струе кислорода по линии реза без использования постороннего инициатора возгорания. [/stextbox]

Непосредственно газовая резка заготовки, заключающаяся в сгорании металла в струе поданного под давлением кислорода и выдувании из рабочей зоны образовавшихся продуктов горения в виде раскаленных частиц. Процесс резки протекает в следующей последовательности:

в разогретую зону подается кислородная струя под давлением 5-12 атм.;
при соприкосновении с нагретой поверхностью кислород воспламеняется;
под воздействием кислородной струи металл в зоне реза сгорает;
продукты горения – оксиды – струей выдуваются из зоны резки, оставляя после себя узкий паз.

[stextbox материала разрезаемой заготовки происходит лишь на участке действия кислородной струи, поэтому попадание оксидов внутрь металла исключено.[/stextbox]

Разновидности

Резак сварочный, применяемый для газовой резки металлов, представлен на рынке сварочного оборудования десятками модификаций различных брендов, однако практически все предлагаемые модели конструктивно идентичны и внешне незначительно отличаются друг от друга.

Устройство ручных автогенов предполагает наличие на корпусе двух-трех вентилей регулировки подачи горючего газа, кислорода и подогревающей смеси к линии реза, а также сопла (дюзы), формирующего пламя сгорания металла. В отличие от газовой сварочной горелки ручной резак для железа оснащен трубкой подачи кислородной режущей струи с соответствующей запорно-регулирующей арматурой.

Многочисленные модификации автогенов классифицируются по следующим основным признакам.

По типу горючего газа:

резак ацетиленовый;
пропановый;
метановый.

универсальные, способные разрезать заготовки по всем направлениям, включая криволинейные разрезы, толщиной до 300 мм;
специальные агрегаты, разработанные для отдельных специфичных работ (резка деталей толщиной до 700 мм, подводная резка, профилирование и т.п.).

По способу смешивания кислорода и горючего газа:

По давлению кислородной подачи – низкого, среднего и высокого давления.

По мощности – в соответствии с ГОСТ 5191-79 «Резаки инжекторные для ручной кислородной резки…» резаки подразделяются на три типа:

Тип Р1 – для разрезания изделий толщиной не более 100 мм;
Тип Р2 – для работы с изделиями толщиной не выше 200 мм;
Тип Р3 – для раскроя заготовок толщиной до 300 мм.

Преимущества и недостатки

К основным достоинствам газовых резаков относят следующие обстоятельства:

возможность разрезания заготовок в диапазоне толщин от 3 до 700 мм (в зависимости от типа оборудования) и выполнения реза криволинейной конфигурации;
компактные габариты автогена и минимальная комплектация обеспечивают высокую мобильность комплекта газорежущего оборудования в сборе и позволяют его доставку к месту применения на обычном автотранспорте;
независимость от электропитания, что создает возможность работы в полевых условиях;
при соответствующей настройке автоген с успехом заменяет гильотину и болгарку при раскрое листового профиля небольших толщин, особенно при выполнении отрезов криволинейных очертаний;
невысокие затраты на приобретение оборудования и подготовку его к выполнению работы.

Из недостатков отмечают следующие факторы:

необходимость доработки кромок реза;
сравнительно большую ширину реза и низкую точность резания;
возникновение тепловых деформаций;
невозможность резки чугуна и нержавеющих сталей;
наличие конусности реза при больших толщинах;
риск возникновения пожара или взрыва газовоздушной смеси;
необходимость управления химической реакцией горения.

Особенности обработки деталей автогеном

Операции газопламенной резки с использованием автогена классифицируют по характеру реза:

при разделительной резке выполняется сквозной рез, делящий заготовку на несколько частей/деталей;
в ходе поверхностной резки снимается слой поверхности заготовки с образованием каналов, прорезей, шлицов или других конструктивных участков;
копьевая резка проводится с целью прожигания в деталях глухих или сквозных отверстий.

Разделительному раскрою листового проката, если пользоваться аппаратурой для газокислородной резки, подвергают листы и полосы толщиной более 3,0 мм. Разрезание заготовок меньших толщин сопровождается короблением разрезаемого профиля, искажающем конфигурацию отрезанных частей.

[stextbox раскроя тонколистового проката из черных сталей и нержавейки толщиной в пределах 0,5-3,0 мм предпочтительней использовать технологию плазменной резки с применением плазмореза либо лазерную резку, разрезающую тонкие листы при помощи лазера.[/stextbox]

Чтобы процесс сгорания металла в струе кислорода протекал непрерывно, должно соблюдаться условие превышения температуры плавления металла разрезаемой детали над показателем температуры горения этого материала. Если это условие не соблюдено, то металл, не успев воспламениться, уже начнет плавиться и растекаться.

Кислородная струя в этом случае окажется не способной качественно выдувать тугоплавкие окислы. Стали с высоким содержанием углерода и легирующих элементов – хрома, марганца и молибдена – закаливаются, повышая свою твердость, и растрескиваются в зоне резки.

[stextbox связи с этим резка автогеном не рекомендуется для легированных сталей, чугуна и цветных металлов.[/stextbox]

Газовой резке поддаются большинство низкоуглеродистых сталей с содержанием углерода не более 0,3%. Уже при содержании углерода в стали свыше 0,7% качественная газовая резка затруднительна.

Типовая конструкция

Конструкция резака должна обеспечивать устойчивое горение металла в струе технического кислорода. Наиболее распространенной конструкцией такого режущего агрегата является двухтрубный газовый резак инжекторного типа (далее по тексту – ИГР).

На рис. ниже показана схема типовой конструкции ацетиленового ИГР, состоящего из двух функциональных модулей:

Ствола (на схеме не обозначен), представленного:

рукояткой с двумя входами для подсоединения шлангов от кислородного баллона и источника ацетилена – баллона с ацетиленом или ацетиленового генератора;
регулировочными кислородным (поз. 8) и ацетиленовым (поз. 7) вентилями.

Ствол присоединен к корпусу ИГР накидной гайкой.

Наконечника (на схеме не обозначен),состоящего из следующих элементов:

инжектора (поз. 6) и смесительной камеры (поз. 5);
трубок подачи горючей смеси (поз. 4) и кислородной режущей струи (поз. 3);
регулировочного вентиля кислородной струи (поз. 9);
головки резака с внутренним (поз. 1) и наружным (поз. 2) мундштуками.

Схема ацетиленового ИГР.

В конструкции ИГР особая роль отведена инжектору (поз. 6 на схеме), в котором происходит процесс непрерывного смешивания потоков кислорода высокого давления и горючего газа (в данном случае ацетилена) с целью создания на выходе из смесительной камеры (поз. 5) потока газовой смеси, имеющей скорость ниже, чем у потока кислорода, но превосходящей этот показатель у ацетилена.

Созданная смесь подается по трубке (поз. 4) в сопло и проходит в пространстве между внешним и внутренним мундштуками для воспламенения факела разогревающего пламени. Для регулирования процесса инжекции каналы подачи кислорода и ацетилена оснащены регулировочными вентилями (поз. 7 и 8).

Более сложной конструкцией газорежущей аппаратуры является трехтрубная модификация, называемая безинжекторным резаком. В безинжекторных моделях отсутствует смесительная камера, а кислород подается по двум отдельным трубкам в головку резака, внутри которой и происходит смешивание кислорода с горючим газом. Отсутствие смесительной камеры обеспечивает достаточно хороший показатель безопасности, поскольку нет условий для возникновения обратного удара.

Весовые показатели и размеры

Газовые резаки относятся к категории ручного инструмента профессионального класса, поэтому производители газорежущего оборудования учитывают санитарно-гигиенические требования, ограничивающие вес и размеры сварочных горелок и резаков. Согласно СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам…», ГОСТ 5191-79 «Резаки инжекторные …» и многочисленных ведомственных инструкций по охране труда для газосварочных работ вес ИГР не должен превышать 0,8 -1,3 кг (ГОСТ 5191-79, табл. 1).

[stextbox соблюдения ограничений весовых и габаритных показателей ИГР введена с целью снижения статической нагрузки на руки работника и недопущения перенапряжений нервно-мышечного аппарата плечевого пояса при длительной непрерывной работе.[/stextbox]

В ГОСТ 5191-79 указаны пределы рабочей массы и длины ИГР в зависимости от его мощности и применяемого горючего газа (р. 1, табл. 1):

Для ИГР типа Р1, работающих на любом виде горючего газа – ацетилене, пропан-бутане или природном газе, длина резака не должна превышать 500 мм, масса – 1,0 кг.
Длина ИГР типа Р2 и Р3 длина ограничена размером 580 мм, масса – не более 1,3 кг.

Отдельной категорией ИГР в стандарте определены вставные резаки, маркируемые РВ1 и РВ2. Конструктивно они представляют собой наконечники к сварочной горелке, предназначенные для газорежущих работ. В их комплектацию входят:

ствол без рукоятки;
один или два запорно-регулирующих вентиля для кислорода;
смесительное устройство;
устройство для соединения со сварочной горелкой;
комплект сменных мундштуков.

Вставные резаки весят меньше, чем полностью укомплектованный ИГР. Масса РВ1 не превышает 0,6 кг, РВ2 – 0,7 кг. Однако после сборки наконечника с корпусом горелки вес и габариты собранного изделия не будут отличаться от стандартных ИГР.

Весовые ограничения соблюдаются и в конструкциях трехтрубных изделий. Безинжекторные резаки ведущих производителей имеют идентичные с ИГР характеристики, например:

у трехтрубной модели KOIKE SilverCut-250 (Япония) длина агрегата составляет 495 мм при весе 1,0 кг;
модель «НОРД-100 П» (Воронеж, Россия) имеет длину 535 мм при весе 1,1 кг.

Портативные и ультрапортативные

Размеры типовых газовых инжекторных и безинжекторных резаков небольшие, однако пара тяжелых 40-литровых баллонов с кислородом и горючим газом, входящие в комплект оборудования газокислородной резки, существенно ограничивают мобильность газорезчика.Даже для выполнения единственного небольшого реза сварщик вынужден катить громоздкую тележку с газовыми баллонами.

Выход из положения – портативный пропановый резак переносного типа, оснащенный пятилитровым кислородным баллоном и пропановым баллоном емкостью 2, 3 или 5 литров. Комплект, состоящий из резака, коротких (до 5 метров) шлангов и двух баллонов умещается в пластиковом чемодане контейнерного типа либо в специальной сумке, упрочненной металлическими вставками. Такой мини резак по металлу газовый популярен у специалистов, занимающихся ремонтов холодильников и кондиционеров.

Если продолжать обзор газорежущей аппаратуры по степени ее миниатюризации, то следующей группой газовых устройств будут цанговые газовые резаки, состоящие из газового баллончика емкостью до 0,5 литра и горелки с соплом, прикрепленной к баллончику через цанговое соединение.

Температура верхушки факела пламени, сформированного узким конусом, может достигать 1300 град. Ц, что позволяет резку тонких листов металла. Если факел будет сравнительно широким, то с его помощью можно разжечь огонь в походных условиях для приготовления пищи либо отогреть замерзшие трубы.

Ультрапортативными можно считать миниатюрные резаки, которые подсоединяются к цанговому баллончику посредством гибкого шланга. Так называемый карманный резак, называемый в обиходе микрогорелкой и горелкой-паяльником, применяется для пайки электродеталей, ювелирных изделий, небольших медных трубок.

Какие нюансы учесть при выборе ИГР?

На обоснование выбора модели газового резака влияют множество факторов, начиная от того, какой тип резки предполагается выполнять, и заканчивая уточнениями, сколько резак стоит. В части технической необходимо учитывать следующие моменты:

материалами корпуса и газовых трубок должны служить медные или латунные сплавы, нержавеющая сталь;
алюминиевая рукоятка более долговечна, чем пластмассовая;
латунные ниппели на входе предпочтительнее, чем алюминиевые;
материал внутреннего и внешнего мундштука ацетиленового резака – медь, для кислородно-пропанового ИГР допускается изготовление внутреннего мундштука из латуни;
вращение вентилей должно происходить с небольшим усилием, но без заеданий;
рекомендуется выбирать разборные конструкции, поскольку у них выше ремонтопригодность, проще чистить инжектор и трубки наконечника.

