24artstroy.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кислородно-флюсовая резка

Кислородно-флюсовая резка

Сталь стала незаменимым материалом, который широко используется во всех без исключения сферах промышленности, строительства, энергетики. Металлические конструкции и детали стали основой для сооружения высотных зданий, современных машин и механизмов, инновационных летательных аппаратов, кораблей, многих других изделий, в которых востребована надежность, прочность, устойчивость стальных сплавов. Применение стальных труб обеспечивает функционирование коммуникаций энергетического комплекса. Чтобы обеспечить наиболее высокие эксплуатационные характеристики стальных листов, профильных и трубных изделий, прочих изделий металлопроката применительно к индивидуальным условиям находят применение различные сплавы. Легированные металлы имеют различный химический состав, который востребован при необходимости наличия жаростойких, коррозионностойких, других свойств и качеств. В процессе применения, монтажа, строительства изделия из легированных стальных сплавов подвергают резке. При использовании для полного и частичного разделения металла кислородной технологии резки для высоколегированных сплавов задействуется кислородно-флюсовая методика.

Особенности технологии

Сущность процесса заключается во введении флюсового порошка в струю режущего кислорода. При сгорании порошкообразный материал существенно повышает температуру в зоне реза. В результате химической реакции тугоплавких окислов с продуктами сгорания флюса образуются жидкотекучие шлаки, не препятствующие резанию и легко удаляющиеся из зоны реза под высоким давлением кислорода.

Кислородно-флюсовая резка характеризуется такими преимуществами:

  • Возможность резания металлов, которые при плавлении образуют тугоплавкие или вязкие соединения. К ним относятся высоколегированные, хромоникелевые и хромистые нержавеющие стали, чугун, алюминий и различные его сплавы.
  • Относительно высокая скорость реза материалов большой толщины. Но при этом она напрямую зависит от количества флюса, который подается за единицу времени. Так, при работе с материалами толщиной 10-200 мм скорость выбирается в диапазоне 0,76-0,23 м/мин соответственно, а расход используемого порошка должен составлять 0,25-0,8 кг/ч.
  • Достойное качество реза при условии правильной настройки рабочих параметров. Но если вырезаются заготовки для изготовления каких-либо ответственных конструкций, оборудования или спецтехники, дополнительная механическая обработка в большинстве случаев все же требуется.

Для равномерного нагрева частиц флюса до их воспламенения мощность подогревающего пламени при флюсовой резке должна составлять на 15-20% больше, чем при кислородной. С целью исключения возможности засорения мундштука расстояние между ним и разрезаемым материалом устанавливают в пределах 25 мм, а при работе с металлом толщиной от 100 мм – 40-60 мм.

В процессе работы необходимо учитывать, что вентиль подачи порошкообразного флюса открывают только после зажигания подогревающего пламени. Длительность предварительного подогрева меньше по сравнению с традиционным воздушно-кислородным способом – для сталей толщиной 10-100 мм составляет в пределах 15-150 сек. Давление режущего кислорода устанавливается в зависимости от конкретной марки стали и ее толщины.

Резак УФР-5

УФР-5 используется как в ручной, так и в машинной кислородно-флюсовой резке. Так же его используют в кислородно-копьевой (порошковой) резке для точечного прожигания отверстий в материалах.

Рисунок 3 — Схема работы установки УФР-5

Пояснение к рисунку 3:

  1. Копьедержатель.
  2. Флюсопитатель.
  3. Ручной резак.
  4. Машинный резак.

Топливом служит пропан или бутан в сочетании с кислородом. Инжектор подает флюс из бачка струей режущего кислорода. В режущей зоне он создает тройное воздействие:

  • термическое;
  • химическое (в резе образуются жидкотекучие шлаки — их удаление осуществляется струей кислорода);
  • абразивное (не сгоревшие частицы порошка и тугоплавкие окислы с поверхности кромок стираются, а после удаляются полностью).

Рисунок 4- Установка кислородно-флюсовой резки УФР-5

Пояснение к рисунку 4:

  1. Тележка.
  2. Циклон.
  3. Флюсопитатель.
  4. Редуктор кислорода.
  5. Резак.
  6. Шланги.

В таблице 2 указаны скорость обработки бетона и расход материала при различных методах резки.

Таблица 2 — Скорость обработки бетона и расход материала в зависимости от способа резки

Способ резкиСкорость обработки бетона см. куб/минРасход материала на 1 куб. дм удаляемого бетона
труб, кгкислорода, м. кубфлюса, кг
Кислородно-флюсовая1005,54,5
Кислородно-копьевая3000,52,52,5

Принцип работы машины кислородно-флюсовой резки

По внешнему виду такое оборудование напоминает тележку с установленным резаком и флюсопитателем. Обычно такие установки перемещаются по рельсовым путям и выполняют прямолинейный рез. Также существует возможность выполнять резку как под прямым углом, так и под углом 45°.

Флюсопитатель представляет собой бункер с флюсом. Из бункера флюс попадает в инжектор резака, а из него непосредственно в зону резки.

Читать еще:  Аппарат для лазерной резки фанеры

Кроме передвижных установок существуют ручные резаки. Внешне они схожи с обычными газокислородными резаками, но имеют дополнительный рукав для подачи флюса. Ручные резаки для удобства перемещения снабжаются двухколёсной тележкой, которая позволяет стабильно держать расстояние между соплом и металлом.

Резка высокохромистых сталей

Стали с содержанием хрома свыше 5% практически не поддаются резке газкислородным способом. Это происходит из-за образования на поверхности металла тугоплавкого оксида хрома. Для таких сталей применяют именно такой способ разрезания металла.

Перед началом резки рекомендуется выполнить отпуск стали при температуре около 300°С.

Кислородно-флюсовая резка происходит точно также как и газокислородная. Сначала разогревается лист в точке начала реза, а затем пускается струя с флюсом.

Рекомендуемое расстояние от сопла до металла – 16-20мм. Расстояние между изделием и соплом может быть увеличено, в зависимости от давления кислорода. Слишком малое расстояние перегревает мундштук и может привести к нестабильному горению пламени.

Скорость работы таким способом немного ниже, чем газовой резкой. Резку рекомендуется выполнять обратным способом, удерживая наклон резака в пределах 10°.

Для стабильного расплавления не только металла, но и флюса, необходимо увеличить мощность пламени на 20%, по сравнению с обычным способом резки. Пламя при этом должно быть нормальным.

Толщина металла, мм Скорость резки, мм/мин Расход кислорода, м 3 на 1 пог. метр Расход ацетилена, м 3 на 1 пог. метр Расход флюса, кг на 1 пог. метр
10250-3200,14-0,250,03-0,040,3-0,4
20220-2800,2-0,350,04-0,0450,4-0,6
50170-2100,4-0,70,05-0,0650,8-1,6
100100-1601,0-1,80,1-0,142,2-3,5
20050-805,0-8,00,2-0,35,5-9,0

Резка чугуна

Разрезать чугун обычной газовой резкой не получится. Основная причина – образование на поверхности окислов кремния.

Технология резки чугуна такая, как и высокохромистых сталей. Скорость таких работ следует снизить в два раза, а расход флюса при этом увеличится до 3-х раз. Рекомендуемое расстояние от сопла до изделия – 30-50мм.

В процессе работы возможно растрескивание чугуна. Для предотвращения этого, необходимо предварительно подогреть деталь, а после разрезания дать ей медленно остыть.

Толщина металла, мм Скорость резки, мм/мин Расход кислорода, м 3 на 1 пог. метр Расход ацетилена, м 3 на 1 пог. метр Расход флюса, кг на 1 пог. метр
2070-1201,0-2,00,1-0,152,0-3,0
5050-1002,0-4,50,15-0,23,2-5,0
10040-505,0-7,50,25-0,45,0-10,0
20020-4013,0-21,00,5-0,811,0-18,0
30010-2525,0-40,01,0-1,315,0-20,0

Резка меди

До изобретения кислородно-флюсовой резки, медь не резали газовым способом. Причин здесь несколько: высокая теплопроводность меди и высокая температура плавления окислов.

Технология резка меди такая, как у высокохромистых сталей, так и у чугуна. Перед резкой необходимо подогреть изделие до температуры 250-500°. Рекомендуемое расстояние от сопла до изделия – 10-40мм, и выбирается в зависимости от толщины металла.

Рез получается относительно качественный при машинном способе.

Ручная резка

Газовая кислородная резка металла, в зависимости от степени автоматизации и механизации, подразделяется на механизированную и ручную.

Ручную сварку целесообразно использовать в условиях мелкосерийного и единичного производства, а также при проведении работ по демонтажу конструкций и сооружений. Идеально подходит для вырезания заготовок из труб, устранения литников с литых изделий и так далее.

Оборудование кислородной резки металлов и сплавов отличается высокой мобильностью, простотой в эксплуатации и надежностью. Благодаря этим качествам эта технология является наиболее распространенной как на промышленных предприятиях, так и в ремонтных организациях.

Сущность процесса резки металлов кислородом.

Процесс разрезания металлоизделий кислородом представляет собой интенсивное окисление металла до жидкого состояния и последующего удаления расплавленной части струей газа (кислорода).

Процесс резки начинается с того, что поверхность разрезаемого изделия нагревается до такой температуры, при которой металл начинает воспламеняться в кислороде. Температура для разных материалов варьируется в диапазоне 1050-1200 градусов Цельсия. Когда такая температура достигается, подается кислород, в итоге металл начинает гореть (не плавиться). Нагрев металла осуществляется газокислородным пламенем, который получают с помощью специальных горючих газов. При таком способе резки обычно используют пропан, ацетилен, природный и прочие газы, а также пары керосина или бензина.

Заметим, что сначала нагревают небольшой участок изделия, а потом только подают струю кислорода и начинают перемещать резак. Таким образом, образовавшийся в верхней части расплав, перемещаясь, расплавляет металл по всей глубине.

Читать еще:  Плазмотроны для резки металлов

Что касается количества используемого для этих целей кислорода, отметим, что килограмм железа требует для разрезания порядка 0,29-0,38 м 3 газа. Но это в теории. На практике это значение может быть выше, так как газ требуется для того, чтобы выдуть жидкий металл из реза, кроме того происходит утечка кислорода в окружающую среду.

Заметим, что для разрезания металла всегда используется только технический кислород, чистота которого составляет порядка 98,8-99,7 процентов. Чем ниже процент чистоты кислорода, тем большее его расходуется во время разрезания металла. Кстати, увеличивается и время, необходимое для осуществления данного процесса. Специалисты не рекомендуют использовать кислород с чистотой ниже 98 процентов, так как качество реза будет недостаточно высоким, к тому же образованный таким способом шлак будет сложно удалить.

Отметим, что кислородной резки могут подвергаться не все металлы. Обычно таким способом разрезают железо, титан, марганец и пр. Другие виды возможно резать при использовании дополнительных материалов.

Подготовка оборудования для резки

Обрабатываемый металл уложите в удобное положение, предпочтение отдается всегда нижнему.

При необходимости резку можно проводить во всех положениях.

Для того чтобы расплавленный шлак свободно вытекал из зоны реза, под разогреваемым листом должно быть свободное пространство

де S — толщина разрезаемого металла, мм;

В зависимости от толщины разрезаемого металла установите необходимые внутренний и наружный мундштуки.

Преимущества и недостатки технологии

  • возможность разрезания листов и изделий значительной толщины;
  • рез можно выполнять любой степени сложности;
  • возможность поверхностной обработки материала;
  • оптимальное соотношение стоимость работы и ее качества;
  • достаточно быстрый способ и универсальный.

Среди недостатков следует отметить:

если у специалиста небольшой опыт работы, ему не следует браться за точные операции, поскольку для выполнения необходимы навыки и знания;

  • метод не безопасен, поскольку возможен взрыв газовоздушной смеси;
  • термическому воздействию подвергается значительный участок;
  • низкая точность резания.

Онлайн просмотр документа «9»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

ТИ-3 «Информационное обеспечение технологии соединения материалов

Для студентов _4_

курса факультета_ТИ_

Специальность _15.02.02_

К. т. н., с.н.с. Гейнрихс И.Н.

ЛЕКЦИЯ № _9_

по 4310 «Термическая резка»

ТЕМА «КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВЫЙ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ»

Обсуждена на заседании кафедры

Тема лекции: КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВЫЙ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

Учебные и воспитательные цели:

Ознакомление студентов с теорией газовой разделительной резки.

Время: 2 часа (90 мин.).

Литература (основная и дополнительная):

Куркин С.А. и др. «Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций» МГТУ 2002г. 462 стр.

Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. Учебное пособие. – М; Высшая школа, 1986г. 311 стр.

Учебно-материальное обеспечение:

Диафильмы, видеофильм, компьютерные программы.

Технические средства обучения:

(наименования и №№ схем, таблиц, слайдов, диафильмов и т.д.)

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

Введение — до 5 мин.

Краткий обзор лекции №8

Основная часть — до 80 мин.

Кислородно-флюсовая резка металлов и неметаллических материалов.

1-й учебный вопрос — 40 мин.

Особенности резки чугуна. Особенности резки меди и ее сплавов. Особенности резки бетона и других неметаллических материалов. Поверхностная кислородно-флюсовая резка.

2-й учебный вопрос — 40 мин.

Оборудование для кислородно-флюсовой резки.

Заключение – до 5 мин.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ.

1-й учебный вопрос. Особенности резки чугуна. Особенности резки меди и ее сплавов. Особенности резки бетона и других неметаллических материалов. Поверхностная кислородно-флюсовая резка.

Особенности резки чугуна

Железоуглеродистый сплав с высоким содержанием углерода — чугун — не удовлетворяет одному из главнейших требований газо­вой резки: его температура плавления 1100—1200° С оказывается намного ниже температуры начала интенсивного окисления в кислороде (температуры воспламенения), составляющей для чугуна зна­чительно выше 1350° С. В результате сосредоточенного нагрева чугуна подогревающим пламенем можно достичь его расплавления, но интенсивное окисление сплава, характерное для газовой резки, без введения в зону резки железного порошка или проволоки не­возможно.

Так как при кислородно-флюсовой резке чугуна происходит разбавление расплавленного чугуна в объеме реза железным по­рошком, удельное содержание углерода (в объеме реза) снижается и сплав начинает интенсивно окисляться. При использовании в каче­стве флюса чистого железного порошка при резке чугуна образуются вязкие шлаки, в связи с чем в состав флюса вводят обычно флюсую­щие, разжижающие шлак добавки (в виде феррофосфора, кварце­вого песка и пр.).

Читать еще:  Плазменно дуговая резка металла при монтаже котлов

Температурное влияние резки на структуру чугуна в кромке реза и в зоне теплового влияния безусловно большое, в особенности, если процесс резки ведется без предварительного подогрева. В этом случае при быстром охлаждении разрезанных кромок происходит отбеливание чугуна, т. е. образование на поверхности кромок и в зоне теплового влияния цементита Fе3С. Ширина отбеленного слоя зависит от содержания в чугуне графитизирующих элементов — С и Si.

В связи с тем, что резку чугуна применяют в основном при от­резке прибылей чугунных отливок или при грубой разделительной резке крупногабаритных чугунных отливок в переплавку (табл. 16), качество кромок реза и наличие отбеленного слоя и даже поверхно­стных трещин значения не имеют. Если кромки реза чугунной от­ливки подвергают последующей механической обработке, т. е. недо­пустимы высокая твердость кромок и наличие на поверхности их даже неглубоких трещин, резку чугуна следует производить с пред­варительным подогревом.

Режимы резки чугуна

Толщина разрезаемого чугуна, мм

Скорость резки, мм/мин

Расход кислорода, м 3 /м реза

Расход ацетилена, м 3 /м реза

В некоторых случаях, с целью экономии времени и материалов при разделке массивных отливок в переплавку или при отрезке при­былей крупногабаритных отливок кислородно-флюсовую резку чу­гуна производят не на всю толщину металла, а только на глубину 30 — 100 м м с последующей ломкой под копром надрезанной части отливки.

Режущее сопло резака в этом случае в отличие от поверхност­ной резки располагают так, что кислородная струя и флюс оказываются направленными не в сторону образуемой канавки, а в сторону, противоположную направлению резки (рис. 140).

Особенности резки меди и ее сплавов

Медь и ее сплавы — латуни и брон­зы — не поддаются обычной газовой резке из-за низких тепловых эффектов образования окислов меди, высокой теплопроводности, препятствующей концен­трированному нагреву, и из-за образования тугоплавких окислов
при окислении медных сплавов.

Кислородно-флюсовая резка меди требует предварительного ра­зогрева подогревающим пламенем участка металла, с которого на­чинается процесс резки, до температуры порядка 800-900° С. В про­тивном случае начать процесс резки столь теплопроводного металла как медь — невозможно. Если резке подлежат листы небольших размеров, целесообразно применять общий предварительный подогрев, что существенно повышает скорость резки.

Резка же сплавов меди столь высокого начального разогрева металла на участке, прилегающем к начальной точке реза, не тре­бует. Однако разогревать этот участок до температуры 400-500° С следует и в данном случае. Для поддержания необходимой темпера­туры нагрева прилегающих к резу участков металла как при резке меди, так и при резке ее сплавов требуется исключительно мощное подогревающее пламя резака, примерно в 6 раз превышающее мощ­ность пламени, применяемого при резке высоколегированных сталей.

Особенности резки бетона и других неметаллических материалов

Процесс кислородно-флюсовой резки бетона и железобетона отличается от резки металлов тем, что при неокисляющихся мате­риалах, какими являются бетон, шлаки и огнеупоры, флюсы для резки должны обладать значительно большей тепловой эффектив­ностью, чем флюсы для кислородной резки металлов.

Большое значение при кислородно-флюсовой резке металлов и неметаллических материалов имеет струя режущего кислорода, от характера которой (скорости истечения и формы) в большей степени зависит производительность резки. Для обеспечения цилиндрич-ности струи и ее достаточно большой дальнобойности при малой чув­ствительности к изменению рабочего давления необходима конус­ная суживающаяся форма режущего сопла с углом конуса, не превы­шающим 6°.

Для нормальной работы суживающегося сопла требуется соблю­дение по крайней мере двух условий: 1) давление кислорода на входе в сопло должно быть низким и составлять не более 0,08-0,15 МПа (0,8-1,5 кгс/см 2 ); 2) цилиндрический канал кислородопровода перед соплом должен иметь длину 500—600 мм (для установления необ­ходимой ламинарности потока) при диаметре, не меньшем диаметра горлового сечения режущего сопла. При суживающейся форме сопла скорость истечения кислородной струи меньше критической. Частицы флюса успевают достаточно полно окислиться и сообщить необходимое количество теплоты разрезаемому материалу.

Ориентировочные режимы кислородно-флюсовой резки

неметаллических материалов на установке УФР-5

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector