Різання сталі
Різання стали малої товщини. Своєрідність кисневого різання листового прокату малої товщини (до 5 мм) полягає в тому, що полум'я, що підігріває, розігріває весь лист по товщині до високої температури (приблизно 950 ° С) з утворенням досить великої плями. Внаслідок цього шлаки, видувані струменем кисню з розрізу, змочують нижню кромку з утворенням грати, що важко відокремити, тому заходи, спрямовані на досягнення хорошої якості при кисневому різанні тонкого металу, передбачають зменшення високотемпературної плями нагріву на нижній поверхні листа.
Для різання тонкого металу застосовують мундштуки спеціальної конструкції з послідовним розташуванням отвору для ріжучого кисню за отвором для полум'я (рис. 1.10 а). Отвір для ріжучого кисню розташовують ближче до металу. При такому розташуванні отворів метал надходить у зону ріжучого струменя розігрітим до нижчої температури, ніж при традиційному кільцевому полум'ї, що застосовується для зварювання металу середньої товщини.
Рис.1.10 Схеми мундштуків для різання металу малої товщини: а — з розташуванням отвору для ріжучого кисню за отвором для полум'я; б - з триструминним ріжучим каналом
Хорошу якість поверхні різу забезпечують мундштуки з триструминним різальним каналом (рис. 1.10, б), у яких перший (по ходу різання) струмінь здійснює процес різання металу по товщині, а дві бічні виконують зачищення дефектного шару на бічних кромках різу.
Такі конструкції мундштуків використовують для прямолінійного розділового різання тонкого металу. Для фігурного різання застосовують мундштуки з розташуванням полум'я, що підігріває, навколо ріжучого сопла. Відмінність полягає у додаванні зовнішнього кільцевого каналу, через який на край резаподається повітря, що охолоджує, або повітряно-водяна суміш. Режими механізованого кисневого різання тонкого металу наведено в табл. 1.3.
Таблиця 1.3
Пакетне різання. При необхідності одержання з листів тонкого металу великої кількості однотипних деталей можна застосовувати пакетне різання. Для цього листи розрізають на карти, які потім збирають у пакет. Поверхня листового металу має бути очищена від забруднень. Для різання використовують кисень низького тиску. При звичайних тисках ріжучого кисню різання протікає нестійко з вихватами контуру деталі в зонах нещільного прилягання зібраних листів у пакеті, У разі використання кисню низького тиску зазори до 2. 3 мм між картами в пакеті не суттєво впливають на якість різання. Зібраний пакет стягують по краях струбцинами (мал. 1.11), після чого листи закріплюють за допомогою дугового зварювання.
Мал. 1.11. Схема виконання пакетного різання
При пакетному різанні особливу увагу необхідно приділяти початку процесу. При вирізці зовнішніх контурів деталей процес починається з краю пакета. Для полегшення прорізування пакета листи укладають «драбинкою» з припуском 0,5. 1,0 мм при встановленні кожної карти. Пробити початковий отвір при вирізці внутрішнього контуру неможливо, тому його отримують засверловкой. Врізання ріжучого струменя в метал необхідно здійснювати на зниженій швидкості. Режими пакетного різання стали наведені у табл. 1.4.
Таблиця 1.4
При пакетному різанні тонкого металу верхній лист оплавляється полум'ям, що підігріває. Для усунення цього дефекту при складанні пакета зверху укладають будь-який неякісний метал, який потім йде у відхід.
Різка стала великоютовщини. Основна особливість різання сталі великої товщини (більше 300 мм) полягає в необхідності сформувати фронт окислення металу великої довжини, тому при різанні металу великої товщини потрібні спеціальна ріжуча апаратура та виконання спеціальних прийомів різання.
Для досягнення стабільних показників продуктивності та якості різання струмінь ріжучого кисню повинна зберігати окислювальну здатність і кінетичну енергію на можливо більшій довжині по товщині металу, що розрізається. Потужність полум'я, що підігріває, повинна бути такою, щоб забезпечити підігрів шлаків у нижній частині різу і захист ріжучого струменя від підсмоктування повітря. Таким чином, витрата ріжучого кисню та пального газу призначають набагато більшими, ніж при кисневому різанні сталі звичайної товщини. Різання виконують, як правило, з використанням кисню низького тиску до 392 кПа (3,92 кгс/см 2 ), мундштуки різаків мають звичайні циліндричні сопла великого діаметра. Швидкість витікання струменя невисока, при цьому кожна частка кисню довше стикається з розплавом у різі, завдяки чому зменшуються втрати кисню.
Струмінь великого діаметра забезпечує окислення відповідно великої кількості металу у верхній частині різу, чим покращується прогрів металу в нижній частині різу. Шлак, що утворюється, заповнює раковини і порожнечі, що розташовуються досить часто в прибутках, у зв'язку з чим кисневий струмінь не втрачає стійкості і не змінює напрями при різанні металу з внутрішніми дефектами.
При різанні сталі великої товщини для зменшення нагріву мундштука відбитою теплотою і щоб уникнути засмічення каналів для виходу паливної суміші бризками шлаку рекомендується підтримувати відстань від зрізу мундштука до поверхні металу, що розрізається значно більшим, ніж при різаннілистового прокату.
Для створення умов для вільного витікання шлаку висота вільного простору під виробом повинна бути не менше ніж 60 % його товщини. Крім того, для захисту різьбяра та машини від теплового впливу та бризок шлаку необхідно передбачати огородження їх азбестовими або залізними щитами.
Особливу увагу необхідно приділяти операціям, що передують різанню. Місце початку різання слід добре підігріти. Для цього рекомендується розташовувати мундштук на 1/3 його діаметра над заготовкою. Якщо в момент врізання струменя ріжучого кисню в метал встановити занадто високий для даного сопла тиск кисню перед різаком, то циліндричність струменя і плавність його закінчення порушаться. Внаслідок цього утворюється поріг, нижче якого реакція горіння припиниться.
Високоякісне різання сталі великої товщини може бути забезпечене в тому випадку, якщо різак починає переміщатися відразу після пуску струменя ріжучого кисню. Тоді при паралельному розташуванні струменя ріжучого кисню і торцевої поверхні виробу, що розрізається, якщо заготовки мають прямокутну форму, потрібна дуже точна установка різака в початкове положення над кромкою металу. Початок різання значно полегшується, якщо різак нахилити на 2. 3° у бік заготівлі, що розрізається (рис. 1.12). При цьому на торцевій поверхні виробу, що розрізається, утворюється канавка, що сприяє концентрації потоку шлаку, і відповідно покращується нагрівання металу вздовж лінії утвореного розрізу.
В кінці різання необхідно знизити її швидкість і нахилити різак у протилежний бік, що забезпечить проріз нижньої кромки заготовки.
Велике значення при різанні сталі великої товщини має полум'я, що підігріває. Для забезпечення прогріву шлаків у нижній частинірізання та захисту струменя кисню від перемішування з повітрям при різанні сталі товщиною більше 1 000 мм у різаках за різальним соплом мають додатково сопло для подачі пального газу.
При різанні сталі товщиною понад 2000 мм 65% пального газу подається в різ через додаткове сопло.
Від типу палива залежить ефективність процесу різання металу великої товщини. При різанні переважно використовувати гази – замінники ацетилену, що мають низьку швидкість займання.