На рис. ниже отмечены некоторые внешние факторы, на которые следует обратить внимание при осмотре и выборе ИГР

Настройка

Чтобы настроить инжекторный резак на выполнение газорежущей операции, необходимо выполнить регламентированные инструкциями по эксплуатации ИГР процедуры:

Провести проверку инжекции в следующей последовательности:

подсоединить шланг от кислородного баллона к соответствующему ниппелю, при этом ниппель для подсоединения газового шланга остается свободным либо просто выкручивается;
открыть подачу кислорода на редукторе;
открыть вентили кислорода и горючего газа на ИГР;
проверить инжекционную способность, прислонив палец к штуцеру с газом – палец должен слегка притягиваться (опытные сварщики не гнушаются вместо пальца попробовать наличие втягивания языком). Наличие втягивания указывает о хорошей инжекции.

После проверки инжекции подсоединить шланг с горючим газом.

Разжечь пламя для резки металла. Длину факела и цвет пламени регулируют открытием соответствующих вентилей кислорода, горючего газа и смеси вплоть до полной стабилизации пламени и приобретения им формы конуса.

Самодельный для бытовых нужд

При необходимости проведения небольшого объема работ, связанных с раскроем тонких листов металла (толщиной в пределах 1,0 мм) или расплавления медных проводов, домашние мастера в состоянии изготовить своими руками компактный переносной газовый резак несложной конструкции. Схема резака показана на рис. ниже

Схема самодельного газового резака.

Для изготовления столь нехитрого изделия необходимы:

капельница;
игла для накачивания ниппельных футбольных мячей;
баллончик для газа, используемый в зажигалках;
воздушный аквариумный компрессор или пластиковая бутылка.

Последовательность изготовления мини-резака следующая:

На игле для ниппельных мячей делается надрез.
Иглу от капельницы загибают под углом 45 град. И вставляют в надрез иглы для мяча.
Обе иглы стягиваются проволокой, затем проволочная стяжка фиксируется припоем.
Трубки капельницы надеваются на концы иголок, выполняя роль газовых шлангов.
Торчащий конец иглы капельницы выполняет роль сопла.
Подачу воздуха будет осуществлять аквариумный компрессор либо пластиковая бутылка, слегка подработанная под внешний источник воздуха (камера, шина и т.п.).
Подача газа будет осуществляться от газового баллончика.
Для регулировки выходящего газа и настройки пламени используются ограничители от капельницы, выполняя функции вентилей.

При правильной регулировке пламени температура может превысить 1200-1300 град. Ц. Пользователи такого мини-резака уверяют, что он способен успешно прослужить несколько лет.

Заключение

Применение ручных газовых резаков технически и экономически оправдано при использовании в подготовительных работах в металлообработке любого статуса – от тяжелого машиностроения до ювелирной промышленности. В ремонте жилья и автомобилей, демонтаже или возведении строительных металлоконструкций не обойтись без газовых резаков. На рис. ниже показан рабочий момент раскроя пучка стальной арматуры на заготовительном участке предприятия.

Автоген. Как разрезать металл газом?

Проведение газовой резки или газосварочных работ требует не только тщательного соблюдения техники безопасности, но и специализированного оборудования: автоген, называемый в обиходе также газовой горелкой или газовым резаком, поможет выполнить работы различной сложности быстро, качественно, профессионально. В статье вы узнаете о принципе работы и классификации этого инструмента.

Газовая резка с использованием автогена – это весьма распространённая процедура, которая основана на свойстве металла нагреваться под воздействием высоких температур, что позволяет в дальнейшем легко его разрезать в нужном направлении. Основными сферами применения автогенов являются монтажные и строительные работы – как профессиональные (промышленные), так и бытовые; для выполнения сварки помимо автогена необходим присадочный пруток.

Как устроен автоген?

Технический прогресс несколько изменил конструкцию автогена, в которую первоначально входила газовая горелка, кислородный баллон, ацетиленовый генератор и соединительные шланги, контроль и понижение давления кислорода выполнялось редуктором с манометром. Со временем для большего удобства ацетиленовый генератор с автоматическим поддержанием давления газа был заменён на баллон с ацетиленом, а вот название «автоген», вероятно произошедшее от сочетания слов «автоматический генератор», прижилось и повсеместно используется мастерами.
Принцип действия автогена основан на свойстве металла сгорать в химически чистом кислороде, а потому есть два ключевых момента, которые необходимы при работе резака: непосредственно режущая струя чистого кислорода и подогревающий газ (как правило, ацетилен или пропан). Конструкция современного автогена достаточно проста и представляет собой взаимодействие двух базовых функциональных частей:

наконечник для подачи струи режущего пламени, имеющий внутренний и внешний мундштуки, объединённые соплом дюзы;
ствол с соединяющей газ и кислород камерой и размещёнными на корпусе вентилями для подключения шлангов к кислородному и газовому агрегатам и регулировкой объёма подачи газа, скорости и напора кислородной струи.

Пониженное давление (требуемый уровень разряженности кислорода) формируется за счёт инжекторного ствола, куда частично подаётся кислород и откуда струя в канал мундштука выходит с высокой скоростью. Другим направлением движения кислорода станет основной канал внутреннего мундштука, которым формируется режущая струя. Смесительный отдел автогена необходим для соединения в нём газовой составляющей (ацетилен или пропан) и кислородной – в дальнейшем эта смесь станет подогревающим пламенем, подаваемым между внутренним и внешним мундштуком наконечника. Крепление наконечника к стволу осуществляется обыкновенной накидной гайкой.

Конструктивно модели различных резаков разных производителей могут иметь некоторые нюансы, но в целом конфигурации и принцип действия достаточно традиционны – изменения в конструкции большей частью несут удобства в использовании и большую безопасность работ. Современная газовая резка или сварка уже немыслимы без этих инструментов.

Автоген для резки/сварки металла: классификация

Весь имеющийся в специализированных магазинах ассортимент автогенов по различным критериям подразделяется:

по предназначению: на специальные (для особого рода специфических работ) и универсальные, подходящие для большинства газорежущих и сварочных работ. Снабжённые инжектором универсальные горелки просты и удобны в эксплуатации, отличаются незначительным весом, при этом способны разрезать заготовку толщиной 3…300 мм по всем направлениям.

Тип горючей смеси формирует свою классификацию:

в весьма бюджетных кислородных автогенах формирование горящей струи происходит кислородом;
керосиновые работают на керосиновых парах и обыкновенно применяются для резки заготовок из углеродистой стали толщиной до 200 мм. Достаточно сложная конструкция такого автогена делает его практически неприменимым для мелких бытовых работ – керосиновые автоген, как правило, используется в угольной и горнодобывающей промышленности (в силу высокой взрывоопасности пропановые/ацетиленовые автогены в этих отраслях обычно не применяются);

считающиеся наиболее надёжными и безопасными, эффективные и производительные пропановые автогены используются для резки чёрных и цветных металлов – чаще всего для чугунных батарей, труб и т.д.;
ацетиленовые автогены станут самым удачным выбором при обработке заготовок или элементов значительной толщины – свойства ацетиленовой горючей смеси позволяют создать пламя максимальной температуры: даже компактный по своей конструкции инструмент будет удобен и эффективен при работе с массивными деталями и заготовками;

по конструкции и способу смешивания кислородной и горючей составляющей автогены делятся на инжекторные и безинжекторные;
по способу резки металла: на автогены разделительной, копьевой, поверхностной или кислородно-флюсовой обработки (для высокохромистых, высоколегированных сталей).

Какой бы автоген ни был выбран мастером, важно, чтобы он был эффективен и производителен, и соответствовал характеру работы и свойствам элементов, предназначенных для резки или сварки.

Мини-резак

Ручной автоген обычно и так невелик по размерам — его ещё более миниатюрная по габаритам разновидность называется мини-резак. К основным характеристикам такого инструмента следует отнести уверенный напор пламени и достаточный по объёму газовый резервуар, позволяющие использовать устройство даже в ветреную погоду. При эксплуатации следует учесть, что мини—автоген не рассчитан на длительное непрерывное использование: высокие температуры способны расплавить корпус инструмента без возможности ремонта или замены повреждённых деталей. Впрочем, время использования ограничено объёмом газового резервуара: зажигалка-автоген должна периодически заправляться, и для этого пригодится обычный цанговый баллон.

В отличие от удобных и эффективных современных ручных моделей (в том числе и достаточно дорогого автогена с пьезоподжигом, включаемого нажатием лишь одной кнопки) мини-резаки характеризуются невысокой стоимостью, а потому доступны буквально всем не только профессиональным, но и домашним мастерам.

Основными сферами использования такого автогена являются бытовые работы, требующие резки или сварки металлических элементов: ремонт кондиционеров, автомобилей, велосипедов, холодильников и т. д. К минусам инструмента можно отнести небольшую длину режущего пламени, что несколько ограничивает работу такого прибора с некоторыми типами металлов.

Эксплуатация автогена и особенности его использования

Последовательность работы с автогеном можно представить следующими шагами:

Изучение устройства и принципов работы конкретной модели, проверка правильного расположения частей автогена, подключение шлангов подачи горючего газа и кислорода.
Специальные сальниковые уплотнители из резины обрабатываются глицерином или предусмотренной для этого смазкой. Важно, чтобы соединения составляющих частей автогена резьбового типа были герметичны, — это минимизирует риск утечки газа в процессе эксплуатации газового автогена.
Путём подачи дозированной струи кислорода формируется разряженность газа в каналах инструмента.
Открытие газового вентиля даст зажигание горючей смеси, которая разогревает металл до достаточной для разрезания температуры.
Вентилями на каналах подачи кислорода и газа регулируется размер режущего пламени, интенсивность и температура горения в соответствии с материалами заготовки, её толщиной и т.д.
В момент абсолютной готовности разогретого до нужной температуры металла для разрезания подаётся струя режущего кислорода, и деталь разрезается должным образом.
Гашение пламени горелки осуществляется в обратном порядке – сначала закручивается вентиль газового канала, затем кислородного. При сильном нагревании наконечника (что вполне возможно при длительных работах) охлаждение осуществляется холодной водой.

В процессе эксплуатации, включения и отключения прибора, а также его хранения следует руководствоваться и строго соблюдать правила пожарной безопасности.

Обслуживание автогена

Грамотное использование и постэксплуатационное обслуживание не только сделают работы безопасными, но и существенно продлят срок службы автогена. Технологической особенностью автогена является быстрый износ сопла и мундштуков – внутреннего и внешнего, которые непосредственно подвергаются воздействию чистого кислорода и газа. Решением этой проблемы станет регулярное очищение каналов сопла мягким медным прутком подходящей длины, а приходящий с опытом и навыком работы грамотный и точный подбор соответствия толщины металлической заготовки и давления подаваемой режущей смеси не позволит использовать автоген, что называется, на износ.

Цены на автоген варьируются в широком стоимостном диапазоне: она формируется в зависимости от конструкции и типа инструмента, его характеристик, функционала, назначения (бытовые или промышленные работы), страны производителя и его «брендовости». Высококачественные и надёжные, с солидным гарантийным сроком модели газовых резаков, произведённые в Южной Корее или Америке, относятся к самым дорогостоящим.

Как пользоваться газовым резаком

wikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали, в том числе анонимно, 14 человек(а).

Кислородно-ацетиленовая горелка – это опасный метод резки металла, но с тренировкой и соблюдая меры предосторожности вы сможете воспользоваться ею для вырезания стали по форме или размерам. Для того чтобы использовать газовый резак, прочтите инструкцию, приведенную ниже.

Изучите основы процесса резки. Начальное возгорание ацетилена нагревает сталь до расплавленного состояния. Добавляя струю кислорода под давлением, резак поджигает сталь, которая прогорает сквозь щель разреза. Именно поэтому процесс называется сжигание стали, а сталь и углеродистая сталь – единственные материалы, которые можно им резать. Алюминий, нержавеющая сталь и другие металлы и сплавы резать газовым резаком нельзя.

Огнетушитель. В большинстве случаев подойдет огнетушитель со сжатым воздухом и водой, однако если поблизости есть масло, пластмасса или другие легковоспламеняющихся материалы, то рекомендован порошковый огнетушитель.
Инструменты для разметки и измерений. Они помогут вам сделать правильную схему отреза и включают в себя карандаш из мыльного камня, угольник и линейку.
Защитная экипировка, включая очки для резки металла и толстые кожаные перчатки.
Соответствующая одежда – обязательное условие. Не надевайте одежду свободного кроя, одежду из легковоспламеняющихся синтетических тканей или одежду с поношенными или рваными краями, которые загораются легче, чем плотнотканые и подшитые вещи. Это также подразумевает, что нельзя надевать одежду со свободными карманами, манжетами, в которые может попасть шлак и прожечь их. Рекомендуется огнестойкая одежда, однако если у вас ее нет, наденьте хорошо прилегающую хлопчатобумажную. Нейлон и большинство традиционных синтетических тканей быстро сгорают от контакта с огнем!
Рекомендуется обувать крепкие рабочие ботинки с кожаной подошвой, поскольку обувь с резиновой подошвой очень быстро прогорит под действием горячего шлака. Предпочтительны ботинки на шнуровке, так как шлак может упасть за передний край обуви без застежек, например, инженерных ботинок или ковбойских сапог.
Зажигалка для резака для правильного поджигания пламени резака. Использовать спички или зажигалки для сигарет очень опасно; зажигалки для резака разработаны специально для этой цели, и их применение снижает риск серьезных травм.

Обеспечьте себе безопасные условия работы. Настоятельно рекомендуется работать на голой земле или на бетонной плите, так как искры от места резки летят на метры. Сухие материалы, например, бумага, стружка, картон и сухие листья растений могут загореться, даже если они находятся на расстоянии 4,5 метров и более. Не позволяйте пламени касаться бетона, особенно свежего, поскольку это приведет к его расширению и интенсивному растрескиванию, в результате чего в воздух взлетают мелкие кусочки бетона.

Положите сталь, которую вы хотите разрезать, на опору, находящуюся на удобной для вас рабочей высоте. Идеально подойдет стальной стол, потому что вы можете подготовиться и выровнять факел, нагревая и используя его. Никогда не используйте легковоспламеняющуюся поверхность или поверхность, на которой разлиты легковоспламеняющиеся материалы. Кроме того, остерегайтесь материалов, имеющих оксиднометаллические покрытия, например, свинцовых красок, хроматных грунтов и оцинковки. Их пары могут быть ядовитыми.

Разметьте места разрезов карандашом из мыльного камня, оставив место для шлифовки, в случае, если нужна точность. Если у вас нет карандаша из мыльного камня, то можно использовать перманентный маркер, однако его отметки будут исчезать прямо перед пламенем резака. В том случае, если вам нужны точные отрезы, хорошие результаты может дать специальная пила, но это тема для отдельной статьи.

Подключите трубки к соответствующим баллонам. Баллоны и шланги для кислорода, как правило, зеленого цвета, шланги для ацетилена – красные, они попарно разделены так, чтобы подсоединять их к соответствующим баллонам. На шланге для ацетилена обратная резьба, а соединительная арматура входит в бак, чтобы предотвратить случайную перестановку этих двух шлангов или трубок. Поскольку соединительная арматура изготавливается из бронзы, которую легко повредить, закручивайте ее ключом с правильно подобранным диаметром.

После отпирания главного клапана баллона с ацетиленом, откройте регулирующий клапан, повернув ручку по часовой стрелке. Это нужно делать очень медленно, наблюдая за манометром на стороне низкого давления. Открывайте, пока отображаемое давление не будет в пределах 0,34 – 0,54 атм.
Чтобы продуть воздух из ацетиленового шланга, откройте газовый клапан резака, пока не услышите, как выходит газ, а затем посмотрите на показания манометра на стороне низкого давления. В процессе продувки давление должно оставаться стабильным. Убедитесь, что вы правильно установили этот регулятор.
Закройте ацетиленовый клапан на резаке.

Полностью откройте главный клапан кислородного баллона. Данный клапан – двухседельный, и если его не открыть полностью, то кислород будет выходить вокруг уплотнительного кольца штока клапана из-за высокого давления в цилиндре 150 атм.
Медленно откройте регулятор подачи кислорода, наблюдая при этом за манометром на стороне низкого давления, пока давление не установится на уровне 1,7–2,7 атм.
Откройте кислородный вентиль резака, чтобы продуть из шланга атмосферу. Обратите внимание, что у резака есть два вентиля со стороны кислорода. Вентиль у соединения со шлангом, контролирующий поток кислорода в камеру-смеситель для горения, или операции подогрева, а также подачу кислорода в кислородную дюзу. Поэтому пока не вы не отпустите кнопку резки или пока не будет открыт вентиль, расположенный дальше, кислород не должен продуваться из мундштука резака. Для начала откройте этот первый вентиль, несколько раз повернув его, чтобы обеспечить достаточный поток кислорода для обоих функций. Затем немного откройте передний вентиль, пока шланг не очистится (около 3–5 секунд для шланга длиной 7,5 м).
Закройте передний вентиль.

Перед тем как зажигать резак, наденьте защитные перчатки и очки. Еще раз проверьте рабочую зону на предмет наличия легковоспламеняющихся материалов, и вы готовы работать.

Подожгите пламя резака. Еще раз откройте клапан ацетилена, позволив кислороду, находящемуся в камере-смесителе, выйти в течение нескольких секунд, а затем закрутите вентиль, пока не услышите, что газ еле выходит. Расположив зажигалку для резака перед ним таким образом, чтобы мундштук касался внутренней части зажигалки (или был направлен в сторону источника зажигания, в случае использования электрозажигалок для резаков), надавите на рычаг. У мундштука резака должно появиться маленькое желтое пламя, когда искры от зажигалки поджигают ацетилен.

Подкрутите вентиль подачи ацетилена так, чтобы длина факела пламени составляла около 25 см. Пламя должно начинаться у мундштука резака. Если подается слишком много ацетилена, пламя будет прыгать или отрываться от мундштука.

Медленно откройте передний кислородный клапан. Цвет пламени превратится из желтого в голубой, поскольку будет подаваться достаточно кислорода для полного сгорания ацетилена. Увеличивайте подачу кислорода, пока внутреннее голубое пламя не сожмется в сторону мундштука.

Откройте кислородный клапан еще больше, чтобы увеличить размер пламени, пока длина внутреннего пламени не станет чуть больше толщины стали, которую вы собираетесь резать. (Для холоднокатаной листовой стали толщиной 9,5 мм подойдет пламя 1,3 мм). Если вы слышите сопение, или если голубое пламя кажется неустойчивым и перистым, то вы подаете к пламени слишком много кислорода. Понизьте его подачу, пока пламя не станет стабильным, а внутреннее пламя не примет форму отчетливого конуса.

Поднесите кончик внутреннего пламени к поверхности стали, которую вы собираетесь резать. Вам нужно будет нагреть сталь этим пламенем, пока на этом месте не образуется лужица светящегося расплавленного металла. Для листа толщиной 6,35 мм на это должно уйти около 45 секунд, однако для более тяжелого или охлажденного материала может понадобиться больше времени. Неподвижно подержите кончик пламени на расстоянии около 10 мм от поверхности металла, чтобы сконцентрировать все тепло на одном участке.

Медленно опустите вниз ручку клапана резки, чтобы высвободить струю кислорода, которая поджигает расплавленную сталь. Если сразу же начинается бурная реакция, то это значит, что сталь загорелась, и вы можете постепенно повышать давление, пока струя прорежет металл насквозь. Если реакция не происходит, то металл недостаточно разогрет для возгорания, поэтому вам нужно пустить больше кислорода и дать пламени разогреть металл.

Когда струя начнет резать металл, медленно передвигайте мундштук резака вдоль линии отреза. Вы увидите, что почти все искры и расплавленный шлак сдуваются на дно или к задней стороне отреза. Если поток этого перегретого материала замедляется или возвращается обратно, то вам нужно будет замедлить скорость или остановить резак и дать металлу прогреться еще больше. Лучше резать очень медленно, чем пытаться отрезать слишком быстро.

Продолжайте резать, пока вы не разделите металл или не завершите отрез. Убедитесь, что шлак и капли нагретого металла не попали вам под ноги; если вы встанете на большом куске горячего металла или шлака, прогорят даже крепкие подошвы ботинок.

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.

Читайте также